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Genética Humana 1
Organización
del genoma
humano
Capítulo 7, Human Molecular Genetics 2
Genética Humana 2
Organización del genoma humano
Genética Humana 3
Genoma mitocondrial
Características generales
• Doble cadena circular
• 16.569 pbCadena pesada (H)
Cadena liviana (L)
• Presente en miles de copias
• Es heredado de la madre
• Posee 37 genes28 Cadena H
9 Cadena L
• 93% es codificante
• La mayoría de las proteínas codificadas en elgenoma nuclear
Genética Humana 4
Genoma mitocondrial
37 genes
24 ARN maduros22 ARNt
2 ARNr23 S
16 S
13 son ARNm Polipéptidos
Código GenéticoFig.
Genética Humana 5
Código genético del genoma nuclear y mitocondrial
Genética Humana 6
Genoma mitocondrial
Región de triple helice
Genética Humana 7
Genética Humana 8
23 S y16 S
tRNAs: 3ra base• 8 cualquiera• 14 purinas o
pirimidinas
Stop codons:UAG UAA AGA AGG
Limitada Autonomía del GenomaMitocondrial
Genética Humana 9
Genoma mitocondrial
Ejemplo de solapamiento de genes.
Genética Humana 10
Genoma Nuclear
Genética Humana 11
Genoma Nuclear
• Tamaño y disposición:
Contiene más del 99% del ADN celular(3300 Mb).
Se distribuye en 24 cromosomas
• Composición:
150.000 vs 35.000 genes
42% de G-C
El porcentaje se mantiene por las islas de G-C.
Presentes en ~56% de los genes (asociadas a los promotores de los mismos).
La frec. de aparición del dinucleot. C-G es 1/5 de la esperada.
Existe un 3% de mC, por desaminación espontánea, mC T.
Genética Humana 12
Genoma Nuclear
24 cromosomas22 son autosomales
2 son sexuales (X e Y)
Se clasifican de mayor a menor salvo el 21que es menor que el 22.
Poseen un tamañopromedio de 130 Mb
Genética Humana 13
Genoma Nuclear
Contraste en la densidad de genes: (A) región HLA (Human
Leukocyte Antigen), (B) región del gen distrofina.
Genética Humana 14
Genoma NuclearRespecto a los genes…
• Diversidad de tamaños En gral cuanto mayor es el gen mayor es el producto conexcepciones: apolipoprot. B 4563 aa. Vs distrofina 3685aa.
Genética Humana 15
Genoma Nuclear
• Organización interna
Respecto a los genes…
Exón promedio tiene 200 pb
Fig.
La minoría de los genes humanos no presentan intrones
Genética Humana 16
Exones e Intrones en genes humanos
Tabla 7.7
Genética Humana 17
Genes superpuestos
• Son raros
• En gral enregiones dealta densidadde genes.
Genética Humana 18
Genes dentro de genes• La mayoría de los snoRNAs.
– En gral en genes que codifican proteínas asociadas a los ribosomas o alnucleólo.
• Ejemplos– Gen de la Neurofibromatosis tipo I. (fig.).
– Factor VIII
– Gen de Suceptibilidad al Retinoblastoma (RB1)
Genética Humana 21
Genoma Nuclear
ARN
• ARNr: organizados en unidades
transcripcionales (28s, 18s y 5,8s) entandem.
• Forman 5 clustres de 50 tandem
cada uno. Se localizan en los brazoscortos de los cromosomas 13, 14, 15,21 y 22.
• ARNt: es una gran familiadispersa, compuesta a su vez pormás de 40 subfamilias, cada una conlos distintos tipos de ARNtcitoplasmáticos.
•5s
–Varios centenares de copias
–3 clusters en cromosoma 1q.
Genética Humana 22
Genoma Nuclear
Organización enfamilias de genes
Clásicas
Dominiosconservados
Superfamilias
Organización de genes en Familias según el gradode homología entre las mismas
Alto grado de conservación engran parte de la secuencia. Idénticafunción. Ej. Histonas, RNAr,proteínas ribosomales.
Alta conservación de unaregión específica del gen(dominio), en gralasociado a una funciónespecífica.
Motivosconservados
Familias caracterizadaspor una función comun yla presencia de motivosconservados muy cortos.
Relacionados en función y en laestructura gral de sus dominios;muy baja homología.
Genética Humana 23
Genoma Nuclear
Organización en
familias de genes
Clásicas
Dominios
conservados
Superfamilias
Organización de genes en Familias según el gradode homología entre las mismas
Alto grado de conservación engran parte de la secuencia. Idénticafunción. Ej. Histonas, RNAr,proteínas ribosomales.
Alta conservación de
una región específica del
gen (dominio), en gral
asociado a una función
específica.
Motivosconservados
Familias caracterizadaspor una función comun yla presencia de motivosconservados muy cortos.
Relacionados en función y en laestructura gral de sus dominios;muy baja homología.
Genética Humana 24
Genoma Nuclear
Genética Humana 25
Genoma Nuclear
Organización en
familias de genes
Clásicas
Dominiosconservados
Superfamilias
Organización de genes en Familias según el gradode homología entre las mismas
Alto grado de conservación engran parte de la secuencia. Idénticafunción. Ej. Histonas, RNAr,proteínas ribosomales.
Alta conservación de unaregión específica del gen(dominio), en gralasociado a una funciónespecífica.
Motivos
conservados
Familias caracterizadas
por una función comun
y la presencia de motivos
conservados muy cortos.
Relacionados en función y en laestructura gral de sus dominios;muy baja homología.
Genética Humana 26
Genoma Nuclear
• En gral tienen una función similar
Los genes de la flia DEAD box está compuesta por distintos genes cuyosproductos poseen función de ARN helicasa.
Los productos de la flia de genes con repeticiones WD están involucrados enregulación de la division celular, transcripción, etc.
Genética Humana 27
Genoma Nuclear
Organización en
familias de genes
Clásicas
Dominiosconservados
Superfamilias
Organización de genes en Familias según el gradode homología entre las mismas
Alto grado de conservación engran parte de la secuencia. Idénticafunción. Ej. Histonas, RNAr,proteínas ribosomales.
Alta conservación de unaregión específica del gen(dominio), en gralasociado a una funciónespecífica.
Motivosconservados
Familias caracterizadaspor una función comun yla presencia de motivosconservados muy cortos.
Relacionados en función y en la
estructura gral de sus dominios;
muy baja homología.
Genética Humana 28
Genoma Nuclear
Superfamilia de las inmunoglobulinas
Genética Humana 29
Genoma Nuclear
Organizaciónde lasfamilias degenes segúnsudistribuciónen el genoma
Únicocluster
En tandem: Alpha globina (alta similitud en secuencia yfunción)Agrupación cerrada: dispuestos más separados, pero semantienen en gral bajo un mismo sistema regulador, (altasimilitud en secuencia y función).
Grupos compuestos: Presencia de genes no relacionados(ej.: complejo HLA).
Múltiplesclusters
Organizados en más de una región en el genoma.
Alta similitud: ARNr
Baja similitud: poseen alta homología dentrode cada cluster pero baja entre ellos. Ej. Flia deglobinas.
Familiasde genesdispersos
No poseen una relación obvia, se presentan solitarios endistintos cromosomas.
Originados a partir de 2 genomas distintos.
Originados por una antigua duplicación del genoma oregión del gen. Ej. flia PAX
Originados por retrotransposición
Genética Humana 30
Genoma Nuclear
Organizaciónde lasfamilias degenes segúnsudistribuciónen el genoma
Únicocluster
En tandem: ARNr (alta similitud en secuencia y función)
Agrupación cerrada: dispuestos más separados, pero semantienen en gral bajo un mismo sistema regulador,(alta similitud en secuencia y función).
Grupos compuestos: Presencia de genes norelacionados (ej.: complejo HLA).
Múltiplesclusters
Organizados en más de una región en elgenoma.
Alta similitud: ARNr e Histonas (fig.)
Baja similitud: poseen alta homologíadentro de cada cluster pero baja entre ellos.Ej. Flia de globinas.
Familiasde genesdispersos
No poseen una relación obvia, se presentan solitarios endistintos cromosomas.
Originados a partir de 2 genomas distintos.
Originados por una antigua duplicación del genoma oregión del gen. Ej. flia PAX
Originados por retrotransposición
Genética Humana 31
Organización de los genes de las Histonas
Genética Humana 32
Familias multigénicas organizadas en clusters
Tabla 7.9
Genética Humana 33
Genoma Nuclear
Organizaciónde lasfamilias degenes segúnsudistribuciónen el genoma
Únicocluster
En tandem: ARNr (alta similitud en secuencia y función)
Agrupación cerrada: dispuestos más separados, pero semantienen en gral bajo un mismo sistema regulador, (altasimilitud en secuencia y función).
Grupos compuestos: Presencia de genes no relacionados(ej.: complejo HLA).
Múltiplesclusters
Organizados en más de una región en el genoma.
Alta similitud: ARNr
Baja similitud: poseen alta homología dentrode cada cluster pero baja entre ellos. Ej. Flia deglobinas.
Familiasde genesdispersos
No poseen una relación obvia, se presentan solitariosen distintos cromosomas.
Originados a partir de 2 genomas distintos.
Originados por una antigua duplicación delgenoma o región del gen. Ej. flia PAX
Originados por retrotransposición
Genética Humana 34
Familias de multigénicas dispersas en el genoma
Tabla 7.9 b
Genética Humana 35
Genoma Nuclear
Genética Humana 36
Genoma Nuclear
Copiasdefectivas degenes
Pseudogenes
Procesados
No-procesados
Genes truncados yfragmentos de genes
Pseudogenes: Copia no funcional de la mayoría o todo el gen, o al menos laregión codificante.
Genética Humana 37
Genoma Nuclear
Pseudogenes
No-procesados: son copias, en gral no funcionales, de genes. Se originande copias a nivel de DNA; la pérdida de función se debe a mutaciones,que generan codones STOPs. (algunos pueden ser expresados, gene ! enel cluster de la alpha globina).
Procesados: copias no funcionales de secuencias exónicas. Provienende la integración de ADNc. Si es un transcripto de la ARNpol.II, paraque sea expresado debe integrarse cerca de algún promotor. Y si es untranscripto generado por la ARN pol. III ?
Genética Humana 38
Genoma Nuclear
Genes truncados yfragmentos de genes
Son originados por un crossover
desigual o un intercambio desigual decromátidas hermanas.
Truncado: les falta el extremo 5’ ó 3’.
Fragmento: de un gen
Genética Humana 39
Genoma NuclearEjemplos de pseudogenes, fragmentos de genes ygenes truncados en la familia HLA de clase I
20 genes, 6 se expresan (negro), 4 pseudogenes no procesados (celeste) y una variedad defragmentos de genes y genes truncados (recuadro celeste).
Genética Humana 40
Genoma Nuclear
Origen depseudogenesprocesados
Pseudogenes
No-procesados: son copias, en gral no funcionales, de genes. Seoriginan de copias a nivel de DNA; la pérdida de función se debe amutaciones, que generan codones STOPs, o pérdida de función.(algunos pueden ser expresados, gene ! en el cluster de la alphaglobina).
Procesados: copias no funcionales de secuencias exónicas.Provienen de la integración de ADNc. Si es un transcripto de laARNpol. II, para que sea expresado debe integrarse cerca dealgún promotor. Y si es un transcripto generado por la ARN pol.III ?
Genética Humana 41
Secuencias de DNA extragénicasrepetidas
yElementos transponibles
Genética Humana 42
Genoma Nuclear
Genética Humana 43
Genoma Nuclear
Secuenciaextragénica
Secuenciasrepetitivasen tandem
Megasatélites
Satélites
Minisatélites
Microsatélites
Secuenciastransponibles
LINEs
SINEs
Alu
Genética Humana 44
Genoma Nuclear
Genética Humana 45
Genoma Nuclear
Localización de las principales clases de ADN repetitivo extragénicos
Genética Humana 46
Microsatélites• Repeticiones de 1-4 bp en tandems de 150-200 bp.
• Muy polimórficas
• Dispersos en el genoma
• Homopolímeros de A ó T muy comunes
– 0.3% del genoma (10 Mb)
• Homopolímeros de G ó C muy raros
• Repeticiones de dinucleótidos CA/TG muy comunes– 0.5 % del genoma
– 1 cada 50 kb
• Expansión de repeticiones de trinucleótidos pueden ser
causantes de enfermedades
• Repeticiones de tri y tetranucleótidos son comparativamente raras
• Uso de los microsatélites? Y de los minisatélites?
Genética Humana 47
Genoma Nuclear
Genética Humana 48
Genoma Nuclear
~ 30 % del genoma !!SINE: short interspersed
nuclear elementsLINE: long interspersed
nuclear elements
LTR: long terminal repeat
Alu: 1 cada 3 kb