Tema 3 (2017)

Apunte Español
Universidad Universidad Autónoma de Barcelona (UAB)
Grado Biología - 2º curso
Asignatura genètica molecular
Profesor P.G.
Año del apunte 2017
Páginas 9
Fecha de subida 03/02/2018
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Carme Blanco Gavaldà Curs 2017-2018 Tema 3 – estructura del cromosoma eucariota 1. La célula eucariota: -DNA muy compactado en el núcleo, gracias a las HISTONAS por formación de nucleosomas.
-el cromosoma eucariota a partir de forma B. Un nucleosoma son 8 histonas à estructura en collar de perlas (Cordón RNA, perla nucleosoma). Alrededor del nucleosoma son 1(¿) vuelta y tres cuartos de DNA.
+ histona H1 que no forma parte del nucleosoma, mantiene el DNA unido, enrollado al octámero. Como una pinza.
1)fibra de 10nm es como esta el DNA en INTERFASE collar de perlas, estadio menos concentrado. a medida que avanza proceso se condensa más, en metafase es como se ven más cromosomas, más condensado.
-estructura más relajada.
2) fibra de 30 nm. Estructuras de 6 nucleosomas que se agrupan unos encima de otros, formando una estrutura más gruesa.
3)bucles. Longitud promedio 300nm se unen entre ellos y se compactan cada vez más 4) fibra condensada de 250nm de espesor. Se vuelven a compactar hasta conseguir una estructura más compacta hasta formar el cromosoma.
NUCLEOSOMA: • INTUICION DE LA ESTRUCTURA Y CANTIDAD DE DNA: 1 vuelta y tres cuartos. Se trató la cromatina (dna + proteínas asociadas, histonas). Se purificó y trato con una nucleasa, en Carme Blanco Gavaldà • Curs 2017-2018 2 condiciones. Nucleas arome DNA, solo se mantiene el asociado a proteínas (quedarà el enrollado a las histonas) el de entre medio queda degradado. 2 condiciones (): o Condiciones limitantes: tendremos todas las variedades. cuando aplicamos nucleasa dejamos poco tiempo de acción o ponemos menos cantidad de enzima de la necesaria, por tanto no se digiere todo el DNA no asociado, tendremos todas las variedades posibles o Condiciones no limitantes: condiciones adecuadas, dejo suficiente nucleasa actuando durante el tiempo suficiente.
Medir gel resultante en agarosa. Bandas de 400 (2 nucleosomas enteros con su dna espaciador) , 200 (146 + 60 bases entre nucleosomas, dna espaciador), 146 (separación del nucleosoma ¿?) pares de bases. Sin embargo al tratar cromatina con nucleasa en condiciones n limitantes. Solo se obtenía fragmento de 146 pares de bases, que representa la quanidad de DNA alrededor del nucleosoma, la vuelta y tres cuarto.
1.1. Estructura del nucleosoma: -8 histonas por pares en el interior. 2 H2A, H3, H2B y H4. En realidad 206, 146 pares de basa alrededor.
-MEDULA (todas las histonas en el nucleosoma, al centro H2A, interacciones con nucleosomas cercanos las del exterior.
-agrupacion de 6 nucleosomas = fibra de 30nm el solenoide. Estructura cromatinica de orden superior.
1.2. Modelo de estabilitzación de la fibra de 30nm: -colas de las histonas. Extremos de la proteína N terminal. Interacción con los nucleosomas vecinos. Implica la formación de una estructura más compacta.
Interacciones de tipo químico con grupos fosfato negativos del DNA, colas de aminoácidos de carga global positiva… Hace que la estructura de 30 se mantenga.
à posicionamento de las histonas es importante (H3 y H4 a exterior = interacción vecinos, H2A interior) 2. Interacciones DNA-HISTONAS: Ejemplo: • 14 sitios de contacto diferentes, uno por cada vez que el surco menor del dna esta frente el octámero de histonas.
• 142 puentes de hidrogeno (entre a.a y O del enlace fosfodiéster cerca del surco menor).
• Enlaces por cargas + de histona – del DNA • INTERACCIONES INESPECÍFICAS.
Carme Blanco Gavaldà Curs 2017-2018 àEstabiliza los puentes de hidrogeno entre aa y enlaces fosfodiester y cargas + (Aa) y – (fosfato DNA) Al modificarse químicamente la cola de las histonas el DNA esta + o – condensados.
3. Movimiento nucleosomico: -DNA compacto en algunos momentos, en otros hace falta transcripcion, descompactar para acceder maquinaria.
CASO MÁS SENCILLO: ya descompactado. En collar de perlas (solo asociado a histonas). Si fuera estatico el nucleosoma impediria transcripción de esa zona de DNA. Por lo tanto la ubicación de los nucleosomas va cambiando. La capacidad de moverse permite el acceso a diferentes regiones del DNA. MOVIMIENTO NUCLEOSOMICO. Se produce de 2 formas: 1. DESLIZAMIENTO: muy sencillo, usando factores demodeladores como un carrete de hilo. Tipo SLIDING.
2. TRANSFERENCIA: paso de una zona de dna donde hay nucleosomas a una zona libre de nucleosomas. Se necesitan los factores.
*Proteinas: factores remodeladores nucleosomicos. Proteinas que necesitan ATP, permiten/faciliten movimiento del cromosmoma. Hay 2 principales: • SWI: puede mediar los 2 tipos de movimiento, tranto sliding como transferencia. Más frecuente.
• SNF: solo particiapa en el sliding.
à cromosomas no estaticos, se mueven para facilitar proceso de transcripion, zona activa geneticamente.
4. Posicionamiento nucleosomico: -necesito acceder a una zona de dna activo. Actúan proteínas delimitando la región donde tengo que acceder. Los nucleosoma se forma a los lados.
-la proteína verde tiene afinidad por los nucleosomas. Se posicionan en ese lugar. Por lo tanto esa región no va a ser tan activa.
Tenemos 2 acciones posicionamento y movimiento nucleosomico.
Carme Blanco Gavaldà Curs 2017-2018 5. Complejos remodeladores de la cromatina: -en la fibra de 30 tenemos interaciones entre nucleosomas gracias a las colas de histonas. Si se necesita acceso a la zona, la fibra se tiene que transformar en fibra de 10, y posteriormente movimiento nucleosomico. Participan una serie de enzimas como las del ejemplo. Modifican las histonas para que no tengan tanta afinidad para unirse a los nucleosomas vecinos. En estadio 30nm.
Proteína de unión 1 al DNA se une a la región próxima a nucleosoma, a la que tiene afinidad la proteínas histona acetil transferasa, que acetila, añade grupos acetil a las colas de las histonas. Los grupos acetilos implican cargas negativas. Presenta repulsión respecto al DNA de nucleosomas vecinos (que tiene carga global negativa también). La estructura se relaja, no se une. La acetilación contribuye a la relajación de la cromatina. Acetilación = alta expresión génica del DNA.
-en estadio de fibra 10nm. La proteína 2 recluta los factores de remodelación de la cromatina. Hace falta el movimiento nucleosomica, los factores/complejos de remodelación de nucleosomas. Reclutan a su vez una proteína que permite el movimiento del nucleosoma.
- si no hay nucleosomas la región se puede transcribir. A veces el orden no és el mismo, la imagen es un ejemplo. En lugar de acetil// metil.
6. Modificaciones a histonas: Hay otras modificaciones químicas, relajar o condensar. Los aminoácidos de las colas de las histonas que sufren más modificaciones.
-Lisinas: • Acetilación. Relajación = aumento expresión génica.
• Sumoilación: adición de grupos sumo. Mayor compactación de la cromatina, mucha condensación asociada a zonas de actividad génica baja.
• Ubiquitinación: adición de restos de la proteína ubiquitina. Cambio de la compactación. En función de en que lisina actúa aumenta o disminuye expresión.
• Biotinación: adición de biotina. Compacta la cromatina confiere carga global más positiva. Las colas tienen más afinidad por el DNA y se une a la cromatina.
• Metilación (más frecuente en lisinas pero también en ARGININAS). Normalmente compacta salvo en algunas lisinas (en histona 4 descompacta la cromatina, la relaja) -Arginina: • Citrulinación: presencia de citrulina, que relaja la cromatina, le da carga -, parecido a acetilación. Aumento expresión génica.
-serina y treonina: • Fosforilacion: adición de grupos fosfato implica relajación (- y -) no hay interacción química, repulsión por cargas de DNA y colas.
La H3 y H4 más importante, están a las afueras y sufren mayor modificación química.
7. Modelos de la fibra de 30nm: - SOLENOIDE. juntando grupos de 6 nucleosomas hacia fuera, y zona central libre, que hace como un hueco. Dna espaciador.
Más frecuente.
-ZIGZAG: estructura menos común. Nucleosomas dispuestos en agrupaciones de 6 nucleosomas. Zona central no queda libre.
Como si DNA espaciador pasara por el centro del eje.
Organismos con longitud del dna espaciador más largo que el Carme Blanco Gavaldà Curs 2017-2018 estándar (normal 60 bp). Tiene mucho sentido, si dna corto da menos juego para envolverse, no zigzag.
• La estructura de fibra de 30 tiene que unirse para compactarse más à cromosoma. Se forman una especie de lazos, que se unen entre si para formar una estructura más compacta aun. Hilo rojo une lazos. Proteínas de andamiaje celular SMCà armazón proteico (no histónico, Structural Maintenance of Chromosome). Hay 2 tipos: o Cohesinas: no en el cordón no forman el cromosoma en si pero permiten la unión en apareamiento de crosmosomas homólogos en meiosis (relleno del bocadillo) previo a recombinación.
o Condensinas: condensan, aprietan los bucles de la fibra de 30. El cordón en mayor parte.
Unión de los bucles a proteínas de andamiaje celular se da gracias a otras proteínas SAR, actúan como un gancho 8. Cromosoma metafásico: -máxima condensación CROMOSOMA en METAFASE.
-CROMATINA: dna + proteínas. Pero hay 2 tipos • Heterocromatina: condensado, zona poco activa a nivel de expresión génica.
o Constitutiva: zonas repetitivas, que no tienen presencia de genes o muy poca. Normalmente no activas, contribuyen a la estructura cromosómica. Zonas centroméricas y teloméricas, no se expresan. Muy muy condensada siempre.
o Facultativa: zonas condensadas (inactivas) que se pueden descondensar y ser activas.
Genes que en una etapa del desarrollo se expresan y luego no. Depende del tipo de célula, etc. Ex: cromosoma X en hembras de mamífero en células somáticas (todas menos los gametis) de mamífero, 1 inactivo (fenómeno de compensación de dosis) que puede ser diferente en cada cromosoma, al azar. Transformación a eucromatina.
• Eucromatina: donde se encuentra mayor parte de los genes.
Carme Blanco Gavaldà Curs 2017-2018 9. Técnicas de tinción para el bandeo cromosómico: BANDEO CROMOSOMICO: nos ayuda a identificar los cromosomas y localizar genes en un determinado cromosoma.
Cuando los representamos tenemos diferentes manaras: 1-CARIOGRAMA distinto del cariotipo. Cariograma es un esquema, un dibujo, bandas y ordenadas. Solo aparece un miemrbo del par.
Marco lo que estudio (secuencias repetitivas….) 2-CARIOTIPO: se ponen los cromosomas por pares y son fotos. Se suele hacer en metafase porque los cromosomas son más gruesos.
Compactación máxima, se ve mejor.
-->Utilizamos técnicas de bandeo: tratar cromosomas con soluciones para poder ver las bandas.
1-Bandas G: bandas que se obtienen cuando tratamos los cromosomas con Giemsa.
Bandas oscuras = bandas ricas en A-T. Bandas claras ricas en G-C.
2- Bandas Q: colorante distinto, Quinatrina. Se ve un poco fluorescente. Las bandas mas oscuras adenina timina, claras guanina citosina. Mismo tipo de marcaje, depende del equipamiento del lab.
3-Bandas C: c de CENTROMERO. Para estudios rápidos para localizar el centrómero. Podemos ver una translocación, fusiones de cromosomas etc si hay 2 juntos… conlleva la rotura de cromosmas. Usamos también giemsa pero se tratan con hidróxido sódico.
Carme Blanco Gavaldà Curs 2017-2018 4- Bandas R: naranja oscuras, claras amarillentas. Colorante naranja acridina. El contrario de las g, las naranjas G-C y las claras A-T, inverso a giemsa.
10. Los cromosomas politénicos: 2 tipos de cromosomas muy importantes. Son cromosomas gigantes. Se extraen de glándulas salivares de larvas de tercer estadio, ultimo antes de la pupa de Drosophila. Podemos verlos con mucha facilidad.
-GIGANTES: sufren proceso de endoreplicación. Ocurre replicación del DNA en el ciclo celular. Luego mitosis(separación de cromátidas hermanas).
-se producen ciclos de replicación pero no se separan las cromatidas, se quedan juntas por eso son más GRUESOS.
-Se ve como una estrella de mar, más o menos arrugados. La bolita representa el centrómero. En drosofila 2 i 3 metacéntrico. El x en la punta________. A nivel de condensación el centrómero se condensa mucho, heterocromatina -La perturbación es el cromosoma Dot, cromosoma puntiforme mucha heterocromatina, por eso muy oscuro como si fuera un centrómero. Pocos genes.
-ROMBO: zona más engrosada y clara. Zonas PUFFs cromosómicos, engrosamientos = más activo, cromatina más relajada. Transcripción activa de genes en el 3r estadio (desarrollo, ultimo antes de la pupa!!). depende del estadio en que este la larva veremos unos genes activos u otros.
-mapa de referencia de drosofila para localizar genes.
No es fácil, necesita experto.
11. Los cromosomas plumosos: -en oocitos de anfibios se ven muy bien.
-parecen una pluma (eje y prolongaciones).
-zonas de mucha transcripción, relacionado fertilidad, muy expandido.
No esta condensado. Se ven prácticamente las cadenas. Proteínas del andamiaje, los bucles donde se une el DNA fluorescentes.
12. El centrómero: -heterocromatina, muy condensado, no genes, estructural. Proteínas del cinetocoro para unión al huso para la división celular de los cromosomas.
-el DNA del centrómero lo llamamos alfa satélite = dna centromerico. Formado por bloques de dna repetitivo (rectángulos de distintos colores). Repeticiones muyyyy largas. Cada rectángulo representa un tipo de repetición determinado.
-típico de mamíferos.
Carme Blanco Gavaldà Curs 2017-2018 Sacharomyces cerevisiae -en eucariotas más primitivos el centrómero se organiza diferente.
En sacarmices tenemos 3 regiones, 2 de cortas a las puntas y en el medio una más larga. No en todos los individuos no tiene porque haber muchos bloques.
àA cada cromosoma un centrómero.
-importancia del centrómero. 2 en un cromosoma = anomalía cromosómica.
• Si tiene centrómeros de más malo = en la segregación se unen proteínas del cinetocoro y a la vez a las fibras de huso. En anafase los cromosomas se rompen por la tensión en las fibras de huso para separa cromatinas.
• Si no tiene centrómero: no se puede hacer una división equitativa del material genético. No hay unión a las fibras del huso. La migración en anafase a un polo u otro es al azar à gametos no viables.
13. El telómero: -zona heterocromatica por naturaleza. Son las extremidades/finales de los cromosmas. Contribuyen a la integridad del cromosoma. Si los cromosomas están rotos tendremos zonas monocadenas que tendiran a unirse = translocaciones (unión de crom distintos).
-UN EXTREMO MÁS LARGO QUE EL OTRO. Se repliega todo y forma bucle gracias a la contribución de proteínas. Las mas importantes : • TRF1 se une a la final, induce el plegamiento para formar el bucle.
• La TRF2 la monocadena del extremo 3’ se intercala en la doble y queda como triple, formando puentes de hidrogeno. Todo tapizado por otras proteínas telomericas.
Carme Blanco Gavaldà Curs 2017-2018 à el cromosoma queda protegido a enzimas que lo puede degradar + impide unión a otros cromosomas.
-envejecimiento celular depende de la longitud.
-alto contenido de T y G en las secuencias repetitivas. Los 3 organismos primeros protozoos. Muy alejados a escala evolutiva pero en común t y g. Las repeticiones varían y la longitud también. En humanos y ratones es el mismo motivo solo cambia la longitud.
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