Biología Molecular contada a cirujanos…

…por dos cirujanos:

Dr. Iñigo Augusto PonceDr. JM Enríquez-Navascués

BIOLOGÍA MOLECULAR BÁSICA

1.- Introducción. Herencia y genética

2.- Estructura de cromosomas, DNA y genes; Transcripción y

traducción. Síntesis de proteínas y RNA funcional

3.- Control de la expresión genética

4.- Comunicación inter e intracelular. Ligandos y receptores

5.- El ciclo celular y su regulación

6.- Apoptosis. Concepto y control

G. Mendel, 1866 Clonación de “Dolly”, 1997

• H. Vries, 1900:con la Drosophila se redescubre a Mendel

• W Sutton,1910: “Teoría mendeliana-cromosómica” de la

herencia y evolución”

• C. Darwin,1858:

”Origen de las especies”

Herencia y Genética

…de naturaleza física (material) de los genes al código genético…

• El DNA de los cromosomas como

agente genético ( Avery, McLeod, 1944)

• Estructura en doble hélice del DNA (Watson y Crick, 1953)

• Kariotipo humano : son 46 cromosomas(JH Tijo, 1955)

• Código genético (tripletas: codon-Aa) (Niremberg y cols*, 1966)

Del código al genoma humano (genómica o ingienería)

• Enzimas de restricción (Meselson, 1968)

• DNA recombinante (Cohen-Boyer, 1972)

• Secuenciación de DNA (Sanger, 1976)

• Descubrimiento de los intrones (1977)

• Descripción de Oncogenes (1979)

• 1er mapa genético de una enfermedad, 1983

• Protein Chain Reaction (K.Mullis, 1986)

• Descripción de los Microsatélites (1989)

• 2004: 1er microarray (chip). Medicina personalizada

Del código al genoma humano (genómica o ingienería)

BIOLOGÍA MOLECULAR BÁSICA

1.- Introducción. Herencia y genética

2.- Estructura de cromosomas, DNA y genes; Transcripción y

traducción. Síntesis de proteínas y RNA funcional

3.- Control de la expresión genética

4.- Comunicación inter e intracelular. Ligandos y receptores

5.- El ciclo celular y su regulación

6.- Apoptosis. Concepto y control

Estructura del DNA

• Replicación

DNAp copia

del C 5’ al C 3’

Cromosomas: organización del DNA nuclear

Cromosomas: organización del DNA nuclear

• Cromosoma 2

Regiones y Bandas

• Cariotipo céls.somática (diploide, 23 pares)

• Cariotipo de cél germinal (haploide, 23 c)

•Telómero

•Brazo p (corto)

•Centrómero

•Brazo q (largo)

•Telómero

• Locus : posición de un gen • Alelo: “versión” de un gen en un locus

Síntesis de RNA y proteínas

Transcripción (RNAp y m) Traducción (RNA t y proteínas)

Estructura de un gen

Gen: secuencia de DNA*, constituida por :

exones (secuencias codificantes) e intrones (no codificantes)

• Reguladores, Promotores (inician de transcripción) y Potenciadores*

• Cada gen ocupa una posición específica en el DNA de un cromosomaConcreto (locus)

• Cada cel tiene dos copias de cada gen o alelos. Pueden ser idénticos(homocigotos) o ligeramente distintos (heterocigotos)

Transcripción (núcleo)

preRNAm

• Splicing• Capping

• PoliA

RNAm

Traducción (citoplasma)

preRNAm

RNAm

Ribosomas : Traducción y síntesis de proteínas

…pero los genes también sintetizan otras macromoléculas como RNA funcionales…

BIOLOGÍA MOLECULAR BÁSICA

1.- Introducción. Herencia y genética

2.- Estructura de cromosomas, DNA y genes; Transcripción y

traducción. Síntesis de proteínas y RNA funcional

3.- Control de la expresión genética

4.- Comunicación inter e intracelular. Ligandos y receptores

5.- El ciclo celular y su regulación

6.- Apoptosis. Concepto y control

Regulación de la expresión genética

• Activación de un grupo determinado de genes. ON / OFF

-Desarrollo (embriogénesis)

-Diferenciación, morfogénesis (organogénesis)

-Proliferación: división/ quiescencia/ apoptosis (momento preciso)

• Secuencias codificantes de productos funcionales

• Secuencias reguladoras

• Respuesta a señales externas

La regulación es un fenómeno complejo…

Regulación de la expresión genética

2 Factores de transcripción

1 Cromátides(epigenéticos)

5Activación proteínas(chaperonasproteosomasubiquitinas.

… )

4Traducción( microRNA)

3

Splicing /

/ capping

del RNAm

Factores de transcripción

Factores de transcripción

DNA-binding proteins:

HTM, motif helix-turn-helix

HLH, motif helix-loop-helix

Leucine zipper

Zinc finger

1.-

2.-

3.-

BIOLOGÍA MOLECULAR BÁSICA

1,.- Introducción. Herencia y genética

2.- Estructura de cromosomas, DNA y genes; Transcripción y

traducción. Síntesis de proteínas y RNA funcional

3.- Control de la expresión genética

4.- Comunicación inter e intracelular. Ligandos y receptores

5.- El ciclo celular y su regulación

6.- Apoptosis. Concepto y control

Oye !!! Quetienes que proliferar

Necesitamos! glucosa!

Hey !!! ¿Podrías migrar?

¿Porqué nos toca siempre a nosotras suicidarnos antes?

Comunicación (señalización) intercelular

Comunicación (señalización) intercelular

LIGANDOS

• Hidrófilos Péptidos; Aa’sNucleótidosProteínas; CK’s

• HidrófobosEsteroidesTiroxinaVit D

• GasesONCO

RECEPTORES

• transmembrana

• citoplasmáticos/ nucleares

CytoplasmaticNuclears

Receptors R

R

Comunicación (señalización) intercelular 1.-

2.-

adenilciclasa

Ca++AMPc

(2os mensajeros)

PK, Protein Kinasa

sek

meek

Cytokine

TranscriptionAltered gene expresion

Fosfolipasa C

α, β, γ

Kinasas casquade

Grb2 sos

RAS

RAF, MEKJNK, MYC…

Cytoplasmamachinery

Receptores de superficie (MC)

1.- a. canales iónicos 2.- a. proteína G 3.- acoplado a enzimas

Señalización intracelular

BIOLOGÍA MOLECULAR BÁSICA

1.- Introducción. Herencia y genética

2.- Estructura de cromosomas, DNA y genes; Transcripción y

traducción. Síntesis de proteínas y RNA funcional

3.- Control de la expresión genética

4.- Comunicación inter e intracelular. Ligandos y receptores

5.- El ciclo celular y su regulación

6.- Apoptosis. Concepto y control

Ciclo celular

Ciclo celular

Estado Fase Descripción

Quiescente G0 Reposo

Interfase G1

SG2

Crecim. CheckDNA replicaciónCrecim. Check

Mitosis M División celular

G1: (+) GF’s ; (-) intercells contacts

G2: protein and mRNA syntesis

Control o regulación del ciclo celular

• Moleculas reguladoras

-Ciclinas

-Ciclinas dependientes de kinasas

(CDK’s)

• Genes inhibidores

2 familias ed genes:

-CIP / KIP: P21 , P27

I-NK4a / ARF: P16

• “Checkpoints”

Reparación daño DNA

-G1 / S y G2 / M, controlado por P53

BIOLOGÍA MOLECULAR BÁSICA

1.- Introducción. Herencia y genética

2.- Estructura de cromosomas, DNA y genes; Transcripción y

traducción. Síntesis de proteínas y RNA funcional

3.- Control de la expresión genética

4.- Comunicación inter e intracelular. Ligandos y receptores

5.- El ciclo celular y su regulación

6.- Apoptosis. Concepto y control

Apoptosis

• Proceso fisiológico de supresión celular

• Apotosis vs. Necrosis

• Regulación:

- estímulos apoptóticos - ejecución de la apoptosis (caspasas) - control : prot. (Bcl, Bax, etc) de genes Bcl2

Apoptosis

“La unión de un ligando inductor de

la muerte al receptor desencadena

la señal de muerte…”