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Estructura
Genoma Procariota
Estructura
Genoma Eucariota
• Organización compacta (poco
espacio entre genes)
• Genoma compuesto por 2 o
más moléculas de ADN linear
(cromosomas)
•Información adicional en plásmidos
• DNA no codificante en pequeños
segmentos dispersos en el genoma
(<11%)
• No hay intrones
• Organización menos compacta
• DNA repetitivo (disperso y en
tandem)
• Intrones
• Organización en operones (E.coli
aprox 600 operones con 2 o más
genes)
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Estructura Genoma Procariota
• DNA genómico Æ Nucleoide : empaquetamiento en forma organizada
•Molécula de DNA circular única (80%) + Proteínas básicas asociadas
Super-enrollamiento
(agregado de giros al DNA)
•DNA girasa (topoisomerasa II)
•DNA topoisomerasa I
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Nucleoide
• Organización de dominios : aprox. 400 dominios: Loops super-enrollados (1040kb)
•DNA genómico unido a un “core” proteico a partir del cual radian los loops
•Proteínas asociadas: DNA girasa, DNA topoisomerasa I, más al menos 4 proteínas
Æ HU la más abundante (Tetrámeros)
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Variaciones en Procariotas
•Algunos genoma linear Ej: Borrelia burgdorferi
•Algunos genomas de tamaño mayor Ej. B.megaterium (30 x 106pb)
•DNA circular o linear subgenómico Æ genoma multipartito (Brivio
cholera, Borrelia)
•ArchaeÆ empaquetamiento con proteínas similares a Histonas
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Genoma eucariota nuclear
• Moléculas de DNA linearÆ cromosomas
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Características de los cromosomas
• Centrómero:
– DNA centromérico: secuencias
repetitivas
• humanos DNA alfoide: repeticiones de
171pb (1x106pb)
• Levaduras : sec.mínima 125pb
– Proteínas unidas al centrómero
• humanos al menos 7 proteínas, una de
ellas CENP-A reemplaza a histona H3
– Cinetocoro: unión de microtúbulos
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•Telómeros
– Indica el extremo de los cromosomas y los protege
• Evita recombinación entre cromosomas
• Evita la unión de extremos de cromosomas
– Replicación completa de los cromosomas
– Organización funcional de cromosomas en el Núcleo
–DNA repetitivo
•Humanos: cientos de copias de la secuencia
– 5’-TTAGGG-3’
–Extensión del extremo 3’ como simple cadena
–Proteínas teloméricas:
•TRF1 (regula el largo de los telómeros)
•TRF2 (mantiene la extensión de DNA simple cadena, T loop)
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Cromatina : 50% DNA + 50% Proteínas básicas (Histonas)
1er nivel de organización: NUCLEOSOMAS
ADN:
aprox 200pb
• ADN asociado al core 146 pb
• ADN linker 10-90 pb
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Histonas core:
H2A H2B H3 H4
Histonas linker:
H1 a-e, H1º, H1t y H5
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Metilación y Acetilación: amino
libre de Lisina
Metilación: en Arginina y Histidina
Fosforilación: grupos OH de
Serina y Histidina
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Modificaciones de Histonas
• Modificaciones:
–
Acetilación/ Deacetilación de residuos Lys (HAT / HDAC)
•
neutralización de cargas positivas de Histonas
–
Metilación de Lys y Arg
–
Fosforilación de Ser y Thr
•
mitosis y meiosis: condensación de cromosomas
–
Ubiquitinación
–
ADP ribosilación
• Variantes de Histonas
–
Reemplazan a H3 o H2A en algunos nucleosomas
• CENP-A en centrómeros
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Nucleosomas y fibra de 30nm
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•Unión del DNA a la matriz nuclear : MAR (sec. ricas en AT)
•Dominios estructurales y funcionales
Dominios estructurales
•Loops de ADN
Dominios funcionales
Loops de ADN 40100kb
•Regiones sensibles a
DNasa
•Límites: regiones
aislantes, 1-2kb
(insulator)
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Empaquetamiento en
cromosomas
Mitóticos
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Heterocromatina /Eucromatina
Heterocromatina
•Principalmente DNA
repetitivo (Centrómeros,
Telómeros, Transposones)
•Baja densidad génica
•Densamente empaquetada
•Sin sitios HS
•Ordenamiento regular de
nucleosomas
•Replicación tardía en fase S
Eucromatina
•Sensibilidad a nucleasas
•Alta densidad génica
•DNA potencialmente activo
transcripcionalmente
•Histonas acetiladas
•Metilación Lys-4 H3
•DNA no metilado
•Crossing-over reducidos
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• Heterocromatina: Modificaciones covalentes características
– Histonas desacetiladas
– Metilación Lys-9 H3 (unión prot HP-1)
– Metilación DNA (CpG)
• Heterocromatina constitutiva
– Grandes regiones principalmente secuencias repetitivas
• Telómeros, centrómeros, transposones
• Heterocromatina Facultativa
– Regiones genómicas empaquetadas en algunos grupos de células o en
1 solo cromosoma homólogo
• Cromosoma X
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Cromosomas sexuales
Cromosoma Y
Cromosoma X
•1000-2000 genes
•La mayor parte de los genes sin
contraparte en el Y (solo 9 genes
descriptos)
•Inactivación de un cromosoma
•Pequeña reg de homología con
cromosoma X
•95% no autosomal (seq
transpuestas de X, seq de X
degeneradas, Amplicon (8 bloques
palindrómicos)
•Pocos genes (aprox 156, la mitad
pseudogenes)
•60 genes específicos de macho que
se expresan en testículo (gen SRY)
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Heterocromatina Facultativa
Inactivación del cromosoma X
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Inactivación del cromosoma X
Modificación del estado de la cromatina (actividad de acetilasas,
metilasas). Inicio en un locus específico Xic y progresión a todo el
cromosoma. Sitio de iniciación Xic: produce un ARN no traducido ARN Xist.
ƒARN Xist: permanece unido al ADN, recubrimiento del cromosoma Xi.
Señal para el inicio de modificaciones de la cromatina (hipoacetilación, metilación
del ADN)
ƒGen Tsix: Transcripto antisentido
Regulador negativo de Xist: Regula la elección del cromosoma X que permanece activo
ƒRegión Xpr: sensado del número de cromosomas X. Coordina la expresión
reciproca de Xist/ Tsix
Metilación del ADN, bajos niveles de acetilación de Histonas, bajos niveles de metilación de
Lys-4 de histona H3, y altos niveles de metilación de Lys-9 de histona H3, asociados a
silenciamiento génico. Adicionalmente, los nucleosomas del Xi presentan una variante de
histona llamada macroH2A.
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Imprinting
Genes cuya expresión está determinada por su origen parental.
Expresión exclusiva del alelo materno por imprinting del paterno o
viceversa
Asimetría en la función de los genomas
parentales
Mecanismo de imprinting:
Iniciado durante gametogénesis en forma diferencial en espermatogénesis y
ovogénesis. Genes “imprinted” en general agrupados, regulación coordinada
a partir de centros IC que determinan regiones de metilación diferencial
DMR
ƒ
Metilación del ADN en CpG en los promotores de los genes Æ inactivación
ƒ
Demetilación Æ ARN antisentidoÆ inactivación
Formación de células germinales primordiales: Remoción de todo imprinting
Los patrones de metilación genómica de ovocitos y espermatozoides
depende de la actividad de ADN metiltransferasas Dnmt
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