TEMA 3. Estructura cromosoma eucariota (2014)

Apunte Español
Universidad Universidad Autónoma de Barcelona (UAB)
Grado Biología - 2º curso
Asignatura Genética molecular
Año del apunte 2014
Páginas 9
Fecha de subida 16/11/2014
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Apuntes realizados con el soporte de clase, las aportaciones de la docente y complementado con bibliografía.

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GENÉTICA MOLECULAR Tania Mesa González 2º CURS BIOLOGIA UAB TEMA 3: ESTRUCTURA DEL CROMOSOMA EUCARIOTA.
LA CÉLULA EUCARIOTA Contiene aprox 1,5 m, teniendo en cuenta que en la especie humana hay 46 cromosomas.
El número de cromosomas no se corresponde con la complejidad de los organismos.
CROMOSOMA EUCARIOTA El DNA está empaquetado en los eucariotas gracias a unas proteínas básicas  histonas.
1º orden: DNA enrollado en doble hélix 2º orden: El primer empaquetamiento de la cadena de DNA, es a un paquete de 8 histonas. Da más o menos una vuelta y media alrededor de dicho octámero. La cadena que lo envuelve está fijada por la histona H1, formando así el nucleosoma.
 Nucleosoma  octámero proteico + DNA.
 Cromatosoma  Cuando está la histona H1 se le considera.
3º orden: La estructura de fibra de 30 nm. Está formada por uniones de 6 nucleosomas, que van originando bucles que se unen entre sí para formar la fibra de 250 nm.
- La fibra de 250 nm se enrolla y forma la cromática de los cromosomas que se considera la máxima compactación.
1.Enrotllamiento 2. Nudos alrededor del octámero 3. Solanoide octamérico 4 i 5. + enrotllamiento helicoidal. 6. Formación de cromosomas.
La estructura del nucleosoma se estudió mediante una nucleasa.
 La nucleasa corta el DNA, pero únicamente por aquel sitio que la cadena no esté asociada a proteínas (histonas) 1. Tratamiento con nucleasa en condiciones no limitante  la nucleasa corta por todos los lados que puede/deba cortar en el tiempo que necesite.
Siempre corta por cada nucleosoma, por ello son fragmentos de 200 pb.
2. Tratamiento de la cromatina con condiciones limitantes  no dejas todo el tiempo para que la nucleasa corte en todos los lado que deba. Como no siempre cortamos todos los nucleosomas, se pueden dar fragmentos de 200 pb o de múltiples de 200pb de estos.
Con los distintos tratamientos se comprobó que había cierta repetición de la estructura y por tanto en el empaquetamiento.
ESTRUCTURA DEL NUCLEOSOMA En el genoma humano un nucleosoma consta de 146 pb. El resto de pb hasta llegar a los 200, se encuentran en el segmento de la cadena que une los nucleosomas.
Sin embargo depende todo de la especie, por tanto en rangos generales se habla de que la médula contiene de entre 140-150 pb, mientras que el ADN ligador contiene de 50-70 pb.
MODELOS DE ESTABILIZACIÓN DE LA FIBRA DE 30 nm Los nucleosomas se agrupan entre ellos, en grupos de seis, originando el solenoide. El solenoide es lo que forma la fibra de 30 nm. La fibra se mantiene unida por la interacción de las colas de las histonas. Estas establecen conexiones con el DNA de los nucleosomas vecinos. Por tanto hay conexiones químicas histona-histona e histona-DNA.
 Estas interacciones químicas mantienen la unión y la compactación.
A veces en según qué especie, no se forma el selenoide, sino una cinta helicoidal. En este segundo caso, se da en las especies en que el DNA espaciador es largo, ya que estos fragmentos dan una vuelta alrededor, cosa que en el solenoide el ADN espaciador no voltea nada y simplemente se encuentran los nucleosomas unidos.
MOVIMIENTO NUCLEOSÓMICO Para facilitar la replicación del DNA, los nucleosomas son dinámicos y se pueden mover mediante dos procesos. En ambos casos hace que el nucleosoma este accesible a la transducción, pero de diferente manera.
a) Deslizamientos  provenido por unas proteínas de unión al DNA. El nucleosoma se desliza por el DNA.
b) De transferencia  no es el nucleosoma el que gira y se desenvuelve, sino que se tranfiere a otra zona de ADN, para dejar su zona libre para la transcripción. Esto también se da por proteínas que se unen al DNA.
COMPLEJOS REMODELADORES DE LA CROMATINA: - Zonas incactivas a nivel de transcripción  cromatina compactada.
- Zonas activas para la transcripción  cromatina laxa.
Son grupos de proteínas que van a participar en la descondensación de la cromatina.
 Histona metil tranferesa  transfiere grupos acetilo a las colas de las histonas. Si la cola se acetila, hay más grupos negativos y por tanto se descondensa la cromatina.
MODIFICACIONES DE LAS HISTONAS Los cambios químicos como la metilación y la acetilación forman cambios importantes en la expresión de los genes.
Los aminoácidos que más cambios químicos sufren en las histonas son las lisinas. Estos aa llamados (K), pueden acetilarse y metilarse. Sin embargo también pueden sufrir otras modificaciones químicas: a) Sumo ilación  unión de la proteína Sumo (pequeña) a las lisinas. Normalmente produce una mayor compactación de la cromatina.
b) Uniquitinación  adición de una molécula de ubiquitina al residuo de lisina. En unos casos (dependiendo del residuo al que afecte), puede aumentar o disminuir la transducción, en función de si condensa o descondensa más la cromatina.
c) Biotinación  unión de la biotina a la lisina. Suele disminuir la traducción porque favorece la compactación.
El aminoácido arginina representado por (R), sufre los siguientes cambios: a) Metilación  activa la actividad transcripcional.
b) Citulinación  la transforma en citronina, que modifica la interacción en el DNA.
En las colas residuales de la serina y la threonina se produce fosforilación, dando lugar a la descondensación de la cromatina, a causa de las cárgas positivas.
TIPOS DE HISTONAS:  H1  H2A  H2B  H3  H4 H1: hace de pinza. Es la histona menos conservada evolutivamente, ya que es la que más cambios importantes sufre.
H3 y H4, son de la periferia porque son las que más interaccionan (sufren más modificaciones).
Por este motivo son las más conservadas.
H2A y H2B, también se conservan bastante pero no tanto.
Los bucles de la cadena de ADN, se mantienen a causa de unas proteínas llamadas “Proteínas del andamiaje”.
 PROTEÍNAS SMC (Stiuctural Manteinace of Chromosomes): a) Condensina  require ATP, para condenser la cromatina.
b) Cohesina  mantiene unidas las cromátidas hermanas durante el ciclo celular.
CROMOSOMA METAFÁSICO: Metafase  Fase en la que se alcanza el índice máximo de compactación. Se pueden distinguir perfectamente los cromosomas.
 Son dos cromosomas unidos por el centrómero. Es decir es la unión de dos brazos y por tanto de cuatro cromatidas.
CROMATINA: Eucromatina  son las regiones menos condensadas, ya que son las zonas dónde se encuentran los genes que se transcriben.
Heterocromatina  son zonas más condensadas, dónde hayamos los genes inactivos.
 Heterocromatina constitutiva  aquella que está siempre condensada. Los telomeros, centromeros, etc. No acostumbra a haber genes. Por tanto tienen un papel estructural importante, pero no intervienen en la transducción.
 Heterocromatina facultativa  representa regiones que pueden estar activas o inactivas, dependiendo del tipo de células. Si que contienen genes, pero no se están expresando en ese momento y lugar.
- El cromo soma X, también se considera heterocromatina facultativa, ya que al tener los dos X, se produce la compensación de genes.
CARIOTIPO  tiene los cromosomas por pares y están ordenados por tamaños. Normalmente son fotos.
CARIOGRAMA  puede ser un esquema, un diagrama. También se ordenan de mayor a menor.
Solo aparece un ejemplar del par.
TECNICAS DE TINCIÓN PARA EL BANDEO CROMOSÓMICO: El patrón de bandas e interbandas se utiliza para distinguir los cromosomas entre sí.
1. Bandas G  bandas que se obtienen cuando tratamos los cromosomas con Giemsa. En el patrón de bandas se clasifican las bandas oscuras con acumulaciones de adeninas y timinas.
2. Bandas Q  se obtienen con la Quinacrina. El patrón de bandas son equivalentes, Marcan A y T. Pero este se suele utilizar para verlo con luz ultravioleta.
3. Bandas R  se tratan los cromosomas con Naranja de Acridina. Nos da un patrón de banda más y menos brillante. Las regiones más oscuras son las regiones ricas en guanina y citosina.
4. Bandas C  Bandas que permiten ver si hay fuisiones cromosómicas, porque ponen en evidencia del centrómero. Se obtienen también con Giemsa, pero antes los cromosomas son tratados con NaOH, resaltando así la estructura central.
CROMOSOMAS POLITÉCNICOS: Son cromosomas gigantes que se obtienen de las células de las glándulas salivales de las larvas de diópteros.
 Son gigantes porque en estas glándulas el DNA sufre varias dublicaciones sin que se produzca después una ruptura, es decir sin que se separen las cromátidas.
Estos cromosomas adquieren forma de estrellas. Como son todos del mismo tamaño, los distinguimos por el patrón de bandas e interbandas, así como por los PUFF.
 Los PUFF son regiones más abultadas (como bolas), ya que son regiones muy activas a nivel de transducción.
Estos cromosomas se extraen de las larvas, porque en los adultos las glándulas salivales se van atrofiando.
EL CENTRÓMERO Forma parte de heterocromatina constitutiva.
Está formado por bloques de DNA repetitivo llamado “alfa-satélite”. Cada bloque representa una secuencia repetitiva. Hay motivos repetidos siguiendo una estructura compleja y muy difícil de secuenciar.
Contiene las proteínas del cinetotocoro, que es por donde se unen las cromatidas.
En las levaduras (Sacharomyces cerevisiae) el centrómero presenta tres regiones.
 Las regiónes muy conservadas son las regiónes CDEI y CDEII.
 En medio de estas se encuentra la región CDEII que está muy poco conservada.
Los centrómeros son regiones muy importantes para repartir el material genético durante la mitosis. Solo puede haber uno por cromosoma.
 Si el cromosoma pierde el centrómero, este viajará de polo a polo sin rumbo por la célula, dando así una duplicación aleatoria.
 Si hay dos centromeros, es peligroso porque cada uno se va a añadir a un extremo del fuso y puede partir como no es debido las cromátidas.
TELOMEROS Sirven para que no se unan unos cromosomas con otros, por tanto la ruptura de estos podría suponer la unión de un cromosoma con otro.
Son de heterocromatina, y por tanto tienen secuencias repetitivas. Pueden ser más o menos largos según los organismos.
Principalmente las bases que se encuentran son timina y guanina. Las secuencias pueden ser iguales, pero de diferente longitud.
Al final de la repetición hay una cadena más larga que la otra (humanos)), y lo que ocurre es que la más larga se repliega sobre las corta. Allí se unen ciertas proteínas, dando lugar a la estructura que finaliza el comosoma.
Los telómeros, cada vez que hay división celular se acortan, pero esto únicamente ocurre en las células que no tienen telomerasa, es decir las células somáticas.
El envejecimiento está muy implicado con la telomerasa.
El exceso de telomerasa, también se encuentran en las células cancerosas.
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