el genoma humano

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GENOMA

HUMANO

Suma de

genoma mitocondrial y nuclear

Ø GENOMA

MITOCONDRIAL

ADN

circular,

ADN

optimizado por que tiene regiones codificantes 93%,

regiones de

ADN que codifican para algo, se expresa y se transcribe.

Producto

génico: ARN o proteína

Tiene 37

genes

Ø GENOMA

NUCLEAR

46 moléculas

lineales (diploides)

menos 5%

regiones codificantes

95% ADN

residual

mas del 50%

secuencias repetidas: ADN no codificantes

secuencias únicas

con una copia de ADN, corresponden con secuencias codificantes.

o

ADN

REPETITIVO: SECUENCIA REPETIDAS

- ADN altamente repetitivo secuencia

repetida miles de veces.

- ADN moderadamente repetitivo tándem: se repite cientos de

veces unas pegadas a otras, adyacentes

- ADN moderadamente repetitivo disperso: las secuencias

repetidas se dispersan por el genoma

- Genes funcionales multicopia: ADN no codificantes, genes

que están en varias copias.

o

SECUENCIAS

UNICAS

Repiten una

vez

Genes

funcionales

Corresponde

con secuencias de speudogenes: copias de genes funcionales que han perdido la

función o la estructura

GENOMA

NUCLEAR

1. ADN ALTAMENTE REPETITIVO

El ADN

absorbe luz ultravioleta a 260 de onda

contra mas

luz absorba mas concentración ADN hay

valor

absorbancia: concentración de ADN. Mas absorbancia mas concentración.

Por

gradiente sal Cloruro de cesio, se utiliza para centrifugar una muestra de ADN,

dependiendo de la densidad quedara mas arriba o mas abajo y si hay dos ADN de

diferente densidad se separan.

En la grafica, hay

dos picos se observa dos tipos de ADN con diferente densidad,

el principal tiene mas absorbancia por lo que

hay mas concentración de ADN.

- ADN principal: la mayoría del ADN que tiene la mima densidad determina.

- ADN satélite: Un porcentaje pequeño que su

densidad es diferente que le mayoritario, normalmente densidad menor. hay en

todos los seres vivos. En procariotas no hay ADN satélite. La densidad puede se

mas denso como en humanos por los pares GF o menos denso.

ADN satélite: secuencias cortas en tándem,

repetitivo.

heterocromatina

asociado a centrómeros.

ADN

satélite + colorante fluorescente: ADN satélite se pegaba en las zonas

homologas.

· SECUENCIAS DE ADN CENTROMERICO

En humanos SECUENCIAS ALFOIDES

Secuencias

de ADN centromerico en humanos

171 pares

de bases

repetida

miles de veces y en tándem.

Hasta

completar regiones de hasta 3x106

no se

transcriben por que no son codificantes, al estar secuencias en lugar del

centrómero puedan tener alguna función que se asocia al centrómero (teoría).

· SECUENCIAS DE ADN TELOMERICO

-

SECUENCIAS

DE DN TELOMERICO:

están en el extremo justo en telómero.

ADN repetitivo. Esta secuencia es la que mas se repite en

humanos,5`ttaggg3,

secuencia conservada evolutivamente, la función es estabilizar el

cromosoma.

-

SECUENCIAS

DE ADN ASOCIADAS A TELOMEROS:

pueden estar en telomero pero están en zona adyacente mas hacia adentro.

ADN repetitivo

no conservado evolutivamente

2.

ADN MODERADAMENTE REPETITIVO EN TANDEM

microsatelites y minisalientes:

VNTR:

repeticiones en tándem de numero variable, secuencia que se repite muchas

veces, y variable por que depende del individuo.

2 TIPOS DE

VNTR

MINISATELITES:

la secuencia repetida es 6 y 100 pares de bases, repetidas cientos de veces en tándem.

MICROSATELITES:

la secuencia repetida es corta entre 2y 5 pares de beses repetida cientos de

veces en tándem

Forman

agrupaciones y se diseminan por el genoma

Variabilidad

entre individuos, huella dactilar de AND

HUELLA MOLECULAR DE ADN

El numero de

copias varia por individuo

Humanos

somos diploides: hereda nº de repeticiones del padre y la madre

Polimorfismo:

muchos tipos de individuo diferentes por la variabilidad genética para

identificar individuos.

Identificaciones

forenses, análisis de minisatelites.

Correlación

entre los padres y el individuo, secuencias variables.

Para cada

cromosoma tiene un VNTR de la madre o del padre igual que los de ellos.

Huellas de

ADN,

3.

ADN MODERADAMENTE REPETIDO DISPERSO

Las

secuencias se repiten cientos de veces

Disperso

las secuencias se dispersan por que saltan y se mueven por eso se llaman

transposones o elementos transponibles ( jumping genes) 45% total del ADN.

Se transponen

poco y si pasa no es bueno

El problema

es que se insertan donde quieren, como el 95% es residual no hay problemas pero

si se inserta en el 5% del ADN funcional puede causar una patología o cáncer.

CLASIFICACION DE LOS

ELEMENTOS TRSNSPONIBLES

-

CLASE

I O RETROTRANSPOSONES

42% genoma

se transponen a través

de un intermediario de ARN. Están activos en el genoma humano.

Probable origen vírico

Secuencias parasito

ADN = ARN = cADN

zonas de ADN con

promotoras para polimerasa ARN- II y III, zonas donde la enzima polimerasa y

puede empezar a trabajar.

El ADN se transcribe

cuando echa producido la unión y se forma ARN

ARN modificado o

madurado actúa la transcriptasa inversa o

reversa o retrotranscriptasa( sinónimos),

Retrotranscriptasa lee

ARN y hace copia de ADN, hacen transcripción al contrario, pero la molécula de

ADN no es idéntica al ADN original por que el ARN se ha madurado previamente,

por lo que el ADN no es igual y se le llama cADN. ( cADN= copia de ARN por

retrotrascripcion)

La copia de Cand se transponen

en.

Todo esto significa que

aumenta el ADN de un individuo por que se copia, no se corta, por lo que se

aumenta la cantidad de ADN por fenómenos de transposición.

· 2 SUBTIPOS

ü transposones LTR

LTR: repeticiones largas

terminales

Repeticiones largas en extremos

ü transposones no LTR

son los mas numerosos

- LINES: secuencias autónomas,

autosuficientes, dentro de la secuencia esta el gen de la transcriptasa

inversa. Secuencias largas que se dispersan por genoma

20% del genoma

se han repetido L veces

y están repetidas

Humanos Familia L1 15 %

del genoma

L1 se repite 6 kilo

bases, pero solo unas 100 son activas y se mueven.

- SINES: no tiene gen de transcriptasa inversa y necesitan usar

la transcriptasa inversa de la LINES

Secuencias parasito de

ADN parasito.

Secuencias cortas que se

dispersan con genoma

13% del genoma

Familia Alu: constituyen

10% del genoma

Son mas cortas

Se repiten 300 pares de

bases repetidas y distribuidas por todo el genoma

La familia Alu se

originan por retrotransposición del gen que codifica a la partícula 7s de la

PRS.

PRS: Partícula de

reconocimiento de la señal

SVA: contiene secuencia

HERV, retrovirus endógeno humano, cuando se transponen hay incidencia

oncológica.

SVA: secuencia de 3

componentes Sine + VNTR + Alu

L mayoría contiene el

gen del retrovirus endógeno humano HERV

Estos son los mas

activos

Malos por que si surgen

retrotransposicion en secuencias SVA y que tengan HERV se asocian a cáncer.

2 kilo bases

-

CLASE

II O TRANSPOSONES DE ADN

3%

transposición directa:

mecanismo de cortar y pegar

estos transposones es su

secuencia tiene el gen de la transposasa y da lugar a la enzima transposasa que

se encarga de corta y pegar.

En sus extremo tiene secuencias

invertidas entre 9-40 pares de bases,

Tansposicion

conservadora: no se copia o añade mas ADN, sino que se corta y se pega y se

conserva.

En humanos

hay muy pocos activos,

Fósiles

humanos de transpososnes por que no tiene capacidad para transponerse por que

esta truncado y no se forma adecuadamente la enzima.

Están en

plantas, moscas y procariotas con una alta actividad

En humanos:

Secuencias

MER1 / 2, secuencias HSmar 2 se asocian con patologías.

4.

GENES MULTICOPIA MODERADAMENTE REPETIDOS

MUY POCAS

SECUENCIAS REPETIDAS SON GENES FUNCIONALES

gen que

codifica para el arnr 45s: es el gen precursor de ARNr 5,8s, 18s y 28s.

Copias en tándem

Están en

brazo corto de cromosomas 13, 14, 15, 21 y 22.

Este gen

fabrica cromosomas.

5. SECUENCIAS UNICAS: GENES FUNCIONALES

Secuencias

únicas son los genes: 30%,

en su estructura hay regiones que se pierden

cuando se transcribe

y lo que

queda al final es 1,5% ( lo rojo).

Solo un

1,5% de nuestro genoma su función es dar proteína.

GEN: región del ADN que puede transcribirse

en una molécula de ARN funcional

La mayor

parte de las secuencias únicas son genes

Menos del

5% del genoma son zonas codificantes.

ESTRUCTURA DE UN GEN

- Unidad

transcripcional: zona central del gen. Dos tipos de secuencias que se combinan.

Exones: zonas verdes, tienes tripletes o codones,

que llevan información útil.

Intrones (zonas que no formarán parte de la

proteína final): zonas de ADN , pero cuando se transcriben en el ARN se cortan

y se pierden.

- Regiones UTR (untranslated regions): una región a cada

lado de la unidad transcripcional. Regiones que se transcriben pero no se

traducen.

- Zonas reguladoras (de unión a proteínas y ARN): por

fuera en mas hacia los extremos. Forman parte del gen. Zonas necesarias para

que el gen pueda funcionar y tenga actividad. Por ejemplo en posición 5`hay

PROMOTOR: esta en zona 5`, donde se una ARN polimerasa para que el gen se pueda

transcribir. Si no hay promotor no se transcribe. Y también se une a otras

moléculas de ADN.

las

secuencias de los genes siempre va de 5`a 3.

ORF: MARCOS

DE LECTURA ABIERTA. Open Reading frame. Secuencia del ADN que tiene estructura

parecida al del gen, que al menos tenga un promotor. Buscar genes. La mayoría

eran genes, pero lo llamaban así.

GENES HUMANOS Y GRAN DIVERSIDAD

También diversidad en la organización exón-intrón: genes

grandes suelen tener intrones grandes, no exones grandes: por muy grande que

sea, los intrones se penden y queda al final poco exones y por lo tanto poca

proteína.

- Gen Apolipoproteína B: 45 kb; proteína 4.563 aas, gen

pequeño pero muchas proteínas

- Gen Distrofina: 2,4 Mb (2.400 kb); proteína 3.685 aas.

Gen muy grande, pero da menos proteína que el anterior.

Los genes muy grandes tienen intrones muy grandes y

viceversa.

Los exones tienen tamaño parecido en todos los genes.

- 1kb: mas de 10.000 pares de bases.

Genes de menos de 10kb pequeños, gen para la insulina,

para histonas

Genes entre 10 y 100 kb: medianos, gen para albumina,

LDL,

Genes + 100 kb: muy grandes. Genes que codifican para

factor 8, CFTR, Dystrofina

COMO SE

ORGANIZAN Y DISTRIBUYEN LOS GENES HUMANOS QUE CODIFICAN POLIPEPTIDOS

1. Genes con funciones similares pueden estar agrupados:

familias génicas

2. Superfamilias génicas

3. Pseudogenes, genes truncados y fragmentos génicos

internos

4. Genes superpuestos: típico en bacterias

1.

GENES CON FUNCIONES SIMILARES PUEDEN

ESTAR AGRUPADOS: FAMILIAS GÉNICAS

No son frecuentes, pero se dan.

·

GENES CON FUNCIÓN IDÉNTICA

-Adyacentes: origen por duplicación: α globinas: se

duplica gen, quedan adyacentes, las dos copias quedaron pegadas.

-En distintos cromosomas:

*histonas (10 crom ≠): los genes de

las histonas están hasta en 10 cromosomas diferentes, no están pegados.

*ubiquitina:

estructura cuaternaria, necesita varios poli péptidos. Los genes que expresan

los diferentes polipeptidos están en cromosomas diferentes, se tiene que

expresar diferentes genes para que se de ubiquitina.

·

GENES CON FUNCIÓN SIMILAR PERO NO

IDÉNTICA

-Adyacentes: origen por duplicación: α y β globinas,

tiene funciones similares. Quedan adyacentes, normalmente por duplicación por

error de la polimerasa que copia dos veces, al final se forma hemoglobina.

-En distintos cromosomas: genes para isozimas, genes con función similar no idéntica

situados en diferentes cromosomas.

·

GENES CON FUNCIÓN RELACIONADA

-En distintos cromosomas: genes de misma ruta; receptor

ligando…: genes en distintos cromosomas,

con una función relacionada en común pero cada uno una diferentes. Por ejemplo

las enzimas de la glucolisis.

2.

SUPERFAMILIAS GENICAS

·

Genes que codifican para una serie de

moléculas importantes relacionadas con el sistema inmune.

·

Superfamilia del receptor acoplado a

proteína G: conjunto de genes que codifican para receptores que están acoplados

a proteína G en su respuesta celular

3. PSEUDOGENES, GENES TRUNCADOS Y FRAGMENTOS GÉNICOS

INTERNOS

genes que han perdido función

Son copias defectuosas de genes que son frecuentes en las

familias de genes

adyacentes

Ø PSEUDOGEN:

copias de genes que han mutado y se han convertido en inservibles.

Copias de gen truncadas,

- Codón fin extra: polipéptido más corto no

funcional, tiene un codón fin antes mutado. Por lo que No es funcional.

- Pseudogenes procesado: origen por Retrotransposición. Copias defectuosas

de un gen, genera por Retrotransposición, (aumenta el ADN madurado de un individuo por que se copia, no

se corta, da copia cADN por lo que se aumenta la cantidad de ADN por fenómenos

de transposición), y la copia cADN se inserta donde quiere, y depuse por

replicación la polimerasa la copia normal. Por lo que es una copia de gen pero

no es funcional, por que no tiene intrones que aunque no se necesitan para

funcionar si para expresarse.

“RETROGEN”: si se inserta junto a promotor,

speudongen procesado pero cuando se inserta en genoma lo hace delante de un

promotor, por lo que puede transcribirlo una polimerasa, se transcribiría pero

no daría gen funcional por que es una mutación.

Ø GEN

TRUNCADO → carece de extremo 5´y 3´, si le quitas un promotor no es funcional. Carece

de uno de los dos extremos

Ø FRAGMENTO

GÉNICO INTERNO → le falta los extremos 5`y 3`y es muy corto. Genes que le

faltan los dos extremos, a veces queda un gen muy pequeño por que se corta

mucho extremos, no es funcional no puede transcribirse.

4. GENES SUPERPUESTOS

Son genes que se superponen. No suelen ser frecuentes en humanos porque

nuestro genoma es muy extenso y el 95% es no codificante con lo cual los genes

suelen estar separados no superpuestos. Aquellas especies cuyo genoma es

pequeño sí que tienen genes superpuestos como es el caso de los virus.

Están los genes superpuestos con organización génica bidireccional

como son los genes del complejo HLA (se utilizan en los trasplantes para

averiguar la compatibilidad) en los cuales hay un gen cada 15kb y tienen una

organización génica bidireccional (los genes se transcriben de hebras distintas

del ADN). Cuando se va a transcribir una zona, se transcribe una de las dos

hebras. Otro tipo de genes superpuestos son los genes dentro de genes

como es el caso del intrón 26 del gen NF1 (gen de la neurofibromatosis tipo I).

Se ha visto que coincidiendo justo en la secuencia del intrón 26 hay tres genes

pequeños (OGMP (glucoproteína de la mielina del oligodendrocito), EV12A y EV12E

(relacionados con la leucemia)).

PROYECTO GENOMA HUMANO Y GENÓMICA

Genómica es una ciencia que estudia el genoma completo a nivel de

estructura y función. Existe una genómica estructural y otra funcional. La

primera que se desarrolló fue la estructural.

El proyecto genoma humano comienza en EEUU en 1990 y se puso en marcha la

búsqueda de “marcadores de ADN” que son secuencias de ADN con posición

cromosómica conocida (micro y minisatélites, SNPs (single nucleotide

polymorphims). Con esto se hicieron estudios de ligamientos para encontrar

patologías.

En 1998 se inicia la revisión de objetivos en la cual se propuso: elaborar

un primer borrador de la secuencia completa (2003), continuar el desarrollo de

tecnologías de secuenciación, estudiar la variación y polimorfismos del genoma

humano, desarrollar la tecnología genómica funcional (Craig Venter desarrolló

los estudios EST (estudios de ADN de bibliotecas de tejido)), comparar genomas

de distintas especies, introducir implicaciones éticas, legales y sociales y

desarrollar herramientas bioinformáticas.

En 2003 aparece el primer borrador del genoma humano. Los resultados más

relevantes fueron; menos del 2% de ADN codificante, tenemos entre 20.000- 25.000 genes, más o

menos el 50% del ADN es ADN repetitivo, tenemos 1gen cada 100kb, el tamaño

medio de un gen humano es de 20-30kb, más o menos hay 7-8 exones por gen, un

exón tiene más o menos 150 pb, los intrones varían en tamaño, la secuencia G+C

supone el 41% del ADN (49% A+T) y los genes suelen aparecer en las zonas ricas

en pares G+C.

Después de este proyecto, se observó que hay una gran variabilidad genética

entre los individuos que origina que exista una susceptibilidad a enfermedades

distinta igual que a los fármacos. También hay diferencias dentro y entre

grupos étnicos. La variabilidad genética dentro de un grupo de población es

mayor que la que puede haber entre grupos étnicos. Con todos estos resultados, aparece el

proyecto HapMap que estudiaba los SNPs más frecuentes entre los distintos

grupos étnicos.

GENOMICA, PROTEOMICA, TRANSCRIPTOMICA

Genómica: ciencia que se desarrollo primero, estudia el conjunto de

secuencias de ADN, el genoma.

Poteomica: ciencia que estudia el proteoma, conjunto de proteínas.

Transciptomica: ciencia que estudia el transcriptoma, conjunto de

secuencias y patrones de expresión de todos los transcritos. Estudia el

transcriptoma q es el conjunto de todos los transcriptos

Interactomica: ciencia estudia el interractoma, conjunto de interacciones

entre proteínas- protina- ADN…

Omica: ciencia que estudio….

Oma: conjunto de…

Para el estudio hay chips de ADN, o microrrays, estudia el genoma,

trsnpcirtoma, proteoma. Tiene un soporte de cristal o plástico, y se fijan

secuencias de ADN mutadas.

A través de este chip se puede estudiar genes con muchas mutaciones,

ejemplo citocromo tiene 33 genes mutados para en cáncer de mamam, cundo pones

el ADN y esta mutado este se pegara al cristal y a las pre mutaciones, se pegan

por homología. Valen para estudiar muchos genes a la vez en poco tiempo y ver

si el fármaco es factible o no.

LO ULTIMO EN GENOMICA

Aparato que permite secuenciar completamente el genoma humano de una

persona en 24h y bajo coste. Para investigación.

GENETICA

MITOCONDRIAL

Mitocondrias: en el proceso de evolución

-

la mayor parte de los genes de

protomitocondria con la evolución se fueron transfiriendo al núcleo.

-

La mitocondria ( genes ) fuentes de

síntesis de energía. Sistema OXPHOS ( fosforilacion oxidativa). Genes que

participan en la principal función.

-

Formación de OXPHOS: se necesita

genomas nuclear y genoma mitocondrial. Por si sola no es capaz.

-

Proteína de la mitocondria sintetizadas

en citoplasma importadas y procesadas en el interior, codificadas por genes

nucleares que los genes hacen transcripción en núcleo, traducción en citosol, y

la proteína sintetizada se transloca y viaja el interior de la mitocondria.

-

Genoma mitocondrial: polipéptido del

sistema oxphos

ARNs

CARACTERISTICAS DEL GENOMA MITOCONDRIAL

-

Utilización de un código genético

ligeramente modificado: cuando la mitocondria hace código genetito hay 4

diferencias con el código universal.

-

Alta velocidad de mutación (muy

polimórfico): ADN diferentes de unas personas a otras.

-

Presente en poliploidia ( ADNmt/

mitocondria): hay mas de dos copias hasta 10.

-

Organización y expresión muy

específicas: concreta

-

Herencia exclusivamente por vía materna:

el ovulo y esperma se une, ovulo tiene orgánulos y citoplasma al contrario que

el esperma. El citoplasma del cigoto es el del ovulo, con sus orgánulos. Además

hay un mecanismo de destrucción de mitocondrial paterna. la herencia se

transmitirá por igual a todos los hijos mujeres y hombres.

-

No recombinación de genomas parentales:

no combina ADN mitocondrial de la misma mitocondria

ESTRUCTURA DEL GENOMA MITOCINDRIAL

ADNm: circular, cerrada, helicoidal, doble cadena. Uperenrrolada.

Contenido GC: ADN diferente a ADN nuclear.

Separación de ADNnuclar y ADNm por gradiente dendo

Contenido en pares GC diferentes: densidades distintas: se pueden separar

por cloruro de cesio por gradientes desos.

El numero de moléculas d ADNm por célula es variable:

Hepática 1000 mitocondrias, y en cada mitocondria 5-10 ADNm: 1 célula

hepática entre 5000 y 10000 copias.

Las moléculas de ADNm dentro de la mitocondria se agregan en regiones

NUCLEOIDES:

-

ADNm

-

Factor de transcripción: mt TF A

-

Proteínas de unión a ADN hebra única:

mt SSB, duples de ADn se abre a sencilla para transcribir o replicar. Facilita

la separacion de la doble hélice en algunos momentos.

-

Helicasa Twinkle: abren las hebras

rompiendo los puentes de hidrogeno.

-

ADN polimerasa gamma: polimeriza ADN,

copia ADN y saca 1 molécula: replicación.

-

Otras proteínas

ORGANIZACIÓN

DEL GENOMA MITOCONDRIAL

Genoma

mitocondrial mas pequeño que el nuclear

ADNm: 17000

pb y 37 genes, muy pocas pares de bases

37 genes:

13 son

ARNmensajeros traducidos mas tarde para dar proteínas

22 ARN de

transferencia

2 ARN ribosómicos

si separas

en el dúplex circular las dos hebras una es mas pesada, que es la H, tiene mas nucleótidos

de guanina, púrica y la hebra L mas cantidad de nucleótidos de citosina

pirimidimica. Y además la cadena pesada H tiene mas genes que la cadena ligera

L.

cadena H (

ntG): 2 ARN, 14 ARNt, 12 proteínas ( polipéptido): 28 genes

cadena L (

ntC): 8 ARNt, 1 proteínas: 9 genes

por fuera

esta la hebra H, mas ancha y mas coloreada por dentro la hebra L

no hay

genes superpuestos nunca.

Estos 13

genes que codifican para proteínas relacionadas con el metabolismo mitocondrial

y la fosforilación oxidativa

Los 13

genes son:

- 7 NDH deshidrogenada subunidad 1, 2,

3, 4, 5 y 6

- 1 gen para citocromo B

- 3 genes codifican para 3 subunidades

para citocromo oxidasa COI;II;III

- 2 genes que codifican para dos

subunidades ATP sintetasa 6 y 8

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