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DNA, genes y cromosomas
DNA, genes y cromosomas
➢ Estructura del DNA
 Nucleótidos: estructura, nomeclatura y
propiedades
 Estructuras secundarias
 Estructura supersecundarias
➢ Dinámica del DNA
 Estabilidad y desnaturalización del DNA
 Parámetros topológicos y estabilidad
 Topoisomerasas
➢ Estructura de cromatina y cromosomas
 Cromatina: organización nucleosómica
 Estructura de cromosomas: centrómeros y
telómeros
➢ Organización genómica
 Genomas: DNA codificante y no codificante
 Estructura molecular del gen
Para © Enrique Castro
Los trabajos de terceros
retienen su licencia original
2010 Enrique Castro
1
Estructura de nucleósidos y nucleótidos
Estructura de nucleósidos y nucleótidos
Base
nitrogenada
enlace
β-glucósido
Azúcar
fosfato
ribosa
RNA
desoxi-ri
bosa
DNA
nucleósido
nucleótido
2010 Enrique Castro
2
Nomenclatura de nucleósidos y nucleótidos
Nomenclatura de nucleósidos y nucleótidos
Base
Nucleósido*
Nucleótido*
Ácido nucleico
Adenina
Adenosina
desoxiadenosina
Adenilato
desoxiadenilato
RNA
DNA
Guanina
Guanosina
desoxiguanosina
Guanilato
desoxiguanilato
RNA
DNA
Hipoxantina
inosina
desoxiguanosina
Inosinato
desoxi-inosinato
RNA
DNA
Citosina
Citidina
desoxicitidina
Citidilato
desoxicitidilato
RNA
DNA
Timina
Timidina
desoxitimidina
Timidilato
desoxitimidilato
RNA
DNA
Uracilo
uridina
uridilato
RNA
Purinas
Pirimidinas
*Nucleósido y nucleótido son nombres genéricos que incluyen tanto
las formas ribo- como las desoxirribo3
2010 Enrique Castro
Funciones de nucleótidos
Funciones de nucleótidos
Constituyente de los ácidos nucleicos.
Acoplador en intercambios energéticos
ATP
Actúan como señales químicas.
cAMP
Componente estructural de cofactores/coenzimas
2010 Enrique Castro
NAD+
4
Estructuras de nucleobases mayoritarias
Estructuras de nucleobases mayoritarias
Cafeína (1,3,7-trimetil-xantina)
5
2010 Enrique Castro
Estructuras de nucleobases minoritarias
Estructuras de nucleobases minoritarias
Más frecuentes en DNA
Más frecuentes en RNA
Uracilo en DNA (desaminación de C)
2010 Enrique Castro
ribo-Timidina en RNA
Cafeína (1,3,7-trimetil-xantina)
6
Propiedades ácido­base de los ácidos nucleicos
Propiedades ácido­base de los ácidos nucleicos
➢ El grupo fosfato es fuertemente ácido
• Fosfatos totalmente ionizados a pH fisiológico
(pKa=1.0)
• Carga neta negativa
• Repulsión entre cadenas dependiendo de I
Protonación en N cíclico sp2
NH2
Adenina
N
NH2
NH
N
pKa=3.8
+
N N1
N
N
N
R
N
R
O
N7 HN+
O
NH
N
N
pKa=2.4
O
pKa=9.4
NH
N
NH2
guanina
R
N
N
N
NH 2
R
N
O
NH
timina
NH2
N
O
pKa=9.5
H3C
N N3
N
O
R
NH2
+
NH
N
NH2
O
R
citosina
N
R
H3 C
Ionización afecta
a la estabilidad de
la doble hélice
Desprotonación formas enol
N
pKa=4.5
O
N N3
N
R
R
O
➢ Las bases pueden ionizarse
• Carga neta depende del pH
• Carga aumenta solubilidad
• Capacidad de formar pdh depende del pH
7
2010 Enrique Castro
Formas tautómeras de las nucleobases
Formas tautómeras de las nucleobases
Formas mayoritarias
Formas minoritarias
(99:1)
citosina
guanina
Sólo éstas forman
pares Watson-Crick
Nuevas ionizaciones
alternativas
adenina
timina
2010 Enrique Castro
Apareamientos
NO Watson-Crick:
mutaciones
Devlin 7e Fig. 2.12
8
Espectros de absorción de luz por nucleótidos
Espectros de absorción de luz por nucleótidos
➢ Absorción característica en UV
• Máximo a 260 nm (diferencial de proteínas 280 nm)
• Identificación y cuantificación
9
2010 Enrique Castro
Conformaciones de ribosa en nucleótidos
Conformaciones de ribosa en nucleótidos
➢ Rotación del anillo furanosa
• C de ribosa tetraédricos
• Separación fosfatos C3'-C5'
• Proyección de -OH en C2'
➢ Rotación del enlace glucosídico
• Impedimentos estéricos en syn
(prefieren anti)
• GMP prefiere syn (P5'-NH2)
Distancia
entre fosfatos
Proyección del -OH
2010 Enrique Castro
Impedimento estérico
base-ribosa
10
Química de la polimerización de DNA
Química de la polimerización de DNA
Enlace
fosfodiéster
3'-5'
3’
3’
P
P
5’
3’
5’
3’
OH
P
Extremo 5’
P
5’
PP
5’
5’
polimerización
Enlace
fosfodiéster 3'-5'
3’
P
P
P
5’
hidrólisis
3’
P
3’
P
3’
P
5’
5’
3’
NTP + H2O
P
5’
NMP+ PPi
5’
H2O
ΔG0= -31 kJ/mol
DNAn + NMP
3’
DNAn+1 + H20
ΔG0= +25 kJ/mol
DNAn + NTP
DNAn+1 + PPi
ΔG0= -6 kJ/mol
PPi + H2O
2 Pi
Extremo 3’
ΔG = -31 kJ/mol
0
2010 Enrique Castro
11
Estabilidad del esqueleto fosfodiéster
Estabilidad del esqueleto fosfodiéster
➢ Hidrólisis espontánea
• Muy lenta en DNA (t½ 200 Ma)
• Rápida en RNA (-OH nucleófilo)
2'NMP
+
3'NMP
-OH en 2' actúa como
nucleófico en reacción
de desplazamiento
intramolecular
Lehninger 5e Fig. 8.8
➢ Hidrólisis enzimática: nucleasas
• Exonucleasas 3' o 5'
• Endonucleasas
• Endonucleasas de restricción
A
3’
P
G
3’
P
5’
2010 Enrique Castro
T
3’
P
5’
G
3' NMP
Corte en 3'
5' NMP
OH
P
5’
Corte en 5'
3’
5’
12
Convenios de escritura de secuencias (nucleótidos)
Convenios de escritura de secuencias (nucleótidos)
a)
A
T
3’
P
3’
P
5’
G
3’
P
5’
C
T
3’
P
5’
G
3’
P
OH
P
5’
5’
Siempre 5'→3'
• Replicación
• Transcripción
• Traducción
3’
5’
5’
3’
b)
A
T
G
C
T
G
3’
3’
3’
3’
3’
3’
5’
5’
5’
5’
5’
5’
OH
c)
pApTpGpCpTpG
( ApTpGpCpTpGp )
d)
Forma más común
siempre 5'3'
ATGCTG
5’
3’
13
2010 Enrique Castro
Plegamiento en doble hélice de oligonucleótidos
Plegamiento en doble hélice de oligonucleótidos
➢ Estructura
• Helicoidal
• Micelar: fosfato-ribosa exteriores,
bases interiores
• Hebras no opuestas: surcos
➢ Topología
•
•
•
•
Hélice doble
Dextrógira
Antiparalelas
Complementarias
5'
3'
5'
3'
Surco
mayor
Dextrógira
Surco
menor
antiparalela
Reglas de Chargaff
%A = %T , %G = %C
% Purinas = % Pirimidinas
Fosfatos
cargados
exteriores
Autoreplicativa
3'
5'
3'
5'
Bases
hidrófobas
interiores
2010 Enrique Castro
14
Complementariedad entre bases
Complementariedad entre bases
●
Puentes de hidrógeno de Watson-Crick:
●
Reglas de Chargaff:
[purinas] = [pirimidinas]
[A] = [T]
[G] = [C]
Puentes de
hidrógeno
●
Autoreplicativa:
5’ ATGCATGCATGC 3’
TACGTACGTA
5’ATGCATGCATGC 3’
TACGTACGTACG
3’
5’
3’
2010 Enrique Castro
ATGCATGCAT
TACGTACGTACG
5’
15
Grupos superficiales y surcos en el DNA dúplex
Grupos superficiales y surcos en el DNA dúplex
surco
menor
Fosfatos:
interacciones
electrostáticas
inespecíficas
surco
mayor
Surco mayor:
lectura de secuencia
(pdh específicos)
2010 Enrique Castro
16
Estructuras secundarias de polinucleótidos
Estructuras secundarias de polinucleótidos
Estructura secundaria:
Configuración local, repetitiva, del esqueleto
de una macromolécula
Las estructuras secundarias
están matenidas por
interacciones débiles locales
➢ Estructuras interconvertibles
• Monocatenarios: hélice - ovillo
• Bicatenarios: A – B - Z
• Tricatenarios: H
Esqueleto DNA
es flexible
17
2010 Enrique Castro
DNA: conformaciones en hélice
DNA: conformaciones en hélice
B-DNA
A-DNA
Z-DNA
H-DNA
Cadenas
2
2
2
3
Sentido
dextrógira
dextrógira
levógira
dextrógira
Diámetro
2.37 nm
2.55 nm
1.84 nm
2.5 nm
Elevación
0.34 nm
0.25 nm
0.37 nm
---
Rotación
36
33
-30
---
inclinación
1o
19o
9o
---
Paso
3.4 nm
2.8 nm
4.56 nm
---
Residuos
10
11
12
---
Ribosa
C2’ endo
C3’ endo
CT C2’, AG C3'
---
Base
anti
anti
CT anti, AG sin
---
S. Mayor
Ancho y
profundo
Estrecho y
profundo
Plano
---
S. Menor
Estrecho y
profundo
Plano
Estrecho y
profundo
---
DNA deshid.
DNA/RNA
RNA/RNA
Alternando
Pur Pir (GCGC)
2 Hebras Pir y
1 Pur
o
Condiciones DNA normal
2010 Enrique Castro
o
o
18
H­DNA: triples hélices dextrógiras
H­DNA: triples hélices dextrógiras
Hélice triple dextrógira
● Apareamientos de Hoogsteen
● Hebras asimétricas: sólo Pur / sólo Pir
●
DNA
dúplex
DNA dúplex
Funciones:?
●
●
Relajamiento superhelicoidal
Recombinación
H-DNA
triple
Hebra suelta
↓Lk
19
2010 Enrique Castro
H­DNA: apareamientos de Hoogsteen
H­DNA: apareamientos de Hoogsteen
Hebra
Pir
Hebra
Pir'
Apareamiento
Hoogsteen
Apareamiento
Watson-Crick
Hebra
Pur
Unión de 3ª hebra (Pir')
a grupos expuestos en
surco mayor del dúplex
Apareamiento
Hoogsteen
2010 Enrique Castro
Hebra
Pir
Hebra
Pir'
Hebra
Pur
Apareamiento
Watson-Crick
20
Formación de H­DNA
Formación de H­DNA
No sige
Hebra Pir'
Vuelve sobre dúpex
Encajando en surco mayor
21
2010 Enrique Castro
Variaciones locales y supersecundarias Variaciones locales y supersecundarias en la doble hélice
en la doble hélice
●
Variaciones locales
diámetro
torsión
surcos
●
GC
AT
Dependientes de
secuencia local
secuencias autocomplementarias
rep. palindrómicas
rep. Directas (en tándem)
rep. en espejo
GC
AT
●
Estructuras en horquilla
Variación en forma molecular:
palíndromo
(secuencia repetida invertida)
Estructura
cruciforme
•Interacción específica con proteína
•Bloqueo de función
DNA curvado
secuencias poli-A4-6 repetidas
2010 Enrique Castro
22
DNA curvado: TATA­binding protein
DNA curvado: TATA­binding protein
TBP reconoce secuencia poli-A en promotor
Se une al DNA en conformación
agudamentemente curvada
23
2010 Enrique Castro
DNA, genes y cromosomas
DNA, genes y cromosomas
➢ Estructura del DNA
 Nucleótidos: estructura, nomeclatura y
propiedades
 Estructuras secundarias
 Estructura supersecundarias
➢ Dinámica del DNA
 Estabilidad y desnaturalización del DNA
 Parámetros topológicos y estabilidad
 Topoisomerasas
➢ Estructura de cromatina y cromosomas
 Cromatina: organización nucleosómica
 Estructura de cromosomas: centrómeros y
telómeros
➢ Organización genómica
 Genomas: DNA codificante y no codificante
 Estructura molecular del gen
2010 Enrique Castro
24
Estabilidad de la doble hélice
Estabilidad de la doble hélice
Transición
hélice-ovillo
reversible
ΔG = ΔH - TΔS
Fuerza iónica, I
➢ Término entálpico, ΔH
• Repulsión electrostática de Pi
• Puentes de hidrógeno intercatenarios
• Interacción π-π por apilamiento de bases
ΔHapilamiento ≈ 16-65 kJ/mol
ΔHpdh ≈ (2,3) · 8-12 kJ/mol
pH
urea
formamida
➢ Factores que afectan
a la estabilidad
•
•
•
•
•
•
Especificidad: pdh
Estabilidad: apilamiento
➢ Término entrópico, ΔS
Temperatura
Fuerza iónica
pH
Formadores de pdh
Detergentes
Solventes orgánicos
Calor, T
• Restricción en rotación de enlaces
• Liberación de agua por apilamiento
detergentes
solventes org.
(Efecto hidrofóbico)
25
2010 Enrique Castro
Desnaturalización del DNA: efecto hipercrómico
Desnaturalización del DNA: efecto hipercrómico
Desapilamiento de bases
1.5
1.5
(caliente)
1.0
A260
Absorbancia
1.0
Desnaturalizado
0.5
Efecto hipercrómico:
Aumento A260 al calentar
nativo
(frio)
0.5
200
250
Longitud de onda, nm
300
El apilamiento interfiere
con absorción UV: A260
2010 Enrique Castro
26
Desnaturalización térmica del DNA
Desnaturalización térmica del DNA
El DNA se funde al calentar
Rehibrida la enfriar
Transición
fuertemente
cooperativa
Tm: temperatura
de fusión
H
T m=
S
2010 Enrique Castro
Tm aumenta
con %(G+C)
Tm= T0 + k·log(I) + α·(%GC) + β·(%F) 27
El DNA se desnaturaliza en medio fuertemente básico (o ácido)
El DNA se desnaturaliza en medio fuertemente básico (o ácido)
La ionización de las bases afecta a los
puentes de hidrógeno de Watson-Crick
2010 Enrique Castro
28
Hibridación Hibridación Identificación mediante
sonda de hibridación
Calentado:
todo en hebra simple
Extensión del
apareamiento
Sonda:
Segmento corto marcado
Enfriado:
híbrido nativo-sonda
Asociación por secuencia
complementaria local
2010 Enrique Castro
Filtrado:
Eliminar sondas
no unidas (cortas)
29
Devlin 4e Fig. 2.19, 2.22
Superenrollamiento del DNA
Superenrollamiento del DNA
● Propiedad topológica
● Sin rotura de enlaces covalentes
● Invariable a deformaciones
● Extremos fijos
● DNA circular
● Puntos de anclaje inmóviles
plectonémico
En solución
interconvertibles
Topoisómeros de DNA circular
solenoidal
En la célula
(más compacto)
2010 Enrique Castro
Densidad superenrollamiento, σ →
30
Topología del superenrollamiento
Topología del superenrollamiento
L: nº de cruces
del plano
W: superenrollamiento
T: giro de hélice
Lk: Parámetro topológico
Nº entero
Constante (extremos fijos)
Lk = Tw + Wr
T, W: Parámetros geométricos
variables (interconvertibles)
no enteros
Link
Twist
Writhe
enlace
ligamiento
giro
torsión
torsión
retorcimiento
(Stryer)
ligazón
enlace
torsión
torsion
retorcimiento
retorcimiento
(Mathews)
ligazón
giro
Super
enrollamiento
Diapositivas
2010 Enrique Castro
(Lehninger)
(Devlin)
31
Interconversión tensión­giro­superhélice
Interconversión tensión­giro­superhélice
DNA relajado
L0 = 8
ΔLk=-1
-1 vuelta
Tensión
T=8
W=0
ΔG >0
DNA tenso
Lk = 7
L≠T+W
ΔTw
Fusión local
ΔWr
Superenrollamiento
T=7
W=0
T=8
W = -1
ΔLk = ΔTw + ΔWr
2010 Enrique Castro
30%
70%
32
Relajación de tensiones superhelicoidales
Relajación de tensiones superhelicoidales
 Lk
=
L0
●
 G SC =k⋅
2
Superenrollamiento
requiere energía
Cambios conformacionales:
Cambio topológico Características de la
secuencia
Fusión local
Paso a Z-DNA
Paso a H-DNA
Estructuras
cruciformes
●
(ΔT= -1/10 pb)
Ricas en AT
(ΔT= -2/10 pb)
Alternando Pur-Pir
ΔL
Hebras Pur/Pir
ΔL
palíndromos
DNA celular σ ≈ -0,06
Mecanismos enzimáticos: Topoisomerasas
reclutamiento
activación
33
2010 Enrique Castro
Topoisomerasas: catálisis de cambios en L
Topoisomerasas: catálisis de cambios en Lkk • Tipo I: Corte monohebra
Eucariotas: antitumorales
(camptotecina)
procariotas: antibióticos
(ác. Nalidíxico)
ΔL = ±1
Intermediario covalente
ATPasas
• Tipo II: Corte de doble hebra
―P
|
Tyr
P―
|
Tyr
Intermediario
covalente
ΔL = -2
ATPasas
Topoisomerasas cromosómicas
Topoisomerasas replicativas
(novobiocina)
2010 Enrique Castro
34
DNA, genes y cromosomas
DNA, genes y cromosomas
➢ Estructura del DNA
 Nucleótidos: estructura, nomeclatura y
propiedades
 Estructuras secundarias
 Estructura supersecundarias
➢ Dinámica del DNA
 Estabilidad y desnaturalización del DNA
 Parámetros topológicos y estabilidad
 Topoisomerasas
➢ Estructura de cromatina y cromosomas
 Cromatina: organización nucleosómica
 Estructura de cromosomas: centrómeros y
telómeros
➢ Organización genómica
 Genomas: DNA codificante y no codificante
 Estructura molecular del gen
35
2010 Enrique Castro
DNA empaquetado: cromatina
DNA empaquetado: cromatina
I normal
I baja
(0.15 M KCl)
Fibra de DNA
Fibras de
cromatina
Cuentas
en rosario
(30 nm)
(10 nm)
Nucleosoma
DNA de conexión
≈ 15-55 pb
sensible a nucleasa
Núcleo de histonas
octámero
5.5 nm
DNA ligado
≈ 146 pb
compacto, estable
2010 Enrique Castro
Histona H1
mantiene el DNA
conector
11 nm
36
Estructura del nucleosoma
Estructura del nucleosoma
Histonas:
Básicas (20-30% R,K)
muy conservadas
Pliege de histona (3 hélices)
regulables
Acetilación K
Metilación K
Fosforilación S
Ubiquitinación K
octámero
Tetrámero + Tetrámero
2 H3
2 H4
2 H2A
2 H2B
“pinzas” para
atrapar DNA
DNA unido:
•Int. Electróstáticas, pdh
(surco menor, rico AT)
•superenrollamiento negativo
(ΔL=-1/nucleosoma)
2010 Enrique Castro
Solenoide levógiro 1.7
vueltas
37
Ensamblaje del octámero de histonas
Ensamblaje del octámero de histonas
Pliegue de histona:
3 hélices conectadas
por 2 lazos
Colas N-terminales
Dímero H3-H4
encaje recíproco
2010 Enrique Castro
Dímero H2A-H2B
Un
encaje recíproco
38
Estructura de las fibras de cromatina 30 nm
Estructura de las fibras de cromatina 30 nm
Brazo de unión
15-55 pb
Histona H1
30 nm
H1 fija DNA
H1 enrollamiento solenoidal
(6 n/vuelta)
Compactación DNA: x100
Fibra de
cromatina
de 30 nm
39
2010 Enrique Castro
Estructura de cromosomas en interfase
Estructura de cromosomas en interfase
DNA:
➢Cromosoma interfásico
una única molécula lineal
1-3·108 pb
≈ 3-10 cm
• 1 molécula DNA
• Bucles cromatina 30 nm
• Anclados a andamiaje por MAR
• Transcripcionalmente activo
6,4·109 pb /
46 cromosomas
≈ 2.2 m
Bucles:
•Ricos H1, HMG, TopoII
•Descondensables
•Expresables
Topo II
H1
2010 Enrique Castro
Andamiaje del cromosoma
Secuencias específicas
de unión(MARs, SARs)
40
Estructura de cromosomas mitóticos
Estructura de cromosomas mitóticos
➢Cromosoma mitótico
• 1 molécula DNA
• Altamente condensado
• Condensinas
• Transcripcionalmente inactivo. No expresable
Condensinas
• Grandes complejos proteínas SMC
• ATPasas.
• Unen DNA por extremos globulares
• hidrolizan ATP
• forman bucles dextrógiros de DNA
41
2010 Enrique Castro
Estructura de los elementos funcionales básicos
Estructura de los elementos funcionales básicos
del cromosoma
del cromosoma
telómero
centromero
telómero
ARS
Repeticiones de
secuencias TEL
Repeticiones de
secuencias CEN
ACAAACT
70-80pb
ACAAACT
Reiterado >10 kpb
Unión al uso mitótico
segregación mitótica
Inicio de replicación
Múltiples (1/3-300 kpb)
Ricas en AT (fácil fusión)
Hebra rica en TG
5' AGGGTT AGGGTT AGGGTT AGGGTT AGGGTT AGGGTT AGGGTT 3'
Extensión 3'
3' TCCCAA TCCCAA TCCCAA TCCCAA 5'
Hebra rica en AC
Repeticiones teloméricas
1-50 kpb
2010 Enrique Castro
≈1 kpb
Prevenir degradación
anclaje de reparadores
42
Telómeros de mamíferos
Telómeros de mamíferos
5'AGGGTT AGGGTT AGGGTT AGGGTT AGGGTT AGGGTT AGGGTT 3'
3'TCCCAA TCCCAA TCCCAA TCCCAA 5'
dímero TRF1 liga a cada
repetición telomérica
5'TTAGGG
3'AATCCC
Alineamiento
de DNA dúplex
Dímeros TRF1
se unen entre si: plegado
Invasión por extensión 3'
(D-loop)
Protección de la
degradación
anclaje de
reparadores
TRF2 estimula
invasión de hebra 3'
2010 Enrique Castro
Bucle T
PARP
43
Visualización molecular de bucles­T Visualización molecular de bucles­T Voet 4ª Ed. 2011
2010 Enrique Castro
44
DNA, genes y cromosomas
DNA, genes y cromosomas
➢ Estructura del DNA
 Nucleótidos: estructura, nomeclatura y
propiedades
 Estructuras secundarias
 Estructura supersecundarias
➢ Dinámica del DNA
 Estabilidad y desnaturalización del DNA
 Parámetros topológicos y estabilidad
 Topoisomerasas
➢ Estructura de cromatina y cromosomas
 Cromatina: organización nucleosómica
 Estructura de cromosomas: centrómeros y
telómeros
➢ Organización genómica
 Genomas: DNA codificante y no codificante
 Estructura molecular del gen
45
2010 Enrique Castro
Organización génica en procariotas y eucariotas
Organización génica en procariotas y eucariotas
Procariotas
1 (+ plásmidos)
circular
Policistrónico
sin procesamiento
No
No
ligero
Cromosomas
Topología
mRNAs
Intrones
DNA no-codificante
Empaquetamiento
Eucariotas
muchos
lineal
Monocistrónico
gran procesamiento
Si
Si
Muy compacto
(histonas)
Cromosoma circular
origen
Cromosoma lineal
telómero
Repeticiones de
secuencias TEL
2010 Enrique Castro
centromero
Repeticiones de
secuencias CEN
telómero
Otras
repeticiones
46
DNA genómico y tamaño del genoma
DNA genómico y tamaño del genoma
Genoma:
• Conjunto de genes
del organismo
virus
C. elegans
19.000
H. sapiens
21.500
E. coli
Eucariotas
levadura
bacterias
hongos
Valor C:
Drosophila
• DNA total por célula
haploide
haba
plantas
insectos
tiburón
moluscos
Peces cartilaginosos
Peces óseos
Paradoja de C:
• Ausencia de correlación
C <―> complejidad
• DNA no codificante
Xenopus
anfibios
reptiles
Procariotas
aves
Hombre
3.2·109 pb
mamíferos
103
2010 Enrique Castro
104
105
106
107
108
109
1010
1011
DNA genómico (pb por genoma haploide)
1012
47
Tipos de DNA eucariótico: por función Tipos de DNA eucariótico: por función DNA repetitivo
Moderadamente reiterado
transcrito
Gag, pol env
Altamente
reiterado
Rep. CEN
Rep TEL
DNA copia única
Rol
estructural ?
Expresión de genes
Regulación génica
Genes RNA
2010 Enrique Castro
48
Tipos de DNA eucariótico: por repetición
Tipos de DNA eucariótico: por repetición
➢DNA de copia única
longitud copias
% genoma humano
• Genes únicos de proteínas
variable
1
~1.5%
• Pseudogenes (1:4)
variable
1
~0.4%
• Intrones y señales de control
variable
1
~28%
• Espaciadores (“junk”)
~25%
➢DNA moderadamente reiterado
• Genes en tándem proteínas
variable
3-30
~0.5%
• Genes en tándem RNA
• Repeticiones intercaladas
variable
10-100
~0.5-1%
•Transposones de DNA
•Retrotransposones con LTR
DNA
móvil
•Retrotransposones sin LTR
•LINES
•SINES
Rep. CEN
Rep TEL
2-3 kb
3·10
~3%
6-11 kb
4·10
~8%
5
5
Virus
integrados
6 kb, 0.6·106 copias
6-8 kb
8.6·10
100-300pb 1.6·106
~21%
~13%
• DNA secuencia simple, SSR
1-500 pb 105-106
~1-15%
• Repeticiones invertidas SD
0.2-1 kb
~5-%
5
L1
Alu
300 pb, 106 copias
➢DNA altamente reiterado
Rol
estructural ?
2·10
6
2010 Enrique Castro
DNA satélite
5 -10 - 20 pb
>100 en tándem
y reiterado
49
Estructura molecular del gen
Estructura molecular del gen
Gen: secuencia completa de DNA necesaria para
dirigir la síntesis de un producto funcional
Secuencia que es transcrita en un producto funcional
● DNA
codificante:
● DNA
exones (minoritario)
● Señales
no codificante:
señales de control
junk (morralla)
de control:
puntuación: inicio y fin de transcripción/traducción
regulación de la expresión
Extremos 5', 3' cromosómicos
Secuencias de anclaje (estructura, topología)
Señales en intrones
Señales de
control 5'
Intrones
Pseudogenes, transposones, retrovirus
DNA intergénico no funcional
Región codificante
Señales de
control 3'
5'
3'
adenilación
potenciadores
promotor
2010 Enrique Castro
exones
intrones No funcional
50
Genes eucarióticos
Genes eucarióticos
51
2010 Enrique Castro
Organización del DNA codificante
Organización del DNA codificante
●
Genes simples:
Lisozima de pollo
Lisozima
15 kB
no mRNA
no mRNA
Secuencias Alu
60 kB
●
Grupos génicos (clusters):
β-globina
ψβ2
codificante
Gγ
ε
Aγ
ψβ1
δ
β
Secuencias Alu
pseudogenes
(no funcional)
●
Repeticiones en tándem:
Histonas, n = 3-30
H1
histonas y RNAs
H2A
H3 H4 H2B
H1
en ambos sentidos
H2A
H3 H4 H2B
H1
H2A (hebras)
H3 H4 H2B
6 kB
13 kB
rRNA,
tRNA,
2010 Enrique Castro
n>100
n=10-100
RNA 6S
RNA 18S
RNA 28S
52
Clusters de las globinas: LINES y SINES
Clusters de las globinas: LINES y SINES
Secuencias Alu
en ambas direcciones
Voet 4ª Ed. 2011
Elementos L1
en ambas direcciones
2010 Enrique Castro
53