Tema 4: Familias génicas principales (2016)

Apunte Español
Universidad Universidad Autónoma de Barcelona (UAB)
Grado Genética - 2º curso
Asignatura Biología del desarrollo
Año del apunte 2016
Páginas 4
Fecha de subida 16/04/2016
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TEMA 4: FAMILIAS GÉNICAS PRINCIPALES 1. GENES HOX Son los genes que llevan a cabo la especificación de las estructuras características de cada segmento. Dos regiones del cromosoma 3 de Drosopila contienen la mayoría de estos genes homeoticos. Una es la región o complejo Antennapedia y la segunda el complejo bithorax. En este último se encuentran tres genes para la Ubx (identificará el tercer segmento torácico) y los genes abdA y abdB (Abdominal A y B). En conjunto, las dos regiones cromosómicas formadoras de complejos se denominan Hom-C (Complejo homeótico).
Los genes hox presentan todos, una secuencia conservada denominada HOMEBOX y se originan por duplicaciones.
Los distintos genes se unen entre ellos para formar los ya citados complejos génicos regulables. Además presentan una colinealidad genoma-tiempo en sus clusters.
Esto es, que los genes anteriores en el cluster (extremo 3’) inhiben a los posteriores y crearán la cabeza porque en sus secuencias hay enhancers intronicos. Los genes del extremo 5’ se expresan después para generar la cola en la parte posterior. Así, cambios ambientales durante el desarrollo embrionario pueden conducir la expresión de los genes hox en consecuencia a la forma en que comparten enhancers unos con otros.
 Inicio de los patrones de expresión del gen homeótico El dominio inicial de expresión del gen homeótico está influido por los gap y pair rule. La expresión de los genes homeóticos es un proceso dinámico. Cada uno de los genes del compljeo bithorax reprime la expresión de Antennapedia. Las proteínas del gen gap y pair rule son transitorias, pero sus identidades de segmentos deben estabilizarse de modo tal que pueda producirse la diferenciación. Por lo tanto, una vez que los patrones de trranscripicón de los genes homéoticos han llegado a estabilizarse, ellos son “bloqueados” en el lugar por la alteración de la conformación de la cromatina de estos genes. La represión de los genes homeóticos parece ser mantenida por las proteínas Polycomb, mientras que la conformación activa de la cromatina parece ser mantenida por las proteínas Trithorax.
2. GENES HERRAMIENTA Y TÉCNICAS DE RECONOCIMIENTO GÉNICO A) Transgenes - Genes knockout: un gen Knockout es una técnica genética en la cual uno de los genes del organismo se hace inoperativo para estudiar su función.
Existen también KO condicionales: organismos modficados en el gen de interés de forma que se transforma en un mecanismo interruptor que provoca la inactivación del gen que ese está estudiando solo en un tejido o tipo celular concreto. Se usa cuando el gen es “indispensable” para el desarrollo.
Ex: Los FCs son generales durante el desarrollo. El FC de los ojos puede también servir para generar riñones por eso hay que activar los KO en el momento determinado.
B) Genes de secreción independiente de posición Para estudiar estos genes de desarrollo se utilizan embriones tempranos que presentan invaginaciones en el ectodermo. Si revertimos dichos pliegues en las primeras fases y los trasplantamos a otro embrión en un huevo distinto, el resultado son hermanos siameses en este segundo huevo. Esto se da porque las células de los pliegues secretan FCs independientemente de que se cambien de posición.
C) Fármacos para identificar rutas de señalización Se aplican fármacos que interfieren en los procesos de la célula, como la colchicina y la cyclopamina. La colchicina inhibe la polimerización de los microtúbulos, lo que permite ver qué papel tienen la polimerización celular. La cyclopamina hace que podamos controlar la vía de producci´n de un factor de crecimiento pueste que es un inhibidor de la ruta de señalización Hedgehog.
D) Estudios funcionales mediante inyección de productos génicos - Inyeccion en embrión de FCs (beads): sirven para activar FCs en lugares del embrión específicas que sirvan para activar otros genes.
- Inclusión de FCs en medio - Inclusión FCs en dieta de madre - Inyección FCs en virus: Se inyecta el gen en el genoma vírico y se induce la infección de las células. Como en un proceso noraml de infección vírica, además de producir las proteínas necesarias para el ciclo vital del virus, se produce más del gen de interés que se ha inyectado.
Estas herramientas tienen la ventaja de poder tener control absoluto sobre las variables espacio-tiempo, sin embargo, la desventaja es la utilización de territorios no naturales del embrión.
3. VISUALIZACIÓN DE MODFICADORES a) RNA/DNAs complementarios.
Se hace mediante hibridaciones in situ de RNA de forma que este es incorporado por las células y se une a los mRNAs que se están expresando. Es una variante de los miRNAs que hemos estudiado en otras asignaturas (porque obviamente Salazar no se va a molestar en hacerlo). Una ejemplo sería el análisis de una muestra mediante técnicas como el Whole mount (preparación de cualquier organismo entero para la examinación microscópica) y la inserción de DNAc en el medio para que las células del embrión lo “absorban” y se vea el embrión en su totalidad. El procedimiento se basa en la retirada de la cubierta del embrión, y la hibridación in situ del cDNA. Este se solapa con el mRNA del gen incorporado.
En la imagen, las zonas oscuras son en las que hay hibridación (el gen se está expresando) a medida que pasa el tiempo el patrón varía y por tanto, la expresión también.
b) Inmunoquímica Es la utilización de anticuerpos para ver proteínas. Como no toda la regulación es transcripcional, es muy relevante que las proteínas y el RNA no están necesariamente en el mismo lugar.
c) Proteínas fluorescentes Son indicadores de proceso celulares y sirven para ver transgenes. La más conocida es la formada por el complejo GPP-RFP (Green fluorescent portein y red fluorescent protein) que se puede construir fusionándola con el promotor del gen de interés, de esta forma la proteína salvaje queda unida a la fluorescente.
Ex: usando la histona H2 veremos donde esta el núcleo de la célula y el comportamiento de estas (división, apoptosis). Se puede hacer una fusión de un FC a la GFP y una fusión e genes implicados en la cascada de señalización del FC con la RFP. Así se verá como se distribuye este factor de crecimiento durante el proceso de señalización.
d) Fate maps En biología del desarrollo, fate mapping es un método de entendimiento del origen embrional de una amplia variedad de tejidos en el organismo adulto mediante el establecimiento de correspondencias entre las células individuales en un estadío del desarrollo, y su progenie en estadíos posterores.
Se utilizan dos embriones con proteínas marcadas diferencialmente por lo que toda su descendencia las presentará. Así podemos localizar la proteína heredada en todo el desarrollo. Si esto se hace en cada estadío y zona del individuo es cuando obtenemos un FATE MAP o correspondencia.
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