Genes: estructura y función

1. Dra. Mary Dominguez Genes: estructura y función

2. Información de los genes • De genes a proteínas • Proteína: • Funciones de células órganos y organismos • Interacciones con el ambiente • Conocemos secuencia del DNA, no el número de genes • Estimación 25,000 genes... ¿Un gen para cada proteína?... NO!!! • Redes de combinaciones de genes = diversidad funcional

3. Enrollamiento del DNA: formación de cromosomas

4. De genoma a proteína: amplificación de información

5. El dogma central • DNA  RNA  Proteína • Contenido de la información genética: • DNA, núcleo • Utilización de la información genética: • Síntesis de proteínas, citoplasma • Molécula enlace entre DNA y Proteínas: • RNA

6. El dogma central

7. Gen: Definición molecular • Una secuencia de DNA en el genoma requerida para la producción de un producto funcional, sea proteína o molécula de RNA

8. Gen: organización y estructura • ¿Qué incluye un gen? • Secuencia de codificación • Exones • Intrones • Secuencias adyacentes requeridas para su expresión • Producción normal de la molécula de RNA • Cantidad correcta • Lugar correcto • Tiempo correcto

9. Gen: organización y estructura • Región promotora (P) • Región codificadora (C) • Región terminadora (T)

10. Región promotora (P) • Secuencia responsable del reconocimiento de la iniciación de la transcripción • Secuencia no codificante situada en el extremo 5´del ADN

11. Región codificadora (C) • Contiene la información para la síntesis proteica • Fragmentos codificantes: Exones • Secuencia START  ATG • Secuencia STOP  TAA, TAG, TGA • Fragmentos no codificantes: Intrones • Presentes en el RNA nuclear, no en el RNAm maduro • Acumulación de intrones produce longitud excesiva del gen • Gen de la distrofina: Distrofia Muscular de Duchenne

12. Región codificadora (C): • ARN resultado de la trascripción DNA • Intrones y exones • ARN mensajero  ARN maduro • Solo exones

13. Región terminadora (T) • Secuencia responsable del reconocimiento de la terminación de la transcripción • Secuencia no codificante situada en el extremo 3´del ADN • Secuencia de residuos de Adenosina: cola poli-A • ¿Marca el final del gen?

14. Pseudogenes • Secuencias relacionadas a genes, pero no producen RNA ni proteínas • Secuencias conocidas, pero no funcionales • Tipos: • Pseudogenes que no proceden • Vestigios de la evolución • Funcionales en el pasado (genes muertos) • Pseudogenes que proceden • Formados por retro transposición • DNA formado del RNAm

15. Genes de RNA no codificadores • No todos lo genes codifican proteínas • Cromosoma 11: 200 genes codificadores de RNA • Además… • Regulación de otros genes • Papeles estructurales en núcleo y citoplasma • Control de expresión o represión de genes durante el desarrollo: • microRNA (miRNA)

16. El código genético • Relaciona la secuencia de bases en el ARN mensajero con la secuencia de Aminoácidos en las proteínas

17. Características del código genético

18. El código genético

19. Regulación de genes: Operon

20. Lac Operon: modelo E.coli

21. Herencia mendeliana Genética Clásica

22. Conceptos generales

23. Alelos • Gen  ≠ variedades  ≠ características • Distintas variedades de un gen para un carácter Gen A  color amarillo Gen a  color verde

24. Relaciones alélicas • Los genes residen en los cromosomas • Individuos diploides, pares de cromosomas homólogos • Un par de cromosomas, 2 genes para cada caracter • 2 alelos para c/ caracter

25. Genotipo vs. Fenotipo Genotipo Fenotipo Expresión observable del genoma Presentación Morfológica Clínica Celular Bioquímica • Set de alelos que constituyen el genoma de una persona Pleiotropismo: un gen anormal produce diferentes fenotipos

26. Genotipo vs. fenotipo Fenotipo Expresión externa del carácter Genotipo + Ambiente Genotipo Genes que determinan un caracter

27. Homocigosis y heterocigosis • AA • Aa • aa

28. Dominancia y recesividad ALELOS HOMOCIGOTOS AA – aa Se manifiesta carácter correspondiente al alelo ALELO DOMINANTE Siempre se manifiesta, aun en heterocigosis ALELO RECESIVO Se manifiesta SOLO en homocigosis CODOMINANCIA Se manifiesta los dos alelos ALELOS HETEROCIGOTOS Aa HERENCIA INTERMEDIA Se manifiesta mezcla de los dos alelos

29. Codominancia y herencia intermedia Herencia intermedia Codominancia

30. Representación de los genes • Si dominante: A • Si recesivo: a • Si homocigoto:AA, aa • Si heterocigoto:Aa • Si herencia intermedia: RB • Si codominante: IAIB

31. Pedigrees: Árbol genealógico • Útil herramienta Genética Medica • Ilustra miembros sanos y afectados • Grados de parentesco • Primer grado • Segundo grado • Tercer grado • “Probando” o “Propósitos” • “Propósito”

32. Simbología del árbol genealógico

33. Desórdenes de gen simple: Clasificación • Según el fenotipo • Dominante • Recesivo • Según la localización cromosómica del locus • Autosómica • En cromosomas sexuales • Ligada a X • Pseudoautosómica***

34. Primera Ley de Medel • Ley de uniformidad de híbridos en F1 • Cuando se cruzan dos progenitores puros para determinado carácter, todos los hijos de la primera generación son iguales fenotípica y genotípicamente.

35. Segunda Ley de Medel • Ley de segregación: • Los genes se encuentran en parejas y solo uno de los dos genes se transmite a la descendencia. • Los genes permanecen intactos y bien diferenciados.

36. Tercera Ley de Medel • Ley de distribución independiente • Los genes localizados en loci diferentes se transmiten en forma independiente. • Se transmite un alelo de c/loci a la descendencia.

37. Ley de distribución independiente

38. Factores que afectan el Pedigrees Penetrancia Expresividad Severidad de expresión del fenotipo en individuos con el mismo genotipo causante de enfermedad Signos y síntomas en común vs. manifestaciones diferentes • Concepto del todo o nada • 100% expresión fenotípica de un gen alterado • Si no 100%, penetrancia reducida Neurofibromatosis: penetrancia y expresividad dependientes de la edad

39. Neurofibromatosis • Herencia: Autosómica dominante • Penetrancia dependiente de la edad • Expresividad variable • Desorden de SN, ojo y piel • Mutación gen NF1 • Neurofibromina • Perdida de función

40. Neurofibromatosis • Fenotipo • Neurofibromas • Maculas café au lait • Nódulos de Lisch (iris) • Retardo mental • Tumores SNC • Desarrollo de cáncer • SNC • Musculo

41. Heterogenicidad genética

42. Heterogenicidad alelica • Causa importante de variación clínica • Un locus…. Varias mutaciones • Recesivos heterocigotos con consecuencia clínicas variables: • Cosanguinidad • Manifestación étnica • Mutación de único • Enf. Células falciformes • Fibrosis quística: • 1400 mutaciones en el alelo del CFTR • Diferentes grados de severidad • FQ Clásica • Insuficiencia pancreática • Insuficiencia pulmonar progresiva • Ausencia vas deferens • FQ no clásica

43. Herencia autosómica dominante • Fenotipo expresado en homocigosis y en heterocigosis • Si ligado a X, homocigosis y heterocigosis • Dominancia incompleta • Severidad variable • Enfermedades comunes según poblaciones • Frecuente unión entre progenitor sano y progenitor heterocigoto afectado • No salta generaciones • Patrón de transmisión vertical del fenotipo • Igual proporción ♀:♂ afectados • Relación padre-hijo de la enfermedad

44. Herencia autosómica dominante

45. Herencia autosómica dominante • Hipercolesterolemia familiar • Enf. De Huntington • Neurofibromatosis • Enf. Renal poli quística • Acondroplasia

46. Pedigrees Herencia Autosómica Dominante

47. Herencia Autosómica Dominante

48. Herencia autosómica recesiva • Manifestación solo en homocigosis • Mutaciones con perdida de función • Raras en la población • Mas frec. heterocigotos portadores que homocigotos afectados • Frec. unión entre dos progenitores portadores • Afectación de hermanos, no en progenitores • Patrón transmisión horizontal • Igual proporción ♀:♂ afectados • ¼ hijos afectados • Cosanguinidad • Aislamiento genético

49. FQ Xerodermia pigmentosum Enf. Tay-Sachs Herencia autosómica recesiva

50. Pedigrees Herencia Autosómica Recesiva