Download Código genético del genoma nuclear y

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m ido
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om S
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M
ar
tín
Organización
del genoma
humano
Capítulo 7, Human Molecular Genetics 2
Genética Humana
1
D
Organización del genoma humano
Genética Humana
2
Genoma mitocondrial
Características generales
• Es heredado de la madre
• Doble cadena circular
Cadena pesada (H)
• 16.569 pb
Cadena liviana (L)
• Presente en miles de copias
• 93% es codificante
Cadena H
tín
28
Cadena L
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M
9
ar
• Posee 37 genes
• La mayoría de las proteínas codificadas en el
genoma nuclear
Genética Humana
3
D
Genoma mitocondrial
24 ARN maduros
22 ARNt
23 S
2 ARNr
37 genes
13 son ARNm
16 S
Polipéptidos
Código Genético
Fig.
Genética Humana
4
Genética Humana
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M
ar
tín
Código genético del genoma nuclear y mitocondrial
5
Genoma mitocondrial
D
Región de triple helice
Genética Humana
6
tín
ar
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M
Genética Humana
7
D
Limitada Autonomía del Genoma
Mitocondrial
23 S y
16 S
•
•
Genética Humana
tRNAs: 3ra base
8
cualquiera
14
purinas o
pirimidinas
Stop codons:UAG
UAA
AGA
AGG
8
Genoma mitocondrial
9
D
Genética Humana
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M
ar
tín
Ejemplo de solapamiento de genes.
Genoma Nuclear
Genética Humana
10
Genoma Nuclear
Contiene más del 99% del ADN celular
(3300 Mb).
• Tamaño y disposición:
Se distribuye en 24 cromosomas
150.000 vs 35.000 genes
• Composición:
42% de G-C
La frec. de aparición del dinucleot. C-G es 1/5 de la esperada.
T.
tín
Existe un 3% de mC, por desaminación espontánea, mC
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M
ar
El porcentaje se mantiene por las islas de G-C.
Presentes en ~56% de los genes (asociadas a los promotores de los mismos).
Genética Humana
11
Genoma Nuclear
2 son sexuales (X e Y)
24 cromosomas
D
22 son autosomales
Poseen un tamaño
promedio de 130 Mb
Genética Humana
Se clasifican de mayor a menor salvo el 21
que es menor que el 22.
12
Genoma Nuclear
Genética Humana
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tín
Contraste en la densidad de genes: (A) región HLA (Human
Leukocyte Antigen), (B) región del gen distrofina.
13
Genoma Nuclear
Respecto a los genes…
D
• Diversidad de tamaños
Genética Humana
En gral cuanto mayor es el gen mayor es el producto con
excepciones: apolipoprot. B 4563 aa. Vs distrofina 3685
aa.
14
Genoma Nuclear
Respecto a los genes…
Exón promedio tiene 200 pb
• Organización interna
Fig.
Genética Humana
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tín
La minoría de los genes humanos no presentan intrones
15
D
Exones e Intrones en genes humanos
Genética Humana
Tabla 7.7
16
Genes superpuestos
Genética Humana
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M
ar
tín
• Son raros
• En gral en
regiones de
alta densidad
de genes.
17
Genes dentro de genes
• La mayoría de los snoRNAs.
D
– En gral en genes que codifican proteínas asociadas a los ribosomas o al
nucleólo.
• Ejemplos
– Gen de la Neurofibromatosis tipo I. (fig.).
– Factor VIII
– Gen de Suceptibilidad al Retinoblastoma (RB1)
Genética Humana
18
Genoma Nuclear
10%
Genética Humana
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ar
tín
30%
19
D
Genoma Nuclear
~3%
Genética Humana
20
Genoma Nuclear
ARN
• ARNr: organizados en unidades
transcripcionales (28s, 18s y 5,8s) en
tandem.
• Forman 5 clustres de 50 tandem
cada uno. Se localizan en los brazos
cortos de los cromosomas 13, 14, 15,
21 y 22.
•5s
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ar
• ARNt: es una gran familia
tín
–Varios centenares de copias
–3 clusters en cromosoma 1q.
dispersa, compuesta a su vez por
más de 40 subfamilias, cada una con
los distintos tipos de ARNt
citoplasmáticos.
Genética Humana
21
Genoma Nuclear
D
Organización de genes en Familias según el grado
de homología entre las mismas
Clásicas
Organización en
familias de genes
Dominios
conservados
Motivos
conservados
Superfamilias
Genética Humana
Alto grado de conservación en
gran parte de la secuencia. Idéntica
función. Ej. Histonas, RNAr,
proteínas ribosomales.
Alta conservación de una
región específica del gen
(dominio), en gral
asociado a una función
específica.
Familias caracterizadas
por una función comun y
la presencia de motivos
conservados muy cortos.
Relacionados en función y en la
estructura gral de sus dominios;
muy baja homología.
22
Genoma Nuclear
Organización de genes en Familias según el grado
de homología entre las mismas
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M
Motivos
conservados
Superfamilias
Genética Humana
Familias caracterizadas
por una función comun y
la presencia de motivos
conservados muy cortos.
tín
Organización en
familias de genes
Dominios
conservados
Alta conservación de
una región específica del
gen (dominio), en gral
asociado a una función
específica.
ar
Clásicas
Alto grado de conservación en
gran parte de la secuencia. Idéntica
función. Ej. Histonas, RNAr,
proteínas ribosomales.
Relacionados en función y en la
estructura gral de sus dominios;
muy baja homología.
23
D
Genoma Nuclear
Genética Humana
24
Genoma Nuclear
Organización de genes en Familias según el grado
de homología entre las mismas
Clásicas
Familias caracterizadas
por una función comun
y la presencia de motivos
conservados muy cortos.
ar
Motivos
conservados
tín
Dominios
conservados
Superfamilias
Genética Humana
Alta conservación de una
región específica del gen
(dominio), en gral
asociado a una función
específica.
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M
Organización en
familias de genes
Alto grado de conservación en
gran parte de la secuencia. Idéntica
función. Ej. Histonas, RNAr,
proteínas ribosomales.
Relacionados en función y en la
estructura gral de sus dominios;
muy baja homología.
25
Genoma Nuclear
D
• En gral tienen una función similar
Los genes de la flia DEAD box está compuesta por distintos genes cuyos
productos poseen función de ARN helicasa.
Los productos de la flia de genes con repeticiones WD están involucrados en
regulación de la division celular, transcripción, etc.
Genética Humana
26
Genoma Nuclear
Organización de genes en Familias según el grado
de homología entre las mismas
Superfamilias
Genética Humana
Familias caracterizadas
por una función comun y
la presencia de motivos
conservados muy cortos.
tín
Motivos
conservados
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M
Organización en
familias de genes
Dominios
conservados
Alta conservación de una
región específica del gen
(dominio), en gral
asociado a una función
específica.
ar
Clásicas
Alto grado de conservación en
gran parte de la secuencia. Idéntica
función. Ej. Histonas, RNAr,
proteínas ribosomales.
Relacionados en función y en la
estructura gral de sus dominios;
muy baja homología.
27
Genoma Nuclear
D
Superfamilia de las inmunoglobulinas
Genética Humana
28
Genoma Nuclear
Único
cluster
En tandem: Alpha globina (alta similitud en secuencia y
función)
Agrupación cerrada: dispuestos más separados, pero se
mantienen en gral bajo un mismo sistema regulador, (alta
similitud en secuencia y función).
Grupos compuestos: Presencia de genes no relacionados
(ej.: complejo HLA).
Organización
de las
familias de
genes según
su
distribución
en el genoma
Organizados en más de una región en el genoma.
Múltiples
clusters
Alta similitud: ARNr
tín
Baja similitud: poseen alta homología dentro
de cada cluster pero baja entre ellos. Ej. Flia de
globinas.
No poseen una relación obvia, se presentan solitarios en
distintos cromosomas.
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ar
Originados a partir de 2 genomas distintos.
Familias
de genes
dispersos
Originados por una antigua duplicación del genoma o
región del gen. Ej. flia PAX
Originados por retrotransposición
Genética Humana
En tandem: ARNr (alta similitud en secuencia y función)
Genoma Nuclear
Único
cluster
Agrupación cerrada: dispuestos más separados, pero se
mantienen en gral bajo un mismo sistema regulador,
(alta similitud en secuencia y función).
Grupos compuestos: Presencia de genes no
relacionados (ej.: complejo HLA).
D
Organización
de las
familias de
genes según
su
distribución
en el genoma
29
Múltiples
clusters
Organizados en más de una región en el
genoma.
Alta similitud: ARNr e Histonas (fig.)
Baja similitud: poseen alta homología
dentro de cada cluster pero baja entre ellos.
Ej. Flia de globinas.
No poseen una relación obvia, se presentan solitarios en
distintos cromosomas.
Originados a partir de 2 genomas distintos.
Familias
de genes
dispersos
Originados por una antigua duplicación del genoma o
región del gen. Ej. flia PAX
Originados por retrotransposición
Genética Humana
30
Genética Humana
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M
ar
tín
Organización de los genes de las Histonas
31
D
Familias multigénicas organizadas en clusters
Tabla 7.9
Genética Humana
32
Genoma Nuclear
En tandem: ARNr (alta similitud en secuencia y función)
Único
cluster
Agrupación cerrada: dispuestos más separados, pero se
mantienen en gral bajo un mismo sistema regulador, (alta
similitud en secuencia y función).
Grupos compuestos: Presencia de genes no relacionados
(ej.: complejo HLA).
Organización
de las
familias de
genes según
su
distribución
en el genoma
Organizados en más de una región en el genoma.
Múltiples
clusters
Alta similitud: ARNr
tín
Baja similitud: poseen alta homología dentro
de cada cluster pero baja entre ellos. Ej. Flia de
globinas.
No poseen una relación obvia, se presentan solitarios
en distintos cromosomas.
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om S
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M
ar
Originados a partir de 2 genomas distintos.
Familias
de genes
dispersos
Originados por una antigua duplicación del
genoma o región del gen. Ej. flia PAX
Originados por retrotransposición
Genética Humana
33
D
Familias de multigénicas dispersas en el genoma
Tabla 7.9 b
Genética Humana
34
Genética Humana
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M
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tín
Genoma Nuclear
35
Genoma Nuclear
No-procesados
D
Pseudogenes
Copias
defectivas de
genes
Procesados
Genes truncados y
fragmentos de genes
Pseudogenes: Copia no funcional de la mayoría o todo el gen, o al menos la
región codificante.
Genética Humana
36
Genoma Nuclear
No-procesados: son copias, en gral no funcionales, de genes. Se originan
de copias a nivel de DNA; la pérdida de función se debe a mutaciones,
que generan codones STOPs. (algunos pueden ser expresados, gene ! en
el cluster de la alpha globina).
Pseudogenes
Genética Humana
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go tri
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tín
Procesados: copias no funcionales de secuencias exónicas. Provienen
de la integración de ADNc. Si es un transcripto de la ARNpol.II, para
que sea expresado debe integrarse cerca de algún promotor. Y si es un
transcripto generado por la ARN pol. III ?
37
D
Genoma Nuclear
Genes truncados y
fragmentos de genes
Son originados por un crossover
desigual o un intercambio desigual de
cromátidas hermanas.
Truncado: les falta el extremo 5’ ó 3’.
Fragmento: de un gen
Genética Humana
38
Genoma Nuclear
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go tri
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M
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tín
Ejemplos de pseudogenes, fragmentos de genes y
genes truncados en la familia HLA de clase I
20 genes, 6 se expresan (negro), 4 pseudogenes no procesados (celeste) y una variedad de
fragmentos de genes y genes truncados (recuadro celeste).
Genética Humana
Genoma Nuclear
D
Pseudogenes
Origen de
pseudogenes
procesados
Genética Humana
39
No-procesados: son copias, en gral no funcionales, de genes. Se
originan de copias a nivel de DNA; la pérdida de función se debe a
mutaciones, que generan codones STOPs, o pérdida de función.
(algunos pueden ser expresados, gene ! en el cluster de la alpha
globina).
Procesados: copias no funcionales de secuencias exónicas.
Provienen de la integración de ADNc. Si es un transcripto de la
ARNpol. II, para que sea expresado debe integrarse cerca de
algún promotor. Y si es un transcripto generado por la ARN pol.
III ?
40
Genética Humana
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tín
Secuencias de DNA extragénicas
repetidas
y
Elementos transponibles
41
D
Genoma Nuclear
Genética Humana
42
Genoma Nuclear
Megasatélites
Secuencias
repetitivas
en tandem
Secuencia
extragénica
Satélites
Minisatélites
Microsatélites
Secuencias
transponibles
Genética Humana
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om S
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r
M
ar
SINEs
tín
LINEs
Alu
43
D
Genoma Nuclear
Genética Humana
44
Genoma Nuclear
Genética Humana
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ra is
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ar
tín
Localización de las principales clases de ADN repetitivo extragénicos
45
Microsatélites
•
•
Repeticiones de 1-4 bp en tandems de 150-200 bp.
Muy polimórficas
Dispersos en el genoma
Homopolímeros de A ó T muy comunes
– 0.3% del genoma (10 Mb)
Homopolímeros de G ó C muy raros
Repeticiones de dinucleótidos CA/TG muy comunes
D
•
•
•
•
– 0.5 % del genoma
– 1 cada 50 kb
• Expansión de repeticiones de trinucleótidos pueden ser
causantes de enfermedades
•
•
Repeticiones de tri y tetranucleótidos son comparativamente raras
Uso de los microsatélites? Y de los minisatélites?
Genética Humana
46
Genética Humana
ht rag
tp o
:// D
w SM
w
w .d D
ra is
go tri
ds bu
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om S
.a an
r
M
ar
tín
Genoma Nuclear
47
D
Genoma Nuclear
~ 30 % del genoma !!
Genética Humana
LTR: long terminal repeat
LINE: long interspersed
nuclear elements
SINE: short interspersed
nuclear elements
Alu: 1 cada 3 kb
48
Genoma Nuclear
Retrotransposones en mamíferos
tín
Line
Genética Humana
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om S
.a an
r
M
ar
Alu
49
D
Genoma Nuclear
FIN
Genética Humana
50