Tema 1 (2015)

Apunte Español
Universidad Universidad Autónoma de Barcelona (UAB)
Grado Genética - 3º curso
Asignatura Genética Humana
Año del apunte 2015
Páginas 7
Fecha de subida 18/02/2015
Descargas 9
Subido por

Vista previa del texto

GH  -­‐  Tema  1     bTEMA  1:  ORGANITZACIÓ  DEL  GENOMA  HUMÀ   El  DNA,  típicament  es  pot  dividir  de  dues  maneres:   -­‐ -­‐ Segons  la  funció   Segons  el  grau  de  repetició       Tipus  de  DNA  segons  la  funció   1. Quin  percentatge  aproximat  de  tot  el  DNA  codifica  per  proteïnes?     Aproximadament  un  1-­‐1,5  %  del  DNA.  Això  significa  que  si  ha  un  tall  en  el  DNA  es  molt  difícil  que  afecti  a   l’expressió  proteica.     2. Com  defineixes  un  gen?   Un  gen  és  una  seqüència  nucleotídica  de  mida  variable  que  conté  un  promotor,  un  codó  d’inici  de   transcripció  i  un  codó  stop.  Aquesta  seqüència  nucleotídica  es  transcriu  donant  lloc  a  un  RNA,  que  pot  o   no  traduir-­‐se  en  una  seqüència  proteica.     *Correcció;     Part  de  la  seqüència  del  DNA  l’expressió  de  la  qual  se  n’obté  un  producte  funcional  (RNA  o  proteïna).   Inclou:     -­‐ Seqüències  no  codificants  (introns,  UTR...)   -­‐ Seqüències  codificants   -­‐ Seqüències  adjacents  necessàries  per  una  expressió  adequada     o Producció  d’una  molècula  de  RNA   o Quantitat  adequada   1     GH  -­‐  Tema  1     o o Lloc  adequat   En  el  moment  adequat  del  desenvolupament  o  del  cicle  cel·∙lular.       3. Hi  pot  haver  gens  que  no  codifiquen  per  proteïnes?     Si.     El  DNA  no  codificant  per  proteïnes  es  divideix  en:   -­‐ Non  coding  RNA  genes:  rRNA,  tRNA,  snRNA,  snoRNA  miRNA...   -­‐ Altre  DNA  no  codificant     4. Què  són  els  miRNAs?  Fes  un  esquema  de  com  funcionen   Són  microRNAs,  formen  part  dels  gens  no  codificants.  Son  RNAs  petits  de  21-­‐22  nucleòtids  transcrits  a   partir  d’un  gen  i  que  són  importants  en  la  regulació  gènica:  tenen  la  capacitat  d’inhibir  la  traducció  o   desencadenar  la  degradació  del  mRNA.     Procés:   El  gen  del  miRNA  es  transcriu  obtenint-­‐ne  el  pri-­‐miRNA,  que  forma  hairpins.  L’enzim  drosha  el  processa  i   s’obté  el  pre-­‐miRNA.  A  continuació,  gracies  a  la  proteïna  Exportina  s’exporta  al  citosol.     A  continuació  l’enzim  dicer  talla  el  hairpin,  de  manera  que  queda  un  dúplex  de  miRNA.  Seguidament,  un   complex  de  proteïnes,  el  RISC  (RNA-­‐induces  silencing  complex)  per  una  banda  separa  les  dues  cadenes  de   RNA,  en  degraden  una  mentre  l’altra  s’acobla  al  RISC.  Aquest  ja  és  el  producte  funcional.     En  el  RISC  algunes  de  les  proteïnes  son  les  Argonautes  (Ago),  unes  nucleases.  El  que  farà  el  complex   RISC+RNA  dependrà  de  la  diana:   -­‐ Quan  la  seqüència  de  RNA  és  100%  complementària  a  la  diana,  s’unirà  al  seu  RNA  diana.  A   continuació,  les  Ago  tallen  l’RNA  diana.     -­‐ Quan  la  seqüència  de  RNA  no  és  100%  complementària  a  la  diana,  s’uneix  al  RNA  diana  formant   bucles.  Aquesta  unió  impedeix  que  es  produeix  la  traducció  del  RNA  diana.   Els  miRNA  són  específics  d’una  diana.       2     GH  -­‐  Tema  1     Tipus  de  DNA  segons  el  grau  de  repetició   5. Quin  percentatge  aproximat  de  tot  el  DNA  és  moderadament/altament  repetitiu?  El  55  %  del  genoma.       El  que  no  és  repetitiu  és  sempre  de  seqüència  única?  No.  Els  LCR  (lox  copy  repeats)  són  repeticions  en   baix  nombre  de  còpia.  El  DNA  LCR  forma  un  45%  del  genoma  aproximadament.     El  DNA  repetitiu  es  divideix  en:   -­‐ DNA  de  seqüencia  única  (baix  nombre  de  còpies)à  LCR  (45%).  Entre  elles  hi  ha  les  SD(segmental   duplications)   -­‐ DNA  moderadament  repetitiu   -­‐ DNA  altament  repetitiu     6. Què  són  les  duplicacions  segmentàries  (SD)?  Dins  les  LCR,  hi  ha  les  que  s’anomenen  les  Segmental   duplications:  són  fragments  de  DNA  >  1  Kb  que  tenen  una  homologia  en  la  seva  seqüència  del  90%.   Aquest  DNA  pot  estar  repetit  en  tàndem  o  dispers.  Formen  part  del  5  %  del  genoma.   Poden  ser  en  tàndem?    Poden  estar  repetides  en  tàndem  o  disperses.  Moltes  vegades  depèn  de  l’espècie   (en  ratolí  estan  en  tàndem  i  en  humà  disperses).   Són  DNA  moderadament/altament  repetitiu?  Són  DNA  LCR  (baix  nombre  de  còpies).     7. Què  són  les  famílies  gèniques?  Són  grups  de  gens  que  tenen  funcions  similars  i  que  s’han  originat  a  partir   de  la  duplicació  gènica.  Alguns  exemples  son  la  a-­‐globina,  les  histones...   Sempre  hi  ha  homologia  de  seqüències?  No,  simplement  la  proteïna  te  la  mateixa  funció.  No  sempre  han   de  tenir  homologia  de  seqüència,  així  doncs  les  famílies  gèniques  es  classifiquen  segons:   -­‐ Famílies  clàssiques  de  gens:  alt  nivell  d’homologia  de  seqüències   -­‐ Superfamílies  de  gens:  homologia  de  seqüència  molt  limitada.     Com  creus  que  s’han  originat?  Per  duplicació  gènica  i  posterior  especialització  del  gen.     Quina  relació  tenen  amb  les  SD?  Si  dins  una  SD  hi  ha  un  gen,  com  que  estan  repetides  en  tàndem,  això   forma  una  família  gènica.         8. Com  defineixes  un  pseudogen?  Són  copies  no  funcionals  de  tot  un  gen,  la  majoria  del  gen  o  almenys  el   DNA  codificant.  Per  tant  en  general  no  tenen  expressió  d’un  producte  funcional.     Quins  tipus  de  pseudogens  hi  ha?       Segons  l’origen  tenim:     3     GH  -­‐  Tema  1     -­‐ -­‐ Pseudogens  no  processats:  copies  d’un  gen,   normalment  originades  a  través  de  la  duplicació  del  gen   original  i  que  posteriorment  han  sofert  mutacions  en   les  regions  codificants  o  reguladores  o  stop.  Això   significa  que  estan  silenciats.       Pseudogens  processats:  són  cDNA  obtingut  a  partir  de  la  retrotranscripció  del  mRNA  d’un  gen  i  que  es   situen  allunyats  d’aquest.  No  tenen  introns  ni  capacitat  codificant  (ja  que  no  contenen  promotor,   codó  stop...).  A  no  ser  que  caiguin  sota  un  altre  promotor  que  introdueixi  la  seva  expressió,  no  es   poden  expressar.   Quan  aquests  cDNA  s’insereixen  ho  fan  en  cadenes  poly-­‐A  i  posterior  síntesi  de  la  cadena   complementària.     Pot  ser  que  s’expressin?  Sí.  En  el  cas  que  un  pseudogen  processat  caigui  en  un  promotor  que  activi  la   seva  expressió.     Els  pseudogens  s’anomenen  amb  la  lletra  ψ.   Les  famílies  gèniques  tenen  pseudogens.   9. Anomena  i  defineix  els  diferents  tipus  de  DNA  repetitiu.     El  DNA  repetitiu  es  pot  classificar  segons  com  estigui  al  genoma:     -­‐ En  tàndem:  Es  classifica  segons  la  mida  en  pb  de  l’estructura  que  es  forma.     o Satèl·∙lit:  L’estructura  total  que  es  forma  es  >20  kb.     Es  situa  en  el  centròmer.   o Minisatèl·∙lit:  L’estructura  formada  està  entre  100  pb  i  20  kb.     Es  situa  en  els  telòmers.   o Microsatèl·∙lit  (STR  o  SSR).  L’estructura  formada  es  <100  pb.     Està  dispers  pel  genoma.     -­‐ Dispers:     o SINE  (Short  inserspersed  nuclear  elements).:  Una  família  molt  coneguda  és  la  Alu.  Són  més   curtes  que  les  LINE  i  la  majoria  de  vegades  les  Alu  són  un    dímer.       § Les  Alu  no  són  autònomes,  per  duplicar-­‐se  i  inserir-­‐se,  utilitzen  els  enzims  de  les   LINEs.   § Formen  un  13  %  del  genoma   o LINE  (Long  inserspersed  nuclear  elements).:  Una  família  molt  coneguda  és  la  LINE-­‐1.  Mes   llargues  que  les  SINE.     § Normalment  contenen  ORF’s  de  manera  que  codifiquen  per  una  proteïna.     • En  el  LINE-­‐1,  p40  codifica  per  una  xaperona,  a  més  LINE-­‐1  també  codifica  una   transcriptasa  inversa  i  endonucleasa.     § Són  autònomes,  tenen  els  enzims  necessaris  per  duplicar-­‐se  i  inserir-­‐se  en  altres   regions  del  genoma.     § Formen  un  21  %  del  genoma   o Transposons  de  DNA:  són  fragments  de  DNA  que  salten  d’un  lloc  en  un  altre.   § Globalment  autònoms  gràcies  a  la  transposasa.     4     GH  -­‐  Tema  1     o § No  es  dupliquen,  simplement  salten  d’un  lloc  a  l’altre.     § Formen  un  8%  del  genoma   Elements  semblants  a  retrovirus  flanquejats  per  LTR:  necessiten  gens  com  gag,  pol    i  a   vegades  env.   § Són  autònoms,  codifiquen  per  proteïnes  que  permeten  la  duplicació  i  inserció  de   l’element.     § Formen  un    3%  del  genoma         Hi  ha  DNA  repetitiu  localitzat  preferentment  en  alguna  part  específica  dels  cromosomes?     Sí;   -­‐ LINE:  regions  fosques  dels  cromosomes  en  tinció   de  giemsa.   -­‐ SINE:  regions  clares  dels  cromosomes.             5     GH  -­‐  Tema  1     10. Hi  pot  haver  DNA  repetitiu  dins  d’un  gen?  Sí   Als  exons  o  als  introns?  Als  exons  n’hi  pot  haver,  però  majoritàriament  està  als  introns  (seqüències  no   codificants),  ja  que  el  fet  de  contenir  una  llarga  seqüència  repetitiva  no  afecta  a  la  funció  del  RNA  o   proteïna,  i,  per  tant,  és  més  comú  trobar  seqüències  repetitives  als  introns.         11. Anomena  els  mecanismes  que  poden  generar  DNA  repetitiu.     -­‐ Errors  en  la  replicació  del  DNA  quan  hi  ha  seqüències   repetitives.  Quan  hi  ha  DNA  repetitiu  les  cadenes  fan  un   slippage,  hi  ha  un  lliscament  de  les  cadenes.  Com  que  els   fragments  són  iguals  i  el  DNA  té  molta  facilitat  per  fe   loops.  Pot  succeir  que  hi  hagi  un  lliscament  de  la  cadena   nova,  de  manera  que  l’últim  fragment  repetitiu  passa   d’ocupar  la  posició  3  a  la  2  (es  desplaça  un  fragment   enrere).  Així  doncs,  tenim  un  fragment  més.       Però  si  la  cadena  que  fa  l’splippage  és  la  de  baix,  es  forma   un  fragment  menys.       -­‐ Recombinació  heteròloga.  Imaginem  un  fragment  d’ADN  flanquejat  per  seqüències  repetitives   (normalment  LCR),  de  manera  que  són  molt  homòlogues.  Així  doncs,  es  pot  produir  recombinació   entre  elles.  Això  acaba  donant  lloc  a  una  cromàtide  amb  la  seqüència  amb  el  fragment  d’ADN  duplicat   (duplicació)  i  una  altre  amb  la  deleció  del  fragment.     Aquesta  recombinació  també  es  pot  donar  entre  cromàtides  germanes.                   6     GH  -­‐  Tema  1     -­‐ -­‐ -­‐ Per  transposició  a  través  d’un  retrotransposió  (es  copia  i  insereix   en  un  altre  lloc  del  genoma).             L’últim  mecanisme  és  menys  freqüent.  En  general,  els  transposons   de  DNA  són  no  replicatius,  però  en  alguns  casos  poden  ser  duplicatius.  Així   doncs,  un  transposó  de  DNA  duplicatiu  podria  generar  una  duplicació  (tot  i   que  no  és  freqüent).       Enjoining:  reparació  d’un  trencament  associada  a  síntesi.  És  poc  freqüent.                 12. Quins  efectes  pot  tenir  el  DNA  repetitiu  en  el  genoma?     -­‐ Facilitat  la  recombinació  fora  de  lloc.  Si  es  dona  recombinació  heteròloga  en  un  cromosoma   s’augmentarà  el  nombre  de  repeticions  mentre  que  en  l’altre  disminuirà.  A  través  d’aquest   mecanisme  també  es  poden  generar  fragments  acèntrics  i  cromosomes  dicèntrics.     -­‐ Provoquen  inestabilitat  en  el  genoma.  Per  exemple,  si  s’insereix  en  un  gen  important  pot  provocar   problemes  fenotípics.     -­‐ Les  delecions  i  duplicacions  ajuden  a  l’evolució  del  genoma   -­‐ Aporta  nous  elements  reguladors  pels  gens  adjacents  (enhancers,  promotors...)   -­‐ Poden  modular  l’expressió  gènica  a  tres  nivells:  splicing  alternatiu,  edició  del  RNA  i  regulació  de  la   traducció.       7     ...