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T 1. GENOMA HUMANO
1. ORGANIZACIÓN DEL GENOMA HUMANO
2. GENOMA NUCLEAR
3. GENOMA MITOCONDRIAL
- Organización del genoma humano
En nuestro genoma humano tenemos por un lado el genoma del núcleo, y por otro lado el genoma mitocondrial. El genoma mitocondria tiene 37 genes solo, los cuales van a suponer que, del total del ADN mitocondrial, el 93% van a ser regiones codificantes, el resto son regiones que no codifican. Absolutamente diferentes es el genoma nuclear, que es mucho más extenso, tenemos 23 parejas de cromosomas, 22 de ellos son autosomas, y 1 es un par de cromosomas sexuales. Las regiones codificantes en este caso son menos del 5% del genoma nuclear. Es un genoma absolutamente complejo, ya que apenas el 3% de ese ADN es válido. El 95 % del ADN que aparentemente no hace nada, sí que tiene algunas funciones como plegarse y hacer que se pegue alguna proteína, o cumplen funciones de regulación.
Hay una clasificación que está muy generalizada:
- Secuencias repetidas : Secuencias que se repiten varias veces.
- ADN altamente repetitivo
- ADN moderadamente repetitivo en TÁNDEM
- ADN moderadamente repetitivo disperso
- Genes multicopia (Pocos en familias génicas)
- Secuencias únicas : Se corresponden con los genes, ya que los genes los llevamos normalmente en una sola copia. - Genes (La mayoría) - Secuencias no funcionales - Pseudogenes - Genes truncados - Fragmentos génicos
EL GENÓMA NUCLEAR
- (^) El ADN altamente repetitivo.
Son secuencias que pueden estar repetidas millones de veces en el genoma, para descubrirlo se usó una técnica que se llamó “ ultra centrifugación en gradiente de densidad de Cloruro de cesio ” En los laboratorios se utiliza esta técnica porque se pueden comprar unos tubos que tienen un gradiente de cloruro de cesio. En esta grafica lo que se está midiendo es la densidad del ADN, para ver si todo el ADN tiene la misma densidad o hay zonas con una densidad determinada y otros con otra densidad. El ADN absorbe luz a 260 nm. Para comprobar que la extracción ha salido bien, compruebas si es capaz de absorber luz a 260 nm. Hay una ecuación que te transforma la cantidad de luz que absorbe a concentración de ADN. Cuanto mayor absorbancia haya, significa que hay más ADN.
En la mayoría de las especies cuando se mida la densidad del ADN se ve que la gran mayoría tiene una densidad determinada y una pequeña porción que tiene una densidad diferente (Puede ser o mayor o menor), esta pequeña porción se denomina
ADN satélite En el caso de humanos, el ADN satélite tiene una densidad mayor, en el caso de ratones es lo contrario. Esto es así porque en humanos es una zona con más G-C, que están unidos por mas puentes de hidrógeno que los pares A-T. Son secuencias altamente repetitivas, localizadas en TANDEM. Es heterocromatina, lo que hace que la densidad sea mayor, suele estar en las zonas centroméricas.
En bacterias no existe el ADN satélite. La parte que es amarilla, son zonas de ADN satélite centromérico. Si es heterocromatina no se transcriben, es precisamente una zona de secuencias altamente repetidas donde no hay transcripción. Es una secuencia de longitud 171 pares de bases de esas secuencias Alfoides (Ejemplo de ADN satélite). Se repite miles y millones de veces, no se sabe para qué vale en cuanto a que no se sabe que producto génico produce, pero ayuda a la hora de unión al huso mitótico, para la unión de las cromátidas.
En este caso también es ADN altamente repetitivo, pero se encuentra en los telómeros, en este caso no se encuentra dentro del ADN satélite ya que este solo se encuentra en los centrómeros. En estas zonas hay dos tipos de secuencias:
- Secuencias de ADN telomérico
5’TTAGGG 3’ Está asociada a la función de las telomerasas. La secuencia esta conservado evolutivamente por lo tanto es igual en todos los seres vivos. El ADN telomérico tiene como función ayudar a dar estabilidad al cromosoma, no se transcribe
- Secuencias subteloméricas No esta tan conservado evolutivamente como el anterior, pero se ha visto que sí que hay zonas que son iguales entre los diferentes cromosomas, lo que permite que haya recombinación en la meiosis. Algunas veces, si hay mutaciones en estas secuencias, se pueden dar patologías como el retraso mental.
Se llamas asi porque es un proceso de transposición que pasa por un intermediario de ARN, son zonas de ADN que primero se transcriben a ARN y luego se retrotranscriben a ADN. Cuando se ha convertido en ARN lo que sucede es que una enzima que se llama transcriptasa inversa lleva acabo una retrotranscripción, pero esa secuencia de ADN ahora la llamamos cADN o ADN copia. Esas copias de ADN son las que se insertan en una nueva localización. No son secuencias que se mueven, sino que se copia el ADN y luego la copia se coloca en otro lugar. Lo peligroso de este proceso es donde se coloca la copia de ADN, o que puede provocar patologías o tumores. La ventaja es que como tenemos mucho ADN que no codifica, por lo tanto, hay un 95% de posibilidades de que se coloque en un lugar no codificante.
Mecanismo de retrotransposón.
■ Transposones LTR : Son repeticiones largas justo en los extremos terminales y es que en sus extremos en la zona terminal tienen estructuras terminales, y en su zona central Se transponen muy poco aquí destacan los ERV que son una reliquia de las muchas infecciones que han existido durante la evolución. El HERV-K es un retrovirus que se transpone en humanos, este retrovirus está relacionado con el VIH, por lo tanto, afecta al sistema inmunológico. Algunos individuos con enfermedades autoinmunes se ve que hay HERV- K. ■ Transposones no LTR: No tienen esas dos estructuras terminales en los extremos como había en el caso anterior, son más numerosos.
- Lines (20%): Dentro de su secuencia llevan el gen/ la información de la transcriptasa inversa, la secuencia puede realizar el mecanismo de forma autónoma. La familia L1 constituye el 15% de nuestro genoma, esta repetida casi 1 millón de veces en nuestro genoma. Más o menos 100 copias se mueven en el genoma humano.
- Sines (13%): No se pueden mover a no ser que estar cerca de las Lines, no son autónomas y son más cortas. La familia Alu constituye el 10% de nuestro genoma, son 300 pares de bases que se repiten un millón de veces en el genoma.
- SVA (Sines+ VNTR+ Alu-Like region): No se pueden mover a no ser que estar cerca de las Lines, no son autónomas. La transposición se asocia con inestabilidad genómica y con procesos tumorales
- Transposones de ADN : Son el 3%, se llaman asi porque el mecanismo para generar las copias o por el cual se mueven no es una retrotrascripción, sino que es un mecanismo llamado transposición conservadora, es un mecanismo de cortar y pegar. Aquí no se genera más ADN, sino que va cambiando una misma copia de localización, pero es igual de peligroso porque no peligroso es donde se inserta la copia.
La enzima que es utiliza ahora es la transposasa, la estructura está formada por unas secuencias en los extremos y en el centro se encuentra el gen de la transposasa. La gran mayoría de las veces el gen de la transposasa esta truncado por lo tanto no se pueden mover, y las veces que se mueven lo normal es que sea por una patología.
Ejemplo: MER1/2 y elementos marine (Hsmar2) activos en humanos, responsables de reordenaciones cromosómicas importantes en patología humana (Charcot-Marie-Tooth y Síndrome de Prader- Willi/Angelman)
- Genes multicopia
Un gen es una región del genoma que tiene la información necesaria para la síntesis de una molécula funcional (ARN o una proteína) Hay unos poquitos genes que son una excepción, son los denominados genes multicopia, es decir, que están en varias copias, y es lo que llamamos familias génicas. Todos parten de un gen ancestral, y que poco a poco se ha ido replicando formando distintos genes. Clasificación de las familias génicas:
- Los genes que se agrupan de manera cercana en el mismo cromosoma
Variantes génicas Pequeñas variaciones Si
Genes truncados falta extremo 3´o 5´ No
Fragmentos génicas A.se han perdido los extremos
No
Pseudogen Se inserta un codón fin, y es más corto el gen, o por retrotransposición
No
El gen ancestral de las secuencias ALU es un gen que cuando transcribe forma un ARNr 7s, la PRS es un ribonucleoproteina, que tiene una parte proteica y una de ARN, pues uno de esos ARN es el ARNr 7s que deriva del ALU. La mayoría de genes funcionales son secuencias únicas. Más de la mitad del ADN es ADN repetido, menos del 5% del ADN son secuencias codificantes. GEN: región de ADN que puede transcribirse en una molécula de ARN funcional
Tenemos alrededor de 23 mil genes. Un gen está formado por una unidad transcripcional, que es una sucesión de intrones y exones, y aparte están las regiones UTR que son regiones que no se traducen. Son regiones que, si se transcriben, pero no se traducen. Fuera de la unidad transcripcional se encuentran las zonas reguladoras. Los intensificadores hacen que la transcripción vaya más rápido cuando se necesita que vaya más rápido. ORF ( Open Reading frame ): Marcos de lectura abierto. Hay una organización intrón exón bastante específica en cada gen, un gen grande lo que tiene es intrones muy grandes, por lo tanto, luego el producto génico tiene un tamaño normal al eliminar todos los intrones en la maduración del ARNm. Gen Apolipoproteína B: 45 kb (Tamaño del gen) proteína 4.563 aas. Gen Distrofina: 2.400 kb (Tamaño del gen) proteína 3.685 aas.
PROYECTO GENOMA HUMANO Y ERA DE LA GENÓMICA La genómica estudia la estructura y función del genoma completo. La genómica empezó aproximadamente en el año 90, se reunieron investigadores y laboratorios de
distintos países (Mayoritariamente europeos y asiáticos) liderados por EEUU, lo que quería era buscar marcadores de ADN, los marcadores son referencias, con estas referencias no estamos refiriendo a cosas que ya habíamos estudiado como micros y minis. En el año 2003 se hizo el primer borrador por Craig Venter, este borrador no tenía la información de todos los genes Craig Venter secuenció directamente los cADN que sacaba de los ARN, a partir de ahí fue construyendo bibliotecas de tejidos para saber que secuencias se expresaban en cada tejido Únicamente se transcriben los genes que necesitamos que se transcriban. La información genética de todas las células es la misma, pero no en todas las células se transcriben los mismos genes.
EL PRIMERO BORRADOR TUVO UNOS RESULTADOS RELEVANTES:
< 2% es codificante Tenemos entre 20.000 y 25.000 genes Alrededor del 50% del genoma es ADN repetitivo 1 gen / 100 kb, Tamaño medio de un gen humano: 20-30 kb
La media es que un gen tenga unos 7- exones / gen 1 exón tiene alrededor de 150 pb Intrones: gran variación en tamaño G + C = 41% Genes en zonas ricas en G+C
El proyecto genoma humano llevo a la realización de muchos proyectos distinto: Uno de los más importantes fue el PROYECTO HAPMAP: Se vio que las diferencias entre distintos grupos étnicos no son tan grandes, hay más diferencias entre personas pertenecientes a la misma etnia que personas de distintas etnias. (Hay menos diferencias interpoblacional que intrapoblacional)
Una mitocondria no es autosuficiente, necesita a la célula para vivir, igual que la célula necesita las mitocondrias para vivir. Tiene mucha más información genética la hebra pesada que la hebra ligera.
