Download Organización del genoma eucariotico 1. Complejidad del genoma

Organización del genoma eucariotico
Procariotas: Prácticamente todo el ADN existe en forma de copia única y codifica
productos génicos (proteínas y ARNs)
Eucariotas: La mayor parte del ADN es NO codificante. PEj. Sólo 100Mb (3 %) del total
de 3.000Mb del genoma humano haploide son codificantes. Además, el genoma
eucariótico se caracteriza por la repetición de las secuencias
1. Complejidad del genoma eucariota
La presencia de ADN repetitivo da lugar al concepto de “Complejidad” del genoma, el cual
se define como la suma de los tamaños (pb) de todas sus secuencias diferentes. Por lo
tanto, para un tamaño de genoma dado, a mayor grado de repetición, menor complejidad
• Para el estudio de la complejidad del genoma, éste puede dividirse en distintas
categorías de ADN en función de su repetitividad y su carácter codificante
2. ADN de copia única, simple o no repetitivo
• Constituye la mayor parte del genoma (100% en procariotas; 80% en eucariotas
inferiores; 50-70% en animales superiores)
• Parte de este ADN (≈ 5%) constituye las secuencias de genes, que codifican
proteínas y ARNs; otra parte (≈ 5%) es responsables del control de la expresión de
esas secuencias, mientras que el resto, mayoritario, es ADN no codificante, cuya
función, si existe, apenas se conoce.
3. ADN repetitivo
 La secuencias repetidas, llamadas unidades de repetición o repeticiones, tienen tamaños
diversos y cada una se encuentra de forma idéntica o casi indéntica muchas veces en el genoma
 Su distribución puede ser en forma dispersa por todo el genoma, entremezcladas con las
secuencias de copia única o bien en forma agrupada, localizada en regiones concretas del
cromosoma
 El número de copias de las repeticiones varía desde unos cientos o miles (ADN
moderadamente repetitivo) hasta cientos de miles (ADN altamente repetitivo)
 Una parte del ADN repetitivo es codificante (ARN o proteína), sin embargo para gran parte del
mismo no se conoce una función clara. Se ha sugerido que contribuyen a mantener la estructura
de los cromosomas e incluso que parte del ADN repetitivo sea AND chatarra, un vestigio
evolutivo sin función actual.
3.1 ADN repetitivo codificante
• Forma genes que se expresan. Su tamaño varía entre el 10 y el 15% del genoma. Aparece en
forma de familias de genes, cuyos miembros se caracterizan por su homología, al haberse
originado mediante duplicaciones y variaciones de un gen ancestral
ADN repetitivo coficante agrupado
b) Familias multigénicas de genes agrupados
 Como consecuencia de los procesos evolutivos que dan lugar a familias
multigénicas, aparecen en ellas miembros con características diferenciales:
• Copias de genes (variantes): Codifican productos génicos funcionales pero de características
ligeramente distintas
• Pseudogenes: Son copias ianctivas de un gen, que nunca se expresan o bien, no son funcionales
• Genes truncados: Son copias incompletas de un gen, por pérdida de una región situada en uno de los
extremos (5´ o 3´)
• Fragmentos de genes: Solo se conserva la porción del interior de la secuencia del gen
Sólo las copias idénticas (familias clásicas) y las variantes conducen a productos génicos
funcionales, mientras que los pseudogenes, genes truncados y fragmentos de genes parecen
seer vestigios evolutivos sin función actual
ADN repetitivo codificante disperso
c) Familias multigénicas de genes dispersos
3.2 ADN repetitivo no codificante
Su tamaño puede ser entre un 20 y 40% del ADN genómico total. Se divide en dos categorías: El
moderadamente repetitivo, que se ubica en forma dispersa, y el altamente repetitivo, que además es
agrupado
ADN Minisatélite y Microsatélite: Constituyen entre el 5 y 15% del genoma. A diferencia del ADN
satélite se encuentran localizados en forma dispersa en el genoma. La importancia práctica que
presentan radica en su gran variabilidad entre individuos lo que permite utilzarlos como marcadores
moleculares en medicina forense, pruebas de paternidad y diagnóstico de enfermedades
moleculares
ADN satélite: Se encuentra en las regiones heterocromáticas, principalmente en torno al centrómero
y en los telómeros. Se ha sugerido que ayudan a estabilizar al y tendrían un rol en el control del
envejecimiento celular
REPLICACIÓN DEL ADN
Inicio monofocal o multifocal
• En el cromosoma circular único de los procariotas la replicación comienza siempre
en un punto determinado, denominado orige (oriC); Se dice que la replicación es
monofocal. En consecuencia progresa formando dos horquillas de replicación.
• En eucariotas la replicación es multifocal, pues en cada uno de los cromosomas
existen múltiples orígenes de replicación (cientos – miles), que dan lugar a un número
doble de horquillas
Síntesis simultánea, secuencial y bidireccional
Monofocal
Multifocal
 Replicación del ADN en procariotas
Requerimientos de la reacción de síntesis de ADN
 Cebador: Es un fragmento de hebra iniciador, generalmente de ARN, que aporta un grupo 3´OH libre. La replicación no es autoiniciadora, sino que sólo elonga moléculas preexistente
 Sustratos: Cuatros dNTPs: dATP, dGTP, dCTP y dTTp
 Cofactores: Mn2+ Mg2+ in vitro. Mg2+ in vivo
 Molde o plantilla: La incorparción de los DNMPs esta determinada por su complentariedad de
bases con la secuencia de cada hebra de ADN que actúa como molde
 ADN polimerasa
La adición de nucleóticos se realiza siempre sobre el extremo 3´-OH libre. La hebra
crece por su extremo 3´, y se dice que la síntesis transcurre en dirección 5´ 3´.
Etapas del proceso de replicación
1) Iniciación
Replisoma: Complejo multiproteico que viaja asociado a cada horquilla y realiza la
replicación
2) Elongación
 Maduración de los fragmentos de Okazaki
Representación esquemática de la replicación de un cromosoma eucariota
El acortamiento de las regiones teloméricas (calculado entre 50-200 pb por cada
división celular) es compensado mediante la acción de la enzima telomerasa que alarga
los telómero.