Multifactorial (poligénicos)

Patrones de Herencia

Mendeliana (monogénicos)

Extranuclear (mitocondrial y cloroplastos)

Dalia Elizabeth Ávila-Grave

HERENCIA EXTRANUCLEAR OCITOPLÁSMICA

• Organismos eucariotes contienen informacióngenética esencial separada del DNA nuclear.

• Las mitocondrias y cloroplastos contienen suspropios genomas, por lo que son exclusivamenteheredados maternamente y no de una maneraMendeliana.

• La herencia de rasgos mediante genomasextranucleares es llamada herenciaextranuclear, herencia citoplásmica omitocondrial.

Mutaciones mitocondriales causan una variedad deenfermedades humanas.

Mitocondrias se encuentran en plantas y animales y son los sitios de la fosforilación oxidativa, beta oxidación,producción de ATP, etc.

HERENCIA EXTRANUCLEAR O CITOPLÁSMICA

La mitocondria tiene dos membranas, externa: que encierra alorganelo y la interna: que está completamente plegada. Estospliegues se conocen como crestas.

La matriz interna contiene las enzimas responsables de laproducción de energía.

HERENCIA MITOCONDRIAL

Evolución Mitocondrial

Las mitocondrias y los cloroplastos derivan de una simbiosis ancestral entre una bacteria y precursores de los eucariotes modernos.

Evolución Mitocondrial

Secuencias de DNA han sido transferidas de cloroplastos a mitocondrias,de cloroplastos a DNA nuclear y de mitocondria a DNA nuclear.

Mitocondrias y cloroplastos tienen sus propios genomas

Ambos genomas son DNAs circulares y varían entamaño entre los diferentes organismos.

Sus genomas contienen algunos genes esencialespara su funcionamiento. Los genes restantesproceden del núcleo.

DNA Mitocondrial

El DNA mit. varía en tamaño:

• 5 kb en algunos protozoarios

• 16.5 kb en mamíferos

• 300 kb en algunas plantas

En el humano, existen de

100-1000 mitocondrias por

célula.

DNA del Cloroplasto

El genoma del cloroplasto es

de 100 kb y se presenta en

varios cientos de copias por

célula.

El genoma de la mitocondria y del cloroplasto rompen con reglas genéticas

La edición de RNAm (modificaciones post-

transcripcionales incluyen el cambio de C a U).

Estos genomas muestran herencias NOMENDELIANAS y UNIPARENTALES

La transmisión de rasgos asociados a organelosusualmente ocurren vía materna solamente.

Esto se debe a que el contenido citoplásmicodel cigoto procede de la madre.

HERENCIA EXTRANUCLEAR

* Mide 16,569 pb

* Se encuentra en la matriz mitocondrial

* De dos a tres moléculas de DNA/mitocondria

DNA

Ribosomas

Membrana

interna

Matriz

Crestas mitocondriales

DNA MITOCONDRIAL HUMANO

DNA

Ribosomas

Membrana

interna

Matriz

Crestas mitocondriales

Características genéticas del DNA mitocondrial humano

•DNA circular de doble cadena: 1rica en G y otra en C

•Contiene 37 genes; entre susproductos se encuentran 13polipéptidos vitales en la cadenarespiratoria, 2 RNAr y 22 RNAt,todos ellos implicados en la síntesisproteica mitocondrial.

Características genéticas del DNAmitocondrial humano

•El código genético es similar alcódigo nuclear, pero el DNAmt poseevarios rasgos distintivos relacionadoscon su tamaño:

•Es muy compacto

•No posee intrones ni histonas

•Las regiones codificantes deproteínas se encuentran de maneraintercalada con genes de RNAt

•Únicamente aprox. el 7% delDNAmit es no codificante

GENOMA MITOCONDRIAL

•Durante la formación del cigoto, elespermatozoide contribuye con su genomanuclear, pero no con su genoma mitocondrial.

•Sólo el óvulo contribuye con su DNAmt al cigoto.

HOMOPLASMÍA Y HETEROPLASMÍA

•En un individuo sano, el DNAmt en cada célula o tejido es genéticamente idéntico y de denomina homoplasmía.

•A la coexistencia de DNAmt normal y mutado en una célula se le llama heteroplasmía.

GENOMA MITOCONDRIAL

•El DNAmt se vincula con un alto índice demutaciones, especialmente en regionescodificantes, esto puede deberse a variosfactores:

•Elevada exposición del DNAmt a radicales libres

•Ausencia de histonas protectoras del DNA

•Reparación menos eficiente, ya que carece delmecanismo de reparación por escisión de bases.

GENOMA MITOCONDRIAL

La herencia mitocondrial es exclusivamentematerna. Los hijos (mujeres y hombres) puedenestar afectados por igual, pero sólo las mujerespueden transmitirla a su descendencia.

HERENCIA MITOCONDRIAL

Enfermedades Mitocondriales

Una clase muy diversa de desórdenes

Se caracterizan por una carencia de energía, la cual se refleja en la célula.

Gran variedad de enfermedades en términos de

órganos afectados

edad de aparición

severidad

tasa o velocidad de progresión

¿ Cuáles órganos pueden afectarse ?

Músculos Hipotonía, debilidad, calambres

Cerebro Retardo en el desarrollo y/o mental, demencia

Nervios Dolor neuropático, desmayos

Riñón Disfunción tubular

Corazón Defectos en la conducción, cardiomiopatías

Hígado Hipoglucemia, falla hepática

Ojos Neuropatía óptica

Oídos Pérdida auditiva

Páncreas Diabetes

Sistémico Pérdida de peso, fatiga, problemas respiratorios

EJEMPLOS DE ENFERMEDADES MITOCONDRIALES

Epilepsia mioclónica con fibras rojasrasgadas (MERRF)

Contracciones musculares, ataques de epilepsia,ataxia cerebral y miopatía con fibras rojasrasgadas.

La mayoría de los pacientes tienen unamutación puntual A8344G en el gen tRNALys.Están descritas otras dos mutaciones en elmismo gen, una en la posición 8356 y la otraen 8363.

Neuropatía, ataxia y retinitis pigmentosa(NARP)

Mutación puntual T8993G en el gen de lasubunidad 6 de la ATPasa.

Se caracteriza por una alteraciónmultisistémica que incluye retraso en eldesarrollo, retinitis pigmentosa, demencia,convulsiones, ataxia, debilidad de miembrossuperiores y neuropatía sensorial.

Neuropatía óptica hereditaria de Leber(LHON).

Pérdida de la visión. Se presenta por lo comúnentre los 18 y 30 años de edad. Existe neuropatíaperiférica o anormalidades cardiacas.

•Las tres mutaciones primarias se ubican en genesque codifican subunidades del complejo 1.

* G3460A en ND1

* G11778A en ND4

* T14484C en ND6.

Miopatía y Cardiopatía En 1993, Zeviani ycols.

Mutación del nt 3260 en el gen tRNALeu(UUR) enuna familia.

La actividad de la creatincinasa y la concentraciónde ácido láctico estaban elevadas.

Los análisis bioquímicos indicaron una deficienciacombinada de los complejos I y IV.

El DNA mit humano está formado moléculas circulares de 16569 pb y su genética se caracteriza por:

Herencia materna

Alto índice demutación

Umbral de expresión.