GENOMA HUMANO

GENOMA :Es el conjunto completo de informacin almacenada en el ADN, en particular en cada una de sus clulas . FUNCIONES: ALMACENAR / DUPLICAR / EXPRESAR INF.Informacin para:Protenas involucradas en el transporte de protenasProtenas involucradas en los procesos bioqumicosPlegamiento de ProtenasProtenas inmunolgicasProtenas estructural

30 ,000mRNA rRNA tRNAMicro-satliteLINESSINESDNA satliteMini- satliteGenes multicopia

ADN : 3x109 pb 41% de CG en eucromatinaCROMOSOMAS: 22 + X+Y GENES : 30000 GENOMA NUCLEAR

4Mb

180 genes HLAHeterocromatina constitutiva: 13,14,15,21,221,9,16,Y

CromosomaCantidad de DNA (Mb)CromosomaCantidad de DNA (Mb)1279131182251141073221151004197161045198178861761886716319728148206691402145101432248111448X16312142Y51

FILOGENIA1,2%3 %

De mono al hombreFusin del cromosoma 2p y 2q reduce de 24 a 23 pares de Cromosomas

DIFERENCIAS ENTRE LAS ESPECIESInversiones pericentricas: cromosomas 1 y 18Inversiones paracentricas: 4,5,9,12,15 y 16 del hombre y el chimpancsInversiones peri y paracentricas: cromosoma 16 del hombre y del gorilaHeterocromatina constitutivaa. Variaciones en la cantidad centromrica en la cuatro especies, cromosomas 1,9,16,13,15,21,22b. Diferencias en el tamao del Yc. Presencia de otras bandas5. Presencia banda telmericas terminales en cromosoma X6. Localizacin de los organizadores nucleolaresa. Humano: 13,14,15,21,22b. Chimpancs: 13,14,18,21,22c. Gorila: 13, 21,22d. Orangutn: 2p, 3p, 7q, 13,14,15 y 22

SECUENCIAS DE GENOMA NUCLEARSEGN SU FUNCION

TIPOS

DENOMINACION

CARACTERISTICAS

CODIFICANTE

Elementos Propios

Elementos accesorios

ARNr, ARNt, ARNm

Retroposones

Transposones

NO

CODIFICANTE

Funcin estructural

Funcin reguladora

Funcin desconocida

ADNsat centromerico

ADN Telomerico

Promotores

Intensificadores

Silenciadores

ADN intergnico

1. SECUENCIAS CODIFICANTES o GENES RNA

RIBOSOMICOS rRNATRANSFERENCIA tRNANUCLEAR PEQUEO snRNANUCLEOLAR PEQUEO snoRNAOTROS: MICRO-RNA miRNA

tRNArRNAmiRNAsnRNAsnoRNARNA antisentido

Unidad transcripcional de 45 S (18, 5.8 y28 S)Grupos: 30 40 repeticiones tndemLocalizado en: C 13, 14,15, 21, 22

Unidad 5S: 200 300 genes1p41-42

Genes rRNA 16 S y Genes RNA 23 S: ribosoma mitocondrial

497 GENES -- 49 familias 61 codones - 49 tRNA Codones: AU(U/C) UA(U/C AA (U/C)Loci: todos cromosomas (excepto 22 y Y) C6 residen 280 (4Mb) C1 residen genes tRNA Asn y Glu - C7 18 /30 tRNA Cys (0.5 Mb)

SnRNA ricos en uridina : U3RNA espliceosmico 44 genes snRNA U6- 16 genessnRNA U1 locus RNU1 en 1p36.1 Genes snRNA U2 locus de 6.1kb RNU2 17q21-22 (6 /+ 30 repeticiones)

GENES snoRNALocalizacin: en intronesDe copia nicas / Esparcidos

15q snoRNA presentes en la unididad transcripcional SNURF SNRPN (impronta paterna)

Guan modificaciones de bases en rRNA y snRNA U6

Sub familias:

SnoRNA caja C/D : gua metilacin 2`o-ribosa,SnoRNA H/ACA : guia la pseudouridilacin - forma seudouridina

Micro-RNA miRNA ( 22nt)300 genes miRNA (>dentro de intrones), 7 en C13 se transcriben por ARNpol II pri-miRNA --RN-asa III (DROSHA)--- pre miRNA --- RN-asaIII (DICER)--- miRNA(ncleo) (Bicatenario) 70 nt (citoplasma) 22nt

FUNCIN Reguladores antisentido Se enlazan al 3 UTR del ARMm Inhiben la traduccin

Reprimen la sntesisprotenas del gen blancoDegrada el mRNA

OTROS GENES RNA

1. Tamao del gen: variableT. del exn (

Genes de Histonas: secuencia identica86 sec. En 10 Cromosoma: 1,2,4,5,6,11,12,15,21,22 2 grupos grandes en cromosoma 6p 21.3

Genes UbiquitinasLocalizacin en varios cromosomasEn serie de repeticiones (cotranscripcin/ policistrnicos)En unidades monmeras pero unidos a otros genes Unidades de transcripcin biscitrnica

Genes muy relacionados pero no son idnticos en su secuenciaAgrupados / Consecuencia de duplicacionesCromosomas diferentesGenes HOXFamilia gnica: grupo de 10 genes en cuatro cromosomas dif.Cromosoma: 13q13-14 Xq13-22 4q11-12 5q31-33

Secuencia sin relacin fsica pero con relacin funcionalSus productos pueden ser:Subunidades de la misma protena globina 11pGlobina 16pFerritina cad. Pesada 11qCadena liviana 22q Subunidades de la misma estructura macromolecularComponentes de la misma va metablica o de desarrollo (hidroxilasas)Protenas ligando receptorInsulina 11pReceptor 19pInterferon 9pReceptor 21q

No son comunes, Son muy cercanos Utilizan marcos de lecturad.1. Organizacin gnica bidireccional. Se transcriben de cadenas opuestas:Genes de reparacin de DNAd.2. Genes superpuestos de forma parcialEjm. Genes HLA clase III

d.3. Genes dentro de genes Localizados dentro de otros genessnoRNA protenas ribosomales / protena nucleolaresIncluidos en intrones de genes grandes Ejm. Gen del factor VIII de la coagulacinGen RB1 Gen NF1

d.4. Unidades policistrnicasGrupos > de los Genes rRNAGenes UBA52 Ubiquitinas UBA80Protena ribosmica S27 / L40

OGMP: glucoproteina de mielina del oligodendrocito

e. Familia gnicasi. Familias gnicas comunes:Muestran homologa de secuencia codificante Ejm.Genes de histonas

Genes de globinas y

ii. Familia de genes que codifican protenas con dominios grandes y muy conservadosHomologa notable en regiones conservadasHomologa baja en regiones no conservadas

Ejm. Familia de factores de Transcripcin del desarrollosec conservada codifica un dominio de unin al DNA

iii. Familia de genes que codifican productos con secuencias conservadas cortasFamilia gnica de Caja DEAD = asp Glu Ala Asp Ejm. Protena que participan en el splicing Familia gnica de Caja WD: Triptofano - aspartato (4-16 repeticiones tanden)(44-66 aa)Ejm. Protenas reguladoras: Divisin celular, Transcripcin y Modificaciones de mRNA Sealamiento transmembranosoGli - HisTrp - Asp

Codifican productos relacionados desde el punto de vista funcional en sentido general y muestran dbil homologa de secuencia.Ejm. - Ig, RCT, HLA Globinas: globinas y , Mioglobia, neuroglobina Receptores acoplados a protenas G

a. Familias gnicas organizadas en un grupo nicoOrganizacin gnica tnden:Genes relacionados en secuencia y funcin Ejm: Genes RNA: (rRNA, U2, snRNA. Genes polipeptdicos: Poli-ubiquitinaGrupo cerrado: no en tnden, pueden estar Agrupados de manera estrecha y regulados por regin de control de locus nico (globinas)Individuales e idnticos en secuencia y funcinGrupo compuesto: relacin fsica, pero no en secuencia, ni en funcinEjm. HLA - Fact. Complemento srico - Hidrolasas esteroides

v.b. Familia de genes organizadas en mltiples grupos gnicosRelacionados muy de cerca o distribuidos en (uno), dos o mas sitios cromosmicosSimilitud alta o baja entre genes de diferentes gruposEjm Receptores olfatorios (900 unid) : 25 grupos en C20HOX (38 copias)2p, 7, 12, 17

vi. Familia de gnicas dispersasDispersos y difieren en secuencia (salvo dup)Los miembros de la familia se origina por:Genomas diferentes:isoformas de protenas mitocondriales y nuclearesDuplicaciones del gen/genomaPresentan homologa secuencial en dominiosFamilia PAXRetrotranscripcinEn los genes funcionales pueden tener intro y copia procesada funcionalcDNA natural

Pseudogenes no procesado en un grupo gnicoPueden originarse por:Duplicaciones: alteran regiones codificantes o reguladores No funcionalInserciones de secuencia de ADN complementarioTranscripto (sin sec. Promotoras) transcriptasa inversa ADNcInserciones de codones terminalesEjemplo: - globinas

Genes truncados y fragmento de genes internos en un grupo gnicomRNA HLA I

Genes de Cadena pesadaHLA I 6p21.3- 6 genes- 4 seudogenes- Copias gnicas parciales6p21.3Contiene : pseudogenes no procesados Copias de genes truncados Copias de fragmentos gnicosOrigen: Duplicaciones / entrecruzamiento desigualEjm. ARNm de HLA I

Pseudogenes no procesadosDuplicacin segmentaria.

Ej. NF1 (pericentromrico C 1 7q11.2) PKD (enf poliqustica del rin) (subtelomerico C 16p)

Pseudogenes procesados: Son mas frecuentes Caracteriza por : Truncados 5 Y Extremo 3` con poli A (ARNm) No tiene intrones Carecen de promotor (no se expresa)Ejemplos: genes B tubulina, InmunoglobulinaMecanismo de origen:

Repetidas en Tanden y dispersasDE REPETICIN EN TANDENTipos DNA: Satelite, minisatelite y microsatelitesDNA SATLITE: Sec. cientos Kb repetidas en tndemRepeticiones: simple(1-10 nt) / Complejas (>10 nt)10 al 15% de secuencias repetidas del genoma.Mayormente se localiza en regin pericentromrica, tiene funcin estructural, carece de orgenes de replicacinLa menor parte de DNA Sat. est disperso por todo el genoma, tiene funcin amortiguadora de las mutaciones.II. SECUENCIAS DE NO CODIFICANTES

. DNA Sat. alfoide: : centrmerosUnidades de 171 pb longitud mll de pbMotivo: CTTCGTTGGAAACGGGA Fija protenas centromricas CENP-B:Es especfico para cada cromosoma :. DNA : 68 pbCromosomas: 13-15, 21,22,9,1, Y ADN Sat -1: 42 pb pericentromrico ADN Sat-2: 5 pb (>cromosomas) conservado

b. ADN MINISATLITE : 102 - 103 VNRT : repeticin en tnden de nmero variables Muy polimrficos, i. DNA minisatelite hipervariable:- Presente en proximidades del telmero (otros lugares)-Secuencias cortas: 9-64pb repetidas en tnden- Secuencia comn GGGCAGGAXG, constituye una secuencia seal para la recombinacin. identificacin de individuos (fingerprint)- No transcriben, excepto MUC1 en 1p codifica protena polimrfica

ii. DNA minisatlite telomrico 104

- Porcin terminal de telmeros:10-15 Kb- Secuencia repetida: 5 TTAGGG 3 repetida 2000 a 10000 veces seguidas- Su longitud vara con la edad de la clula Espermatozoide tiene 15 Kb Clula somtica 1,2 Kb Linfocitos en cultivo:normales 47 7.7 pb menos por aoS. Down 133 5.5 pb menos por ao

c. DNA MICROSATELITE: 104Muy polimorfico. Localizados x todo el genoma (60Mb)Unidades repetitivas: de 2,3 4 (

2. DNA NO CODIFICANTE REPETIDO DISPERSORetroposones y transposones

A. RETROPOSONES o SECUENCIAS INTERCALARES:10-102a. LINES: Long interspersed nuclear elements : 1- a 5-kb L1 o L1H 6.4 Kb Localizados en bandas G , 20,000 a 40,000 CopiasOrigen: ARN transcriptasa inversa ADN integra al genoma

Existen 3 familias: LINE-1, LINE-2, LINE-3Implicado en: mutaciones, recombinacin anormales tanto intra como intercromosmicosL1 C 22 transloca X gen Factor VIII Coagulacin Hemofilia6.1kb

b. SINES: Short interspersed nuclear elements Alu 150 Mb (5% del genoma humano)Sitio de restriccin 5AGCT 3 para enzima Alu I (Artrhrobacter lacteus)Existen 500000 copias de secuencias de 300 pbLocalizados en las banda REstas secuencias se originaron por retrotranscripcinARN 7SL Transcriptasa inversaADN se integra al genoma ARN: partcula seal ( participa en la sntesis de protenas)

c. Elementos parecidos a retrovirus con repeticiones terminales largas (RTL): Transposones RTLPueden ser autnomos o, no autnomos con RTLAutnomos: secuencias retrovirales endgenas(SRE)Contiene genes gap y pol proteasa, transcriptasa inversa, RNAasa, integrasaTipos: SER H (SER humana) 4.6% del genoma , > defectuosos SER H-K conserva genes retrovirales intactos SERH-K10 sufre de transposicinNo autnomos: MaLR 3.8% del genomaCarecen de gen pol y a veces del gap

Elementos repetitivos encontrados en Gen de la enzima del hgado, la oxidasa homogentistica HGO (alcaptonuria)Modific de B. Granadino, D. Beltrn-Valero de Bernab, J. M. Fernndez-Can, M. A. Pealva, y S. Rodrguez de Crdoba,

B. TRANSPOSONES: 10 102Mviles, representan 3% del genomasCodifican una transposasaSec. como retrovirus.Tienen repeticiones terminales invertidas Ejm. THE humanoMER1MER2

Bicatenario circular: 16569 pb (0,5% genoma). cien mil copiaAsa D triple heliceDos cadenas de pb diferentes: Cadena pesada H: rica en G Cadena ligera L: rica en CPosee poco ADN repetitivo, no intrones (93% codificante) Expuesto a radicales libres (por Fosforilacin oxidativa) y sistemas de reparacin son menos eficientes> frecuencia de Mutaciones

Cdigo gentico: 60 codones de sentido (61 en ncleo) 4 codones de termino (3 en ncleo)UAA, AUG, AGA , AGGGENOMA MITOCONDRIAL

GENES MITOCONDRIALES:37 genes: 28 en la cadena H 9 en la cadena L24 codifican ARN: 2 ARNr, 22 ARNt13 polipeptidos: 7 subunidades del complejo I: ND1- NAD61 subunidad del citocromo b3 subbunidades citocromo oxidasa COI-COIII 2 subunidades de ATPasa: 6 y 88 x 414 x 260 codonesGenes parcialmente solapados

MODIFICACIONES DEL CODIGO GENETICOGENETICA MITOCONDRIAL: Herencia materna Mutacin elevada Segregacin mittica

Codn Significado comnSignificado alternativoOrganelo u organismoAGAArgAltoAlgunas mitocondrias animalesAGGAUAIleMetMitocondriaCGGArgTrpMitocondria de plantasCUALeuTreMitocondria de levadurasAUUIleInicioAlgunos procariotasGUGValUUGLeuUAAAltoGluAlgunos protozoariosUAGUGAAltoTrpMitocondria, micoplasma

20%< 1%

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*La alegra de ver y entender es el ms perfecto don de la naturaleza

Albert Einstein