Tema 12 El cromosoma eucariótico

1. Tema 12 El cromosoma eucariótico

2. El cromosoma eucariótico • Relación existente entre el DNA, las histonas y la cromatina • Niveles de empaquetamiento del DNA en los cromosomas • Diferencias entre eucromatina y heterocromatina • Bandeos cromosómicos y su relación con la compactación del DNA • Función y estructura de centrómeros y telómeros • El paisaje genómico: la complejidad de las secuencias del DNA eucariótico

3. La célula eucariota En un principio, el material genético se identifico como una masa densa y granular denominada cromatina: reacción con ciertas tinciones – Material oscuro, coloreado.

4. La célula eucariota Durante la división celular la cromatina se compacta en unidades discretas, los cromosomas. El ciclo celular consta, básicamente, de dos fases: Interfase Mitosis Actividad celular sintética y núcleo discreto Huso acromático Cada célula hija posee dos copias de cada cromosoma (homólogos)

5. Empaquetamiento del DNA Una de las características comunes de la organización del material genético es su alto grado de compactación: masa compacta que ocupa un espacio bien delimitado. El genoma humano tiene unas 3.000 megabases (1-2m) y un núcleo ocupa unas 6µm.

6. Empaquetamiento del DNA Doble hélice Nucleosoma (Octámero de Histonas) Solenoide (Histona H1) • Composición del Cromosoma • (Cromatina) • Proteínas : básicas -> histonas • ácidas -> no histonas (~30%) • DNA • RNA (1%) • Tasa de empaquetamiento: 1:50.000-100.000

7. Empaquetamiento del DNA

8. Empaquetamiento del DNA

9. Empaquetamiento del DNA Existe una matriz proteica que forma el esqueleto del cromosoma.

10. Empaquetamiento del DNA Las fibras de DNA se unen al esqueleto en sitios específicos denominados MARs (o SARs)

11. El cariotipo humano y de ratón Bandas cromosómicas (Bandas G) Los genes tienden a localizarse en las regiones entre bandas (>%G-C)

12. Centrómero y telómero • Telómero • Elemento de DNA que sella los extremos de los cromosomas y les confiere estabilidad. • Integridad estructural • Asegura la replicación de los extremos del cromosoma • Papel en el apareamiento cromosómico y la arquitectura tridimensional del núcleo • Envejecimiento celular y cáncer Centrómero Elemento de DNA responsable de la segregación en mitosis y meiosis (no distingue entre cromosomas). Está compuesto de proteínas de unión a los microtúbulos y puede poseer gran cantidad de DNA repetitivo

13. El Telómero El problema de la replicación de los extremos cromosómicos

14. El Telómero

15. El Telómero Estructura del tapón telomérico

16. El Telómero Síndrome de Werner Mutación en el gen WRN, que codifica una helicasa que participa en la estructura del tapón telomérico

17. 717 617 429 532 683 508 406 413 427 717 601 641 206 356 328 664 443 160 727 286 277 139 45 13 / 11 / 2008 Los números del genoma humano Total de genes estimado20.000-25.000 Genes identificados19073 Genes secuencia conocida 12527 Descripción fenotípica 374 Otros 6172 Genes mitocondriales 37 1097 Genes con localización física11419 Genes localizados por cromosoma

18. Característica Mediana Promedio Tamaño muestra Tamaño exones 122 bp 145 bp 43.317 Número exones 7 8.8 3.501 Tamaño intrones 1.023 bp 3.365 bp 27.238 3’ UTR 400 bp 770 bp 689 (crom. 22) 5’ UTR 240 300 463 (crom. 22) Secuencia codificadora 1.100 bp 1.340 bp 1.804 (CDS) 367 aa 447 aa Extensión genómica 14 kb 27 kb 1.804 Características de los genes humanos que codifican proteínas.

19. Los genes humanos varían enormementeen tamaño y cantidad de exones

20. La densidad de genes no es homogénea Región del HLA de tipo III en el cromosoma 6p21.3 Gen de la distrofina en el cromosoma Xp21

21. La densidad génica se correlaciona con el bandeo cromosómico 6p21.3 Xp21 BANDAS G • oscuras • Comparativamente ricas en AT • Insensibles a la DNAsa • Condensación temprana en el ciclo celular • Replicación tardía • Baja densidad génica • Ricas en secuencias repetidas • Claras • Comparativamente ricas en GC • Sensibles a la DNAsa • Condensación tardía en el ciclo celular • Replicación temprana • Alta densidad génica • Pobres en secuencias repetidas

22. Aunque es raro, existen genes solapados y anidados A) Región del HLA de tipo III en el cromosoma 6p21.3 B) Intrón 26 del gen de la neurofibromatosis tipo 1

23. El tamaño de los genomas No existe una buena correlación entre el tamaño del genoma y complejidad genética Existe una tamaño mínimo del genoma necesario para incrementar la complejidad Se detecta una gran variación en el tamaño del genoma dentro de un mismo phylum

24. Secuencias de DNA repetitivas Generalmente, los genes son codificados por secuencias únicas de DNA Los genomas más grandes dentro de un mismo phylum no contienen necesariamente más genes Una gran parte del ADN repetitivo puede proceder de los elementos transponibles

25. Contenido en repeticiones del genoma humano • Derivados de elementos transponibles • Pseudogenes procesados • Repeticiones de secuencias sencillas • Duplicaciones segmentales 10-300 kb • Bloques de secuencias repetidas en tándem (centrómeros, telómeros,...) • Derivados de trasposones

26. Contenido en repeticiones del genoma humano Elementos H. sapiens D. melanogaster C. elegans A. thaliana LINE/SINE 33.40% 0.70% 0.40% 0.50% LTR 8.10% 1.50% 0.00% 4.80% DNA 2.80% 0.70% 5.30% 5.10% Total 44.40% 3.10% 6.50% 10.50%

27. ORGANIZACION GENERAL DEL GENOMA HUMANO GENOMA NUCLEAR GENOMA MITOCONDRIAL genes y secuencias relacionadas 25% ADN extragénico 75% No codificante 22.5% Moderada o altamente Repetido 30% Secs. únicas o bajonúmero de copias 45% Codificante 2.5% Repetidos en tándem o agrupados 18% 35000 genes proteínas 500 RNA funcionales Repetidos dispersos 12% Satélite 4 genes rRNA Cortos (SINEs) Largos (LINEs) Minisatélites >40 tRNA Microsatélite >500 otros RNA funcionales Intrones, secuencias no traducidas Pseudogenes Fragmentos génicos