Espaciador transcrito interno
Una secuencia de ADN intergénica que separa los genes del ARN ribosómico

El espaciador transcrito interno ( ITS ) es el ADN espaciador situado entre los genes del ARN ribosómico (ARNr) de subunidad pequeña y del ARNr de subunidad grande en el cromosoma o la región transcrita correspondiente en la transcripción del precursor del ARNr policistrónico .

En todos los dominios de la vida

En bacterias y arqueas , existe un único ITS, ubicado entre los genes 16S y 23S del ARNr. Por el contrario, en eucariotas hay dos ITS : el ITS1 se encuentra entre los genes 18S y 5.8S del ARNr, mientras que el ITS2 se encuentra entre los genes 5.8S y 28S (en opistocontos , o 25S en plantas) del ARNr. El ITS1 corresponde al ITS en bacterias y arqueas, mientras que el ITS2 se originó como una inserción que interrumpió el gen ancestral 23S del ARNr. [1] [2]

Organización

Organización de las repeticiones en tándem del ADN ribosómico nuclear eucariota

En las bacterias y arqueas , el ITS se presenta en una o varias copias, al igual que los genes flanqueantes 16S y 23S . Cuando hay múltiples copias, estas no se presentan adyacentes entre sí, sino que se presentan en ubicaciones discretas en el cromosoma circular. No es raro que en las bacterias se presenten genes de ARNt en el ITS. [3] [4]

En los eucariotas, los genes que codifican el ARN ribosómico y los espaciadores aparecen en repeticiones en tándem de miles de copias de longitud, cada una separada por regiones de ADN no transcrito denominadas espaciador intergénico (IGS) o espaciador no transcrito (NTS).

Cada grupo ribosómico eucariota contiene el espaciador transcrito externo 5' (5' ETS), el gen ARNr 18S , el ITS1, el gen ARNr 5.8S , el ITS2, el gen ARNr 26S o 28S y, finalmente, el 3' ETS. [5]

Durante la maduración del ARNr, se eliminan fragmentos de ETS e ITS, que, como subproductos no funcionales de esta maduración, se degradan rápidamente. [6]

Uso en inferencia filogenética

La comparación de secuencias de las regiones ITS eucariotas se utiliza ampliamente en taxonomía y filogenia molecular debido a varias propiedades favorables: [7]

  • Se amplifica rutinariamente gracias a su pequeño tamaño asociado a la disponibilidad de secuencias flanqueantes altamente conservadas.
  • Es fácil de detectar incluso en pequeñas cantidades de ADN debido al alto número de copias de los grupos de ARNr.
  • Experimenta una rápida evolución concertada a través de un entrecruzamiento desigual y una conversión génica, lo que promueve la homogeneidad intragenómica de las unidades repetidas, aunque la secuenciación de alto rendimiento mostró la ocurrencia de variaciones frecuentes dentro de las especies de plantas. [8]
  • Presenta un alto grado de variación incluso entre especies estrechamente relacionadas, lo que puede explicarse por la presión evolutiva relativamente baja que actúa sobre estas secuencias espaciadoras no codificantes.

Por ejemplo, los marcadores ITS han demostrado ser especialmente útiles para dilucidar las relaciones filogenéticas entre los siguientes taxones.

Grupo taxonómicoNivel taxonómicoAñoAutores con referencias
Asteraceae : CompuestasEspecie (congenérica)1992Baldwin y otros [9]
Viscáceas : ArceuthobiumEspecie (congenérica)1994Nickrent y otros [10]
Poáceas : ZeaEspecie (congenérica)1996Buckler y Holtsford [11]
Leguminosas : MedicagoEspecie (congenérica)1998Bena y otros [5]
Orchidaceae : EnfermedadesGéneros (dentro de las tribus)1999Douzery y otros [12]
Odonatos : CalopteryxEspecie (congenérica)2001Weekers y otros [13]
Levaduras de importancia clínicaGéneros2001Chen y otros [14]
Poáceas : SaccharinaeGéneros (dentro de las tribus)2002Hodkinson y otros [15]
Plantagináceas : PlantagoEspecie (congenérica)2002Rønsted y otros [16]
Jungermanniopsida : HerbertusEspecie (congenérica)2004Feldberg y otros [17]
Pináceas : TsugaEspecie (congenérica)2008Havill y otros [18]
Crisomélidos: AlticaGéneros (congenéricos)2009Ruhl y otros [19]
SimbiodinioClado2009Stat y otros [20]
BrasicáceasTribus (dentro de una familia)2010Warwick y otros [21]
Ericáceas : EricaEspecie (congenérica)2011Pirie y otros [22]
Dípteros : BactroceraEspecie (congenérica)2014Boykin y otros [23]
Scrophulariaceae : EscrofulariaEspecie (congenérica)2014Scheunert y Heubl [24]
Potamogetonaceae : PotamogetonEspecie (congenérica)2016Yang y otros [25]

Se sabe que ITS2 está más conservado que ITS1. Todas las secuencias de ITS2 comparten un núcleo común de estructura secundaria, [26] mientras que las estructuras de ITS1 solo se conservan en unidades taxonómicas mucho más pequeñas. Independientemente del alcance de la conservación, la comparación asistida por estructura puede proporcionar una mayor resolución y solidez. [27]

Código de barras micológico

La región ITS es la región de ADN más ampliamente secuenciada en la ecología molecular de hongos [28] y ha sido recomendada como la secuencia de código de barras fúngica universal . [29] Por lo general, ha sido más útil para la sistemática molecular a nivel de especie a género, e incluso dentro de las especies (por ejemplo, para identificar razas geográficas). Debido a su mayor grado de variación que otras regiones génicas de ADNr (por ejemplo, ARNr de subunidades pequeñas y grandes), a veces se puede observar variación entre repeticiones de ADNr individuales dentro de las regiones ITS e IGS. Además de los cebadores universales ITS1+ITS4 [30] [31] utilizados por muchos laboratorios, se han descrito varios cebadores específicos de taxón que permiten la amplificación selectiva de secuencias fúngicas (por ejemplo, consulte el artículo de Gardes y Bruns de 1993 que describe la amplificación de secuencias ITS de basidiomicetos a partir de muestras de micorrizas ). [32] A pesar de que los métodos de secuenciación shotgun se utilizan cada vez más en la secuenciación microbiana, la baja biomasa de hongos en muestras clínicas hace que la amplificación de la región ITS sea un área de investigación en curso. [33] [34]

Referencias

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