Organización del genoma humano Flashcards
Genoma
Todo el material genético de un organismo: es decir todo el DNA que contiene, tanto en el núcleo como en las mitocondrias (en el caso de las plantas incluye los cloroplastos); e incluye los genes, y todas las secuencias ya sean funcionales o no funcionales.
Genoma mitocondrial
mtADN. Material genético que se encuentra en las mitocondrias.
De los 37 genes para los que codifica, 2 son genes de rRNAs, 22 genes de tRNAs y 13 para proteínas.
Nucleoide
El mtDNA está empaquetado en complejos de proteína-DNA conocidos como nucleoides que están asociados con la membrana mitocondrial interna.
Teoría endosimbiótica
Describe el paso de las células procarióticas a células eucarióticas mediante incorporaciones simbiogenéticas de bacterias.
Incorporación de una bacteria aeróbica al interior de la célula (mitocondrias).
Herencia uniparental materna
Los genes presentes en la mitocondrias son de herencia uniparental materna, esto debido a que el mtDNA presente en los espermios es significativamente menos que el presente en el ovocito y además es eliminado de forma activa durante la fertilización.
Enfermedades mitocondriales
Grupo de enfermedades poco comunes que pueden transmitirse de las madres a sus hijos. Las enfermedades se producen cuando las mitocondrias no funcionan como deberían, por lo tanto afectan a tejidos con alta demanda energética
LHON
Neuropatía óptica hereditaria de Leber, tipo de enfermedad mitocondrial. Afecta a los genes codificantes.
ND3, ND4, ND5
Genes mitocondriales que codifican para proteínas asociadas a la cadena transportadora de electrones. (Complejos NADH deshidrogenasa, citocromos).
Genoma nuclear
Material genético contenido en el núcleo.
Paradoja valor C
El valor C es la cantidad, en picogramos, de DNA contenido dentro de un núcleo haploide o la mitad de la cantidad en una célula somática diploide de un organismo eucariota, lo que NO se correlaciona con la complejidad de los seres vivos. Por ejemplo, hay seres muy poco complejos con grandes cantidades de DNA
Bandeo G
Técnica citogenética que permite la visualización y caracterización de cromosomas metafásicos en función de su morfología y patrón de bandeo (relacionado a la cantidad de bases adenina, timina, guanina y citocina distribuida a lo largo de los cromosomas)
Bandas claras
Las bandas claras (G-) corresponden a regiones ricas en C+G y se asocian en general con una mayor actividad transcripcional (mayor presencia de genes)
Bandas oscuras
Las bandas oscuras (G+) corresponden a regiones ricas en A+T, se asocian en general con una menor densidad de genes
Cariotipo
Un cariotipo es la colección de cromosomas de un individuo. El término también se refiere a una técnica de laboratorio que produce una imagen de los cromosomas de un individuo. Si la placa metafásica teñida con bandeo G es organizada se construye el cariotipo, que es todo el genotipo nuclear en forma de cromosomas nucleares metafásico.
Idiograma
Representación gráfica de los cromosomas con sus bandeos G particulares. Los cromosomas están ordenados en relación a su tamaño, posición del centrómero, y en algunos casos con presencia de regiones particulares. Poseen un rango de variabilidad de tamaño significativo
Genes codificantes para proteínas
Regiones del genoma que codifican para proteínas, esto es, las regiones que se transcriben para generar ARN mensajeros que luego se traducen en proteínas en los ribosomas. Algo menos del 2% del genoma humano está asociado con las regiones exónicas de esos genes.
Aproximadamente 25% del genoma se relaciona con la codificación para proteínas.
MHC
Complejo mayor de histocompatibilidad. Se encuentra en el cromosoma 6. En esta región existe una gran cantidad de genes de tamaño relativamente pequeño, es decir, hay una alta densidad génica.
Gen de distrofina
Gen más grande del genoma humano que codifica para 3685 aminoácidos, tiene 79 exones y demora 16 horas en transcribirse. Mutaciones en este gen son responsables de las distrofias musculares de Duchenne y Becker.
SRY
Gen que determina el sexo y no posee intrones. Se ubica en la región no PAR del cromosoma Y (brazo corto).
Familias génicas
Genes que están estrechamente relacionados, ya sea por su secuencia nucleotidica o por la secuencia de aminoácidos que codifican. Estos genes derivan de un gen ancestral único.
Pueden dar origen a copias funcionales sin intrones, pseudogenes no funciones y fragmentos de genes; la mayoría de las veces sufrirá mutaciones y se vuelve inactiva, pero en las de menos, adquirirá una nueva función y perdurará, contribuyendo a aumentar la complejidad funcional y/o estructural del organismo.
Pseudogenes clase 1
Corresponden a secuencias génicas no funcionales que se asemejan a genes conocidos. Son originados por duplicación, y son no funcionales debido a mutaciones en las regiones codificantes o regulatorias.
Pseudogenes clase 2
Corresponden a secuencias génicas no funcionales que se asemejan a genes conocido. Los de clase II son originados a partir de la retrotranscripción de un mRNA, lo que produce un cDNA. Este cDNA se vuelve a insertar en el genoma generando un pseudogen sin intrones.
Genes no codificantes de proteínas.
Componentes del DNA que no codifican para proteínas. No forman mRNA, sino que rRNA, tRNA y otros tipos de RNA.
ARN no codificante
Molécula de ARN funcional, que a diferencia del RNA mensajero no se traduce en una proteína (rRNA, tRNA, snoRNA, microRNA).
rRNA
RNA ribosomal. Son ribozimas encargadas de la síntesis de proteínas en los ribosomas. Codificados en las regiones NOR de los cromosomas 13, 14, 15, 21 y 22.
tRNA
RNA de trasnferencia, funciona como adaptador en el proceso de traducción.
snRNA
Small Nuclear RNA. Su función principal es el procesamiento del ARN pre- mensajero.
snoRNA
Small Nucleolar RNA. Participan principalmente en la maduración de los RNAs nucleares (snRNAs) y ribosomales (rRNAs) al modificarlos químicamente.
RNA interferentes
Tipos de RNA que suprimen la expresión de genes específicos.
Micro RNA
ARNs de aproximadamente 22 nucleótidos de longitud que regulan la expresión de genes codificantes de proteínas diana (targets) mediante unión complementaria imperfecta a su ARN mensajero (ARNm), lo que produce una disminución de la expresión de dichos genes diana.
siRNA
Smal Interfering RNA. Degrada el mRNA después de la traducción, impidiendo que llegue al ribosoma. Tiene entre 20 a 25 pb.
DNA extragénico repetido en tandem
Tipo de DNA extragénico donde las secuencias de pares de bases pequeñas que se repiten una al lado de la otra.
DNA centromérico
Tipo de DNA extragénico repetido en tandem donde las secuencias relativamente pequeñas (80 a 180 pb) que forman conglomerados muy grandes (entre 100 a 5000 kpb). Se localizan en los centrómeros de los cromosomas. Es un componente funcional de los centrómeros y de la heterocromatina. Va a estar asociado a ciertos procesos que sufren los cromosomas.
DNA minisatélite
Tipo de DNA extragénico donde las secuencias donde el tamaño del repetido es pequeño (6 a 10 pb). El tamaño del conglomerado va entre los 100pb a los 20kpb. Se ubican tanto en regiones teloméricas (sin tener un molde) como subteloméricas.
DNA microsatélite
Tipo de DNA extragénico que a lo largo del cromosoma completo. Son regiones donde existe un elemento repetido de menos de 10pb. Los tamaños de conglomerados son pequeños (menos de 500pb). Se les conoce como STR.
STR
Short Tandem Repeats. Los STR son los loci más frecuentes usados en identificación de individuos, tanto en forense, como en paternidades. Los STR son altamente variables presentando un número elevado de alelos en la población. Esto disminuye la probabilidad que dos individuos compartan un genotipo dado por mero azar.
DNA extragénico repetido disperso
Tipo de DNA extragénico donde las secuencias de pares de bases pequeñas que se repiten no se encuentran una al lado de la otra, sino que se ubican de manera dispersa.
Transposones
Tipo de DNA extragénico repetido disperson. Son elementos móviles que se distribuyen a lo largo del genoma. Pueden generar o revertir mutaciones.
Retrotransposones
RNAs mensajeros que producen un cDNA que se incorpora en otra región del genoma. Son elementos móviles que se copian y pegan (copy-paste) en diferentes regiones del genoma. En humanos, la mayoría de los retrotransposones están inactivos.
Retrotransposición
Proceso mediante el cual se generan una o más copias de ADN a partir del transcripto de ARNm del gen y se vuelven a insertar en el genoma en cualquier localización, no necesariamente cerca del sitio de su gen progenitor
Características del genoma mitocondrial.
DNA circular de doble hebra. Genes no presentan intrones. No recombina. Herencia materna. Mayor tasa mutacional que DNA nuclear. Tamaño mayor que el del genoma humano.
Los genes codificados por el DNA mitocondrial corresponden a:
Proteínas relacionadas con la producción de energía en la mitocondria.
VERDADERO O FALSO: En procariotas existe una buena correlación tanto entre tamaño genómico y complejidad morfológica, como entre tamaño genómico y número de genes.
Verdadero.
Organización de los genomas procariontes.
Los genes no presentan intrones (son continuos), una parte de sus genes está organizado en operones (en
grupos de genes que se transcriben a partir de un promotor), comparten las regiones reguladores y promotoras, las regiones intergénicas son cortas.
Organización de los genomas eucariontes.
Factores que contribuyen a un mayor tamaño génico.
Los genes presentan intrones (discontinuos), tienen extensas regiones reguladoras 5’ y 3´, los mRNAs tienen extensas regiones no traducibles 5’ y 3’.
Gran cantidad de DNA espaciador: genes separados por DNA no codificante.
Intrones
Segmento de un gen que no son traducidos a aminoácidos. Están presentes en el mRNA primario, pero no en el RNA maduro.
URT
Segmento nucleotídico que se encuentra en las zonas colindantes a la región codificante de un gen y que no se traduce. Participan en la expresión génica.
Promotor
Segmento de DNA que controla el inicio de la transcripción de un gen.
Activadores/silenciadores
Región de DNA que aumenta o disminuye la probabilidad de que un gen se transcriba.
VERDADERO O FALSO: La densidad génica es diferente tanto entre como al interior de los cromosomas.
Verdadero.
¿Qué tienen en común, generalmente, los genomas?
rRNA
LINEs
~20% del genoma humano, siendo más frecuentes los elementos LINE1 (L1). Existen ~500.000L1, pero solo 100 son movibles.
Estos se involucran en enfermedades como la hemofilia y distrofia muscular.
SINEs
~13% del genoma humano. Tiene una longitud inferior a 400bp y no codifican proteínas.
▪ Alv (solo en primates): 1.200.000 copias, de las cuales 500 son propias del humano. Derivan de tRNA. La inserción se asocia a más de 50 patologías (cáncer de mama, leucemia, fibrosis quística).
▪ MIR (450.000) y MIR 3 (85.000): presente en todas las especies de mamíferos.
¿Cuál es la diferencia entre LINE-1 y Alu?
A diferencia de LINE-1, los Alu no son capaces de moverse debido a que no tienen la maquinaria codificada en ORF2; sin embargo, pueden despromoverse cuando la maquinaria en ORF2 está codificada, es decir, los LINE-1 pueden moverse así mismos o mover a los Alu.
Compare la distribución filogenética, número de copias en el genoma y la distribución en el genoma entre LINE-1 y Alu.
LINE-1 está en todos los mamíferos, mientras que Alu es propio de los primates.
Alu presenta un mayor número de copias en el genoma.
En LINE-1 predominan las bandas oscuras, mientras que Alu tiene más bandas claras.
Mecanismos de retrotransposición.
- Si L1 está integro es capaz de producir una proteína funcional.
- Este L1 puede sintetizar un RNA mediante
transcripción. - El RNA se puede traducir y, al traducirse, produce una enzima correspondiente a una transcriptasa reversa o endonucleasa.
- La enzima se asocia a su mensajero y, una vez asociada, es capaz de interactuar con región cualquiera dentro del genoma.
- Cuando se une, se produce un corte y se inicia una actividad de transcriptasa reversa que produce un DNA (correspondiente al DNA de L1 del primer paso).
- Finalmente, posterior a varios pasos de una vía de síntesis, se crea una hebra complementaria a esta hebra sintetizada mediante la transcriptasa reversa.
Gen
Secuencia de ADN codificante interrumpida por intrones, los que no forman parte de la proteína producida.
Describa la estructura génica.
- Secuencias codificantes: 15% (exones)
- Secuencias no codificantes: 22% (intrones, UTR, promotores y elementos regulatorios (activadores, silenciadores, LCR)).
Codón
Set de 3 nucleótidos adyacentes que codifican para un aminoácido o indican el término de la traducción.
Exón
Segmento de un gen que codifica para aminoácidos.
ARN de copia única o de pocas copias
Es aproximadamente el 40% del genoma nuclear, no codifican y su función es desconocida.
ADN de cromosomas
- Regiones asociados a la producción de proteínas
- Regiones no asociados a proteínas
- Regiones asociadas a ADN repetidos
Retrotransposones pueden insertarse en:
a. Exones: proteínas no funcionales
b. Promotores: cambio en las características funcionales del gen (>, < actividad)
c. Regiones intergénicas: sin efecto
Efecto sobre la estructura y el tamaño génico y genómico
Los genomas de mamíferos son mucho más grandes que los genomas de otros vertebrados o invertebrados. Esta diferencia de tamaño se debe a las diferencias en cantidad y tamaño de los retrotransposones en el genoma en cada una de estas especies.
La disminución del tamaño del genoma mitocondrial implica
La pérdida de genes innecesarios para su “vida” intracelular o la transferencia al núcleo de otros.
Los mensajeros mitocondriales son traducidos en
Ribosomas propios en la matriz mitocondrial utilizando los ARNt codificados en el ADNmt.
Proteínas mitocondriales codificadas a partir de genes nucleares
Son sintetizadas en el citoplasma y posteriormente transportadas a la mitocondria.
VERDADERO O FALSO: Los cromosomas de un individuo poseen la misma cantidad de genes.
Falso
VERDADERO O FALSO: El tamaño del cromosoma no se relaciona con la densidad génica.
Verdadero
ADNt
Se encarga de transportar los aminoácidos a los ribosomas donde, según la secuencia especificada en un ARNm.
Retrotransposones RTL:
Elementos transponibles tipo retrovirus. En humanos, la mayoría son defectuosos y parece no haber sufrido transposiciones en miles de años.
DNAmt y DNA celular
Se han identificado genes que codifican para proteínas mitocondriales en el DNA celular, haciendo sospechar de que con la evolución ha habido un traspaso de genes desde el DNAmt hacia el DNA celular. Tomando en cuenta todas las mitocondrias de una célula, el DNAmt llega a ser el 90% del total del material genético de una célula.
¿Por qué los genomas procariotas son altamente variables ?
Transferencia de genes.
