NIVELES DE ORGANIZACIÓN DEL DNA

MARIA CRUZ BRICEÑODTPO ACADEMICO MORFOLOGIA HUMANA FFCCMM.

UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO

DNA HUMANO

•DNA NUCLEAR: 99.9995 %

•DNA MITOCONDRIAL: 0.0005 %

DNA NUCLEARPares de base:3,2x109 pb (≈1.5 cm)

DNA : 3 % Codifica 97% No codifica

Cromosom as: 22 - X - Y ( 50 – 263Mb)

juegos de cromosomas por célula (óvulo/espermatozoide/ eritrocitos)

Se visualizan por: Bandeo / hibridación con sondas fluorescentes

LOS CROMOSOMAS

Son albergados en núcleos de 6 µm

Son homólogos / no homólogos (XY)

Conforman el cariotipo

Revelan perdidas o desplazamientos

Contienen genes: 25000

1 nt = mm

Genoma = 3200 Km

DNA NUCLEARCaracterística Genoma Humano

Longitud 3,2 x 109

Número de genes Aprox 25000

Gen mas grande 2,4 x 106

Tamaño medio de un gen 27000 pn

Nº mínimo de exones por gen 1

Nº máximo de exones por gen 176

Promedio de exones por gen 10,4

Tamaño de Exón mas grande 17,106 pn

Tamaño promedio de los exones 145 pb

Nº de pseudogenes Mas de 20000

% de DNA en exones 1,5 %

% de DNA altamente conservado 3,5 %

% de DNA altamente repetida 50 % aprox.

CARACTERISTICAS

Secuencias codificadoras en porcentaje pequeñoSecuencias No codificadoras; cortas , móviles , inestables en la evolución

CARACTERISTICASTamaño de los genes : 27000 pb en promedio Contienen:

Exones IntronesSecuencias reguladoras

Tienen miles de pnActiva/desactiva genes en: - Momento preciso - Nivel apropiado - Célula específica

CARACTERISTICASPresenta secuencias Conservadas

1/3 Secuencias Codifican proteínas2/3 Secuencias conservadas no codificantes

Lugares de unión a proteínas reguladorasSecuencias que producen ARNDe función desconocida

NIVELES DE ORGANIZACIÓN DEL DNA: CROMOSOMAS

INTERFASICO Se duplica Se empaqueta 500 veces

MITOTICO Se separa y reparte a

células hijas Se empaqueta 10000

veces

ELEMENTOS DEL CROMOSOMA

EMPAQUETAMIENTO DEL CROMOSOMA (DNA)

MODELO DE EMPAQUETAMIENTO

Proteínas

Histonas

No histonas

15 cm.

1,5 cm

0,3 cm..

50 μm condensado

1/3000

CROMOSOMA 1

Condensado

1/10000

NUCLEOSOMA

CROMATOSOMA DNA ESPACIADOR

80 pb

NUCLEO DEL NUCLEOSOMADNA 147 pb

1,7 vueltasHistonas: H2A , H2B, H3, H4

H1

CROMATINA 11 nm

147•DNA interfásico 30nm

Nucleosomas 11 nm

NUCLEOSOMA

HISTONAS: Proteínas pequeñas / Sec. Conservadas

Estructura: dominio de pliegue – colas terminales

PRINCIPALES PROTEINAS DE LAS HISTONAS

HISTONA PM N° DE AMINOÁCIDOS

% DE LISINA + ARGININA

H1 22500 244 30.8

H2A 13960 129 20.2

H2B 13774 125 22.4

H3 15273 135 22.9

H4 11236 102 24.5

EMSAMBLAJE DE LAS HISTONAS

NÚCLEO DEL NUCLEOSOMA

- 142 enlaces de hidrogeno entre esqueleto de aa esqueleto fosfodiester ADN

- Interacciones hidrofóbicas

- Uniones salinas

POSICIÓN DE LOS NUCLEOSOMAS

ESTÁ DETERMINADO POR:

•Secuencia del DNA

•Presencia y naturaleza de proteínas unidas al DNA

DINAMICA DE LOS NUCLEOSOMAS

Determinado por:

a. Complejos remodeladores de la cromatina dependientes de ATP

b. Proteínas con carga negativa y chaperoninas

Consecuencia:

Permite el acceso de otras proteínas al DNA nucleosómico en especial los implicados en: Expresión de los genes Replicación Reparación del DNA

a. Complejos remodeladores de la cromatina dependientes de ATP

b.Proteínas con cargas negativas – chaperoninas

Catalizan el recambio de H2A-H2B

a. Complejos remodeladores de la cromatinaMecanismo cíclico de rotura y la reorganización de los nucleosomas

Varios ciclos permiten el desplazamiento del nuclosoma

FIBRA CROMATINICA DE 30 nmLos nucleosomas se empaquetan uno sobre otro y adoptan posiciones en las que el DNA se encuentra mas condensado : mosaico fluido

Modelos:

a. Zig-Zag depende de DNA espaciador y proteínas.

b. Solenoide

Las interacciones nucleosoma –nucleosoma está dada por:Colas de histonas del nucleosoma

Histona H1 Son histonas de enlace Mas grandes y menos conservadas Provocan cambio de sentido del DNA

La fibra de 30 nm es menos uniforme ------ es dinámica

Regiones que se despliegan y se vuelven a plegar

Son regiones en transcripción en forma extendida

REGULACION DE LA ESTRUCTURA DE LA CROMATINA

• Diversas estructuras de cromatina en diferentes regiones del genoma• Herencia de las estructura cromatínicas:

Modelos de cromatina

HETEROCROMATINA

• Mas condensada• Concentrada en

telómeros, centrómeros• Mas del 10 % del genoma

de una célula• Pobre en genes • Resistente a la expresión

génica• Tipos; Constitutiva,

facultativa

EUCROMATINA• Menos condensada

– Mayormente en 30 nm lazos de 50 – 100 kb

– 10 % se presentan en estado menos condensado 10nm

b. Modificaciones covalentes de las histonas

Lugares de modificación:

• En las colas N- terminales de las histonas

Cambios:

Acetilación

Metilación

Fosforilación

Ubiquitinacón

Modificaciones en cadenas laterales en el núcleo nucleosómico

Enzima: transferasas

CONSECUENCIASAfectan la estabilidad de la fibra de 30 nm y estructuras superioresAtraer proteínas específicas que empaquetan / dan acceso al DNA

Facilita el acceso de DNA, facilita el ensamblaje de •ARN polimerasas•FT

Facilita el acceso de proteínas para empaquetar la cromatina

CROMATINA Y VARIANTES DE HISTONAS

•Histonas variantes• Se sintetizan en interfase•Se insertan en cromatina ya formada -- requieren de complejo remodelador- chaperoninas

HISTONA VARIANTE FUNCION

H3 H3.3 Activación transcripcional

CENP-A Centromérica, ensamblaje del cinetocoro

H2A H2Av Reparación y Recombinación del DNA

H2Az Expresión génica, segregación cromosomica

macroH2A Represión transcripcionalInactivación del cromosomas X

Modificaciones de variantes de Histonas variantes de Histonas produce código de histonas

Señalizan:Cromatina recién sintetizadaCromatina dañada y que necesita repararseCuando y como debe darse la expresión génica

Complejo de lectura del código

La modificaciones de H3 tiene significado específico

Complejo Lector-EscritorComplejo Lector-EscritorCambios expansivos en la cromatina

Barrera de expansión del complejo Barrera de expansión del complejo lector-escritorlector-escritor

ATPATP

ADPADP

HP1

9K-M

Onda expansiva de condensación de la cromatinaOnda expansiva de condensación de la cromatina

HETEROCROMATINA CENTROMERICA

ADN satélite α (Sec. Repetidas de 171 pb)

PROTEINAS

Histonas: metiladas poco acetiladas : Variante H3 o CEN-P A

Proteínas específicas para el centrómero --- CINETOCORO

CROMATINA CENTROMERICA – VARIANTES DE HISTONAS

CENP-A : Variante de H3Forma el nucleosoma específico del centrómero en levaduras Interacciona con proteínas específicas que lo unen al microtúbulo del cinetocoro

Centrómero en eucariotas complejos: humanoDNA satélite ó si DNA satHeterocromatina

Forman espontáneamente

El centrómero está definido porensamblaje de proteínas

ORGANIZACIÓN DE LA CORMATINA DEL CENTROMERO HUMANO

Contiene H3 NormalVariante de H3

CENP-A

CENP-A

CENP-A

H3

H3

H3

MODELO DE LA HERENCIA DE CROMATINA CENTROMERICA

Secuencias tiene la capacidad de recordar el estado de un gen, y se transmite asiHetocromatina mantiene la proteina:polycombque silencia a los genes

El empaquetamiento de DNA se da en una amplia variedad de diferentes estructura de cromatina

CROMATINA 300 nm

MAR o SAR

DEPENDE DE:

•SECUENCIAS DE UNIÓN AL SCAFFOLD Ó SECUENCIAS DE UNIÓN A LA MATRIZ

•PROTEINAS NO HISTONAS

- Condensinas (familia SMC )

- Topoisomerasa II

50000 – 200000 pn

CROMATINA INTERFASICA

Dominios cromosómicos

• Ocupan un territorio

La flourescencia revela

• Regiones ricas en genes• Regiones sin genes• Regiones intermedias

Distribución heterogénea de la cromatina:La posición de un gen en el interior del núcleo cambia cuando se expresa intensamente

Los genes se desplazan a regiones ricas en proteína necesarias para su expresión

Los genes se desplazan a regiones de silencio génico

CROMATINA 700 nm y 1400 nm

Cada molécula de DNA está organizada en bucles de cromatina (300 nmn) que procede de un esqueleto central

PROTEINAS DE LA CONDENSACION DEL CROMOSOMA MITOTICO

Condensinas :

• Utilizan ATP

•Complejos proteicos de dímeros de SMC

•SMC forman bisagras que se une al DNA

•Un dímero por cada 10000 nt de DNA

Proteínas de unión al SAR o MAR: Regiones asociadas a la matriz

Funciones del empaquetamiento de la cromatina

•Condensa el ADN individualizando las cromátidas

•Protege las frágiles moléculas de DNA cuando se separan

•SEGÚN EL GRADO DE REPETICION

SECUENCIA DE NUCLEOTIDOS DEL ADN

SECUENCIAS DE DNA

• SEGÚN EL GRADO DE REPETICIÓN

I DE ALTA REPETICIÓN:

II. DE MODERADA REPETICIÓN

III. DE SECUENCIA ÚNICA

1. ADN SATÉLITE: 106 repeticiones en tanden

ADNsat. Alfoide : >centrómeros, < disperso en el genoma

Cientos de Kb repetidas de: 4-171 pb

Motivo de 17 bases: CTTCGTTGGAAACGGGA, es reconocido por proteínas CENP-B

ADN : 68 pb: Cromosomas: 13-15, 21,22,9,1, Y

ADN Sat -1: 42 pb pericentromérico

ADN Sat-2: 5 pb

I. SECUENCIAS DE DNA DE ALTA REPETICIÓN

DNA sat

1. Retroposones:10 – 102 LINES:(L1) 6.4 Kb , bandas G

SINES(Alu)150 Mb

Pseudogenes: en familia de Globinas

2. Transposones: 10 – 102 THE humano

3. Familias génicas: 102 copias F. clásicas: ARNr, ARNt, Histonas

Superfamilias: HLA, Receptores de

células T, y hemoglobinas

4. ADN telomérico: 104

5.ADN minisatélite (VNRT): 102 - 103

6. ADN microsatelite: 104

II.SECUENCIAS DE DNA DE MODERADA REPETICION

3. ADN DE SECUENCIA UNICA

Codifican polipéptidos para

Enzimas

Hormonas

Receptores

Proteínas estructurales

Proteínas reguladoras

DNA intergenico, no repetido, función desconocida

El El acido desoxirribonucleicoacido desoxirribonucleico es la molécula que almacena la es la molécula que almacena la información de las células.información de las células.

La información contenida en La información contenida en ADNADN se expresa en se expresa en proteínasproteínas. .

Cuando se produce Cuando se produce alteraciones en el ADNalteraciones en el ADN, aparecen , aparecen proteínas proteínas alteradasalteradas, con una , con una función deficientefunción deficiente o nula, lo cual produce o nula, lo cual produce

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