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Yolanda Loarce Tejada
Universidad de Alcalá Patrimonio de la Humanidad
 GENOMA:
conjunto de genes que llevan los
organismos (1920)
 GENÓMICA:
el estudio de los genomas
Estructural
Funcional
Comparativa
Universidad de Alcalá Patrimonio de la Humanidad

El significado de una
PALABRA depende de la
secuencia de LETRAS

El significado del GEN
depende de la secuencia
de 4 letras: A,G,T,C
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Adenina


El genoma esta constituído
por dos cadenas sencillas
enrolladas y unidas entre sí
por las bases nitrogenadas
La estructura del ADN permite
la transmisión fidedigna de la
información genética
(replicación)
Bases
nitrogenadasCitosina
Apareamiento:
G:C
A:T
Timina
Guanina
Esqueleto
Azúcar- Fosfato
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NÚCLEO
CITOPLASMA
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CÓDIGO GENÉTICO
Gen (ADN)
ATG
CCA ACG
Transcripción (Núcleo)
ARNm
AUG CCA ACG
Traducción (Ribosomas)
Proteína
Metionina-Prolina-Serina
3 Nucleótidos = codón
10-5000 aa
1 codón = 1 aa
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Segunda letra
Tercera letra
•Es Universal
•Es degenerado
•No está solapado
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


El tamaño varía de unas especies a otras
El número de cromosomas también varía
El número de genes varía mucho menos que el tamaño y número
cromosómico
Tamaño del
genoma (Mb)
Número de
genes
12,1
6.548
97
>20.000
Arabidopsis thaliana
120
≈ 20.000
Drosophila melanogaster
170
≈ 20.000
Zea mays
2500
≈ 20.000
Homo sapiens
3300
≈ 25.000
Organismo
Saccharomyces cerevisiae
Caenorhabditis elegans
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Arabidopsis thaliana
Sacharomyces cerevisiae
Drosophila melanogaster
Caenorhabditis elegans
Zea mays
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
Densidad génica relativamente baja (28% del ADN son genes)

Intrones (menos del 2% del ADN es exónico)

Secuencias repetidas: junto con los intrones son la razón principal de
de la amplia gama de tamaños del genoma (casi el 50% del genoma)
Gen 1
Intrones
Gen 2
Espacio
intergénico
Secuencias
repetidas
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Japoshfreidñlkehidpodhfoieñpaksduflasuif
kdjhgfidelufklasjdxyfaproyecpoisdyfalkjdtof
upaeshfsdfhhfdugfabbbcmshgsuyaoiieuah
dksjdhigenouasdhsjsmayusdjdlaushudjfhlk
ausdymanofiufhsduhfalkdcdsufdkjfysdufhj
dhfdsiufhudfhkjdhfiudfhñapwjfufalsdjfhkjdfl
kjfhdkjhfdjhdshfjhdfkiioalspoisdufoekfieoih
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Japoshfreidñlkehidpodhfoieñpaksduflasuif
kdjhgfidelufklasjdxyfaproyecpoisdyfalkjdtof
upaeshfsdfhhfdugfabbbcmshgsuyaoiieuah
dksjdhigenouasdhsjsmayusdjdlaushudjfhlk
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el proyecto genoma humano
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
Secuenciación: es la base para identificar y cartografiar todos los
genes del genoma

Compilación: el genoma se secuencia más de una vez

Anotación: proceso de identificación de los genes y sus
secuencias reguladoras

Asignar funciones a todos los genes de la secuencia
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
Porque conociendo los genes podemos empezar a
saber cómo funcionan

Porque creemos que este conocimiento nos puede ser
de utilidad en medicina
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
El avance del conocimiento ciéntífico y el gran desarrollo
tecnológico en la década de los 80 del s. XX
La PCR
Secuenciación automática basada en fluorocromos
Software de análisis de secuencias

El gran esfuerzo económico de los paises más ricos
(principalmente EEUU)
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
El consorcio público: PGH
Lanzado en 1986-88 por el Ministerio de Energía y el Instituto de
salud de EEUU (4000 millones de $)
En 1990 se forma el consorcio entre unas 20 Universidades y
Centros de Investigación públicos. La mitad de EEUU y el resto
de Europa (Inglaterra, Francia y Alemania), Japón y China

La empresa Celera Genomics (1998)
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En febrero de 2001
se publica el primer
borrador de la
secuencia
En octubre de 2004 se
publica el 99% del
genoma con una
precisión del 99,999%
y con sólo 340 huecos
“imposibles”
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El genoma se fragmenta en trozos
pequeños (150-200 kb)
AATTGGGCATCGGCCATGAAACCCTT
Los trozos de ADN se
clonan
Se secuencian
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
Ensamblaje de secuencias mediante ordenador
FRAGMENTO CROMOSÓMICO SECUENCIADO
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
Contiene mas de 3000 millones de nucleótidos. Sólo el 1,5% codifican
proteínas.

El 50% son secuencias repetidas

Contiene unos 25.0000 genes

Muchos de los
genes identificados no tienen una función molecular
conocida

Los genes no se distribuyen uniformemente por los cromosomas

El número de intrones en los genes humanos varía desde 0 (en los genes
de las histonas) hasta 234 (el gen de la titina)

3 millones de bases de la secuencia varía entre individuos (0,1%)
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Gen 1
Gen 2
Espacio
intergénico
Intrones
Secuencias
repetidas
Proyecto ENCODE (Encyclopedia of DNA Elements):
o Regiones no codificantes donde proteínas se unen par regular la
expresión de genes cercanos o distantes
o Regiones que se transcriben a ARN que no se traduce a proteínas
o Regiones que afectan al modo en cómo se curva y se empaqueta el
ADN
o Los intrones participan en la regulación de la expresión génica
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 Los cambios epigenéticos son consecuencia de la metilación del ADN y de
la reorganización de la cromatina
Ratones agouti genéticamente idénticos
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Cromosoma metafásico
Núcleo del nucleosoma
1400 nm
Cromátida
(700 nm de diámetro)
Fibra de cromatina (300 nm
de diámetro)
Dominios enrollados
Histona H1
Solenoide
(30 nm de diámetro)
La cromatina está
formada por ADN e
histonas
(nucleosomas) y
presenta distintos
grados de
compactación
ADN espaciador
Histonas
Octámero de histonas
( 10nm de diámetro)
ADN
(2 nm de diámetro)
Nucleosoma
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Histona
Dominio globular
ADN
El grado de acetilación de las histonas y la metilación del
ADN intervienen en la reestructuración de la cromatina
La cromatina compactada (ADN metilado e histonas
acetiladas) se relaciona con la inactivación génica
Cola cargada
positivamente
Acetilación
(HAT)
Desacetilación
(HDAC)
Colas
acetiladas
(neutralizadas)
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Modificaciones epigenéticas son las responsables de la Inactivación del
cromosoma X de las hembras de los mamíferos (efecto compensación de dosis)
machos
hembras
La inactivación de uno de los cromosomas X determina la
expresión de los genes localizados en ese cromosoma
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La impronta o sellado génico es un ejemplo de modificación epigenética y
describe una diferencia en el comportamiento de los alelos heredados de cada padre
En mamíferos hay unos 100 genes sellados, para los que cualquier embrión se
encuentra en estado hemicigoto
Las modificaciones epigenéticas son responsables de que los híbridos de los felinos
sean fenotípicamente distintos dependiendo de la dirección del cruzamiento
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La comparación de la secuencias de los
genomas también nos da información acerca
de la función de los genes
Comparación de secuencias cromosómicas
entre humano y chimpancé
0.8 %
Comparación de secuencias
de aa de las proteínas entre
humano y chimpancé
?
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