genoma humano -...
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❧ 1
Genoma Humano
Genoma mitocondrial Genoma nuclear
16,6 kb 3.000 Mb
El genoma mitocondrial y el humano
Genoma nuclear Genoma mitocondrial Tamaño 3000 Mb 16.6 kb No. de molec DNA difer. 23 (XX) o 24 (XY) linear Una molécula DNA circularNo total de Mol. DNA/cel. 23 (hapl); 46 (dipl) Varias x 103 Proteínas asociadas Varias clases de hist y nohistonas Mayorit. libre de proteínas No de genes ~65000-80000 37 Densidad Génica ~1/40 kb 1/0.45 kb DNA repetitivo Gran proporción Muy poco Transcripción La mayor parte de los genes Transcripción continua de son transcriptos individualmente multiples genes Intrones En la mayoría de los genes Ausentes % de DNA codif. ~3% ~93% Recombinación Al menos una para cada par de Ninguna homólogos en la meiosis Herencia Mendeliana para sec. en X y Exclusivamente materna autosomas, paterna para sec. en Y
Genoma Mitocondrial Humano
❧ 16569 pb❧ ADN circular, doble cadena ❧ Posee su propio código genético (AUA
codifica para metionina en mtADN, e isoleucina para ADN nuclear)
❧ Los productos de los genes mitocondrialesno son exportados
Proteínas Codificadas por el ADN Mitocondrial
❧ Citocromo b❧ Citocromo oxidasa (3 subunidades)❧ ATPasa (1 subunidad)❧ NADH dehidrgenasa (6 subunidades)❧ 2 Regiones de marco de lectura abierto no
identificadas
Proteínas Codificadas por el ADN Mitocondrial
❧ El ADN Mt también codifica para:❧ 2 rARNs❧ 22 tRNAs
❧ 2
Genética Mitocondrial
❧ El ADN mt muta más rápidamente que el ADN nuclear.
❧ La herencia del ADN mt es exclusivamente materna en humanos.
❧ Se ha encontrado que durante la fertilización del óvulo, éste degrada las pocas mitocondrias que provienen del espermatozoide.
Mutaciones en el ADN mitocondrial
❧ 3
El genoma de eucariotes contiene secuencias de DNA repetidas
Experimentos de reasociaciónmuestran tres fracciones mayores de
DNA en eucariotes
❧ DNA copia única (50-60%)❧ DNA moderadamente repetido/DNA
repetición intermedia(25-40%)Incluyendo elementos móviles
❧ DNA secuencia simple(10-15%)
Secuencias ADN repetidas
Repetición Repetición
en tandem interdispersa
Organización del genoma
Secuencias en Tandem
❧ 4
DNA de secuencia simple
❧ Los organismos contienen varios tipos de DNA de secuencia simple (satélite)
❧ La mayoría del DNA de secuencia simple está localizado en el centrómero y telómero
❧ El DNA de secuencia simple está conservado en secuencia pero no en el número de repeticiones
❧ DNA fingerprint o tipificación del DNA
Los DNAs de simple secuencia estánconcentrados en localizaciones cromosomales
específicas
Clase Tamaño Localización cromosomalrep.
ADN satélite(bloques de 100 kb 5 a 171 posiblemente en todos losa varias Mb) cromosomas
ADN minisatélite(bloques de 0.1 6 a 24 telómeros, en todos losa 20 kb) cromosomas
ADN microsatélite 1 a 4 en todos los cromosomas(bloques de menos de 150 pb)
Los mutaciones en microsatélites son más altas que en secuencias no repetitivas
Enfermedades por expansión de tripletes
EEnnffeerrmmeeddaadd TTrraannssmmiissiióónn LLoocc.. ggeenn LLoocc.. rreepp.. SSeecc.. RReepp.. LLoonngg.. RReeppeettiicciióónn TTrraannssmm.. NNoorrmmaall PPrreemmuutt.. EEnnffeerrmmoo
FRAX A Ligado al X Xq27.3 5´UTR CGG 6-54 50 a 200 200->1000 MaternaDM Dominante 19q13 3’UTR CTG 5-35 50 a 80 50-4000 Mat-PatAF Recesivo 9q13 Intrón GAA 7 a 22 nd 200 a 900 MaternaSBMA Ligado al X Xq21 Codif. CAG 17-24 nd 40-55 PaternaSCA1 Dominante 6p22.23 Codif. CAG 19-36 ... 43-81 PaternaSCA3 MJD Dominante 14q32.1 Codif. CAG 12-36 nd 67->79 PaternaDRPLA Dominante 12p12.ter Codif. CAG 7-23 nd 49->75 PaternaHD Dominante 4p16.3 Codif. CAG 9-35 36 a 39 40-100 Paterna
Más Estable Menos Estable
❧ 5
Análisis de ataxia spinocerebelar
Alelo normal. Nº total repet CAG = 19-36
-(CAG)m CAT CAG CAT (CAG)n- m = 7-17
n = 8 -18
Alelo expandido. Nº total repet CAG = 43-81
-(CAG)n- n = 43-81
Sindrome Fragil X
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Enfermedades por expansión de tripletes
EEnnffeerrmmeeddaadd TTrraannssmmiissiióónn LLoocc.. ggeenn LLoocc.. rreepp.. SSeecc.. RReepp.. LLoonngg.. RReeppeettiicciióónn TTrraannssmm.. NNoorrmmaall PPrreemmuutt.. EEnnffeerrmmoo
FRAX A Ligado al X Xq27.3 5´UTR CGG 6-54 50 a 200 200->1000 MaternaDM Dominante 19q13 3’UTR CTG 5-35 50 a 80 50-4000 Mat-PatAF Recesivo 9q13 Intrón GAA 7 a 22 nd 200 a 900 MaternaSBMA Ligado al X Xq21 Codif. CAG 17-24 nd 40-55 PaternaSCA1 Dominante 6p22.23 Codif. CAG 19-36 ... 43-81 PaternaSCA3 MJD Dominante 14q32.1 Codif. CAG 12-36 nd 67->79 PaternaDRPLA Dominante 12p12.ter Codif. CAG 7-23 nd 49->75 PaternaHD Dominante 4p16.3 Codif. CAG 9-35 36 a 39 40-100 Paterna
Las repeticiones expandidas de glutamina producen agregados nucleares y matan neuronas aún en Drosophila melanogaster
❧ 7
Agregado fibroso en el núcleo de una neurona de una paciente con
Huntington
Agregados fibrilares de proteínas conteniendo 100 residuos de
glutamina
Número de repeticiones CAG y edad de aparición de la
enfermedad de Huntington
0
20
40
60
80
Número de repeticiones
Edad
35 40 45 50
Variación Racial en el gen de la Huntingtina
0
20
40
60
80
Número CAG
Pobl
ació
n (%
)
13 17 21 23 25
Tres generaciones con diversos grados de distrofia miotónica
Las mutaciones dinámicas son específicas de la especie humana.
En la especie murina las repeticiones son más cortas e
invariables, mientras que en el mono los fenómenos de polimorfismo son más
moderados.
❧ 8
Existirían evidencias que estas proteínas interactuarían con
factores de transcripción
Secuencias Interdispersas
Elementos Móviles❧ Los elementos móviles comprenden alrededor del
45% del genoma humano❧ Estos elementos continúan amplificándose y
como resultado negativo de su transposición pueden contribuir al desarrollo de enfermedades
❧ Todos los genomas de eucariotes contienen elementos móviles, aunque la proporción es variable
❧ Estos elementos son importantes en eventos de mutagénesis por inserción y recombinación homóloga desigual
DNA Móvil❧ Secuencias móviles de ADN, moderadamente
repetidas se encuentran interdispersas a lo largo del genoma de procariotes, plantassuperiores y animales
❧ El tamaño de estas secuencias pueden variar de unas centenas hasta algunos miles de pb.
❧ Estas secuencias son copiadas e insertadas en un nuevo sitio del genoma por el procesollamado transposición.
DNA MóvilEstos elementos móviles parecen haberseacumulado lentamente en el tiempo hastallegar a un balance entre nuevastransposiciones y la eliminación de estoselementos por el genoma
❧ Estas secuencias no parecen tener una funciónde utilidad.
❧ 9
La transposición juega un rol fundamental en la plasticidad del
genoma causando rearregloscromosómicos, inserción de ADN
mutaciones por deleciones y transferencia genética. Este
proceso contribuye a la evolución
DNA Móvil
❧ Los elementos pueden moverse a través de ADN o pueden moverse a través de un intermediario de ARN
❧ Los elementos móviles que se mueven a través de ADN como intermediarios se conocen como transposones
❧ Aquellos que los hacen a través de ARN se conocen como retrotransposones
Retrotransposones
❧ Los retrotransposones se pueden dividir en dos categorías:
● Retrotransposones virales● Retrotransposones no virales
❧ Los retrovirus pueden asimilarse a retrotransposones que evolucionaron mediante la expresión de genes codificantes para cubiertas virales, permitiendo que puedan moverse entre células
LINES y SINES son los elementos móviles más abundantes en
mamíferos. Son retrotransposones no virales
❧ 10
Clases más importantes de DNA repetitivo humano interdisperso
Clase de copias Tamaño de la unidad repetida No total de unidadesrepet
Familia Alu Aprox. 280 pb, gmte menos ~700 000-1 000 000LINE-1 Fam.(Kpn) 6.1 kb, vs copias truncadas de x 1.4 kb ~60 000-100 000Fam MER Variable en las dif. familias, Colectivamente
pero gmente unos cent pb ~100 000-200 000;~200-10 000 en familiasindividuales
FamiliaTHE-1 Alrededor de 2.3 kb ~10 000 más 10 000LTRs solitarios
Fam. HERV/RTLV Generalmente 6-10 kb pocas x 1000
Secuencias Alu
❧ Los elementos Alu representan una secuencia de 300 nt aprox. transcriptos por Pol III.
❧ El ARN transcripto es retrotranscripto e insertado en una nueva localización en el genoma.
❧ Existen pequeñas diferencias entre los diferentes elementos Alu, siendo los más homogéneos los integrados recientemente.
Secuencias Alu❧ Se calcula una inserción Alu cada 200
nuevos nacimientos.❧ Los elementos Alu no contienen secuencias
codificantes.❧ Son homólogas a la secuencia 7SL ARN.
Este ARN de 300 nt es un componente esencial de la partícula de reconocimiento de la señal (SRP) que media la traslocaciónde proteínas de secreción a través del retículo endoplasmico.
Secuencias Alu❧ La prueba que las secuencias Alu resultan
de retro-transposiciones a sido demostrada recientemente, al encontrar un caso de neurofibromatosis de tipo I debido a una inserción Alu en el gen NF1.
❧ El mecanismo de retro-transposición todavía no está aclarado.
Comparación secuencia Alu y 7SL ARN Estructura de secuencias Alu
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Familia Alu y Enfermedades Familia Alu y Enfermedades
Familia Alu y Enfermedades Familia Alu y Enfermedades
Familia Alu y Enfermedades
❧ 12
Repetición L1
❧ Las repeticiones L1 contienen dos marcos de lectura abiertos, uno de ellos codifica aparentemente para una proteína de unión al ARN, el otro para una transcriptasareversa.
Transposones
❧ Esto indicaría que en el hombre existiría un mecanismo de defensa.
❧ Existirían dos mecanismos de defensa:♦ Degradación del ARN♦ Metilación de las repeticiones
Transposones❧ La mayoría de los transposones humanos no
son activos❧ En el ratón se estima 3000 y en el hombre 40
los transposones activos❧ En Drosophila la mitad de las mutaciones
están relacionadas a transposones❧ Se estima que el genoma del maíz se duplicó
en los últimos tres millones de años debido a retrotransposiciones
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