❧ 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 circular No total de Mol. DNA/cel. 23 (hapl); 46 (dipl) Varias x 10 3 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 mitocondriales no 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
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Transcript
❧ 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
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
❧ 11
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