Regulación expresión génica: Genes Homeoticos

1. Regulación expresión génica: Genes Homeoticos 19-05-2014

2. CIENCIAS - BIOLOGÍA

7. 1. ¿Cuál de las características que posee el modelo de ADN propuesto por Watson y Crick permitió dilucidar inmediatamente la replicación de ADN? a) La direccionalidad antiparalela entre ambas cadenas que componen el ADN. b) La formación de un enlace fosfodiéster en el azúcar y fosforo. entre c) La complementariedad de bases nitrogenadas. d) La forma helicoidal de la hebra de ADN. e) Ninguna de las anteriores.

8. 1. ¿Cuál de las características que posee el modelo de ADN propuesto por Watson y Crick permitió dilucidar inmediatamente la replicación de ADN? a) La direccionalidad antiparalela entre ambas cadenas que componen el ADN. b) La formación de un enlace fosfodiéster en el azúcar y fosforo. entre c) La complementariedad de bases nitrogenadas. d) La forma helicoidal de la hebra de ADN. e) Ninguna de las anteriores.

9. 2. Si durante la replicación de ADN no se cometieran errores, tendríamos que: I.Todos los organismos vivos de una misma especie serían iguales entre sí. II.No ocurrirían mutaciones espontáneas. III.Habría menor variabilidad entre los organismos. a) I. b) II. c) III. d) I, II. e) II, III

10. 2. Si durante la replicación de ADN no se cometieran errores, tendríamos que: I.Todos los organismos vivos de una misma especie serían iguales entre sí. II.No ocurrirían mutaciones espontáneas. III.Habría menor variabilidad entre los organismos. a) I. b) II. c) III. d) I, II. e) II, III

11. ¿Cuál de las siguientes aseveraciones de la ADNpolimerasa III es incorrecta? a) La ADNpolimerasa III sólo sintetiza con dirección 3’ a 5’. b) La ADNpolimerasa III es una enzima que cataliza la reacción de polimerización de los dexosirribonucleótidos. c) Para poder replicar necesita poseer un OH libre en la pentosa. pose d) Actúa en conjunto con la ligasa y la ADNpolimerasa I para la replicación de la hebra retrasada. e) Todas las alternativas anteriores son correctas.

12. Plano segmentario Regulacion genica Genes del desarrollo Genes Homeoticos

13. Los genes homeóticos codifican proteínas que se unen al ADN y cuya función es activar a otros genes. Todos contienen una secuencia muy conservada de 180 nucleótidos, llamada caja homeótica. Ésta se traduce en una región de 60 aminoácidos dentro de la proteína que codifican, el llamado homeodominio, que permite la unión de esta proteína reguladora a la doble hélice del ADN

14. Se han identificado distintos tipos de genes con caja homeótica: los genes Hox, los genes ParaHox y los genes NK. En vegetales se han localizado genes homeóticos como los genes con cajas MADS de Arabidopsis que controlan el desarrollo floral. León Patricio Martínez-Castilla, 13407–13412 PNAS ; 2003

15. Fundamento la duplicacion genica induce a la variacion ; La nueva estructura de estos genes derivados de duplicaciones parciales y quiméricas los predispone para tomar trayectorias evolutivas distintas desde un principio es decir codifican una funcion diferente. En el caso de Arabidopsis la duplicacion genica sugiere que se originaron de un ancestro comun Sometido a presion de selección dando origen mediante eventos de duplicacion genica a nuevas Variantes de floracion en donde se invlucran los genes MADS

18. Un gen homeótico es un gen que interviene en el programa de desarrollo que determina la localización de órganos a lo largo del eje antero-posterior. La determinación del eje anterio-posterior (cabeza-cola) del embrión constituye la piedra angular del desarrollo porque proporciona un línea central a lo largo de la cual se desarrollará el resto de las estructuras.

19. dorsal anterior posterior ventral

20. Genes efectores maternos (bicoid+, nanos+) Genes pair-rules (hairy+, fushi tarazu+) Rol temporario primeros genes con patrón periódico Genes gap (hunchback+, Krüppel+) Genes homeóticos (Antennapedia+, Ultrabithorax+) Genes de polaridad segmentada (engrailed+, wingless+) Genes realizadores (connectin+) CASCADA DE REGULACIÓN DE GENES QUE CONTROLAN EL DESARROLLO DEL PATRÓN ÁNTEROPOSTERIOR EN DROSOPHILA GENES DE SEGMENTACION

22. Factores de transcripción que actúan como gradientes de morfógenos

23. DESARROLLO DORSO VENTRAL • activación de un ligando por la actividad polarizante ventral • unión localizada del ligando a un receptor distribuido por todo el huevo. actividad polarizante generada por las células foliculares ventrales transporte de la proteína dorsal (gen materno) dependiente de la activación de un receptor ventral a mayor activación del receptor, mayor cantidad de proteína dorsal. dorsal = factor de transcripción • inhibe la expresión de ciertos genes, restringiendo su expresión a la zona dorsal • activa otros genes en la zona ventral

24. dorsal proteína dorsal morfógeno ventral El fenotipo dorsal Establecimiento de la polaridad dorso-ventral y lateral larva blastodermo proteína dorsal ausente proteína dorsal presente en todo el embrión

25. Una mutación homeótica provoca la sustitución de una parte del cuerpo por una estructura cuya ubicación normal correspondería a otro sitio. En la figura, las moscas mutantes bitorax tienen un par de alas adicionales en el sitio donde normalmente debería estar unos pequeños apéndices llamados estabilizadores.

27. Cuando se comparan los genes homeóticos de la mosca con los del ratón se encuentran grandes homologías de secuencias. Esto hace pensar que durante la evolución los insectos y los vertebrados heredaron genes homeóticos desde un ancestro común.

29. control de la expresión genes realizadores proteínas secretadas de señalización intracelular otros factores de transcripción moléculas de adhesión celular Etiquetas moleculares que indican las estructuras que se formarán en cada segmento. Su expresión depende la expresión correcta de los genes anteriores en la cascada. GENES HOMEOTICOS • Especificación de los rasgos particulares de cada segmento Patrón regional de expresión Combinación de genes + mosaico de células que expresan cada gen • Inicio de la transcripción previo a la formación de blastodermo. • Activados por genes gap. • Permanecen activados durante todo el desarrollo, hasta la etapa de pupa. • Interacción entre ellos. • genes homeóticos = factores de transcripción= Proteina que se une al ADN Y regulan • La expresion de genes desde el nucleo. Se activan por señales citoplasmaticas.

30. Están agrupados en el 3° cromosoma en dos regiones. Complejo Antennapedia: parasegmentos anteriores Complejo bithorax: parasegmentos posteriores 3’ Complejo Antennapedia Complejo bithorax 5’ lab+ Dfd+ Scr+ Antp+ Ubx+ abd-A+ Abd-B+ Localización cromosomal y dominios de expresión de los genes homeóticos en Drosophila Complejo Antennapedia labial+ (lab+) Deformed+ (Dfd+) Sex combs reduced+ (Scr+) Antennapedia+ (Antp+) Complejo Ultrabithorax Ultrabithorax+ (Ubx+) abdominal A+ (abd-A+) Abdominal B+ (Abd-B+)

31. Evolución del complejo homeobox Unión del homeodominio al DNA Secuencia aminoacídica de los homeodominios

32. Comparación entre los genes homeobox de Drosophila y de ratón • Ubicación coincidente con el orden físico real dentro de los cromosomas. • Los genes pueden ser alineados, de modo que cada columna representa una subfamilia con los genes de mayor similitud entre sus homeodominios.

33. Transformaciones homeóticas en ratones KO para Hoxc-8 Ratón normal (26 vértebras): • 7 vétebras cervicales • 13 (8-20) v. torácicas con 8 costillas, la última flotante • 6 (21-26) v. lumbares Ratón KO: • la vértebra 21 v. Torácica • la costilla 8 está unida al esternón • aparición de un elemento extra en el esternón para la uníón de la costilla 8

34. Expresión de XlHbox 1 • renacuajos • acumulación de la proteína en el tronco anterior Inyección de anticuerpos anti- XlHbox 1 El embrión carece de la parte anterior de la médula espinal. En su lugar, se desarrolla cerebro posterior. La ausencia de la proteína XlHbox 1 causa la transformación hacia estructuras anteriores

35. Ratón normal: proatlas base del occipital + vétebra cervical prevértebras C1 y C2: atlas, densa y eje Ratón que sobreexpresaHoxa-7: proatlas vértebra. no hay eje, ni densa y aparece un disco intervetebral extra La sobreexpresión de genes homeóticos produce un fenotipo característico de estructuras posteriores Desarrollo de las vértebras cervicales

36. ¿Qué es un gen homeótico?

37. control de la expresión genes realizadores proteínas secretadas de señalización intracelular otros factores de transcripción moléculas de adhesión celular genes homeóticos = factores de transcripción

38. condrocitos miocitos hepatocitos Jerarquía de adhesividad Hipótesis de adhesión diferencial

39. LAS CÉLULAS DIFIEREN EN SU AFINIDAD POR OTRA CÉLULA moléculas de adhesión al sustrato (SAMs) membrana plasmática moléculas de cell junction moléculas de adhesión celular (CAMs) • Conectan células entre sí. • Se forman lentamente y son uniones muy estables Desmosomas Tight junctions (barrera) Gap junctions (pequeños canales que permiten el paso de señales químicas . Ej. Epitelio intestinal)

40. CAMs unión homotípica heterotípica membrana citoplasmática dominio de unión proteína de citoesqueleto citoplasma proteína linker dominio citoplasmático dominio transmembrana • tipo inmunoglobulinas (NCAM) • cadherinas (dep. de Ca2+) • lectinas y enzimas

41. IMPORTANCIA DE LOS LIMITES • prevenir la mezcla de diferentes tipos celulares. • disminución de la transferencia de señales en tipos celulares contrlolados por distintos genes. • líneas con una adhesión celular altamente reversible para facilitar los movimientos morfogenéticos. MOVIMIENTO MORFOGENÉTICO • “tironear” hacia los nuevos sitios • despegarse del sitio de adhesión anteriror • adhesión al nuevo sustrato • acoplamiento del citoesqueletos al sitio de adhesión

42. genes selectores señales intracelulares control transcripcional señales intracelulares genes de las CAMs morfogénesis movimientos celulares síntesis de CAMs adhesión célula-célula interacciones entre CAMs otras células

43. Plásmido reportero: CAT + promotor y enhancer de NCAM Plásmido efector: Hoxb-8 y Hoxb-9 Las CAMs son controladas por genes Hox Las CAMs controlan la expresión de genes

44. proteínas fibrilares forman mallas Glicoproteínas glicosaminglicanos (azúcares) colágeno Fibronectina laminina otras unidos a un core proteico proteoglicanos solos gran carga negativa atraen moléculas de agua gel MATRIZ EXTRACELULAR Materia intersticial ssintetizada por las células y secretada por exocitosis • sostén. • influye en diversas funciones celulares (división, movimiento, diferenciación). • reservorio de factores de crecimiento. • actúan como factores de crecimiento.

45. RECEPTORES ¿Cómo se entera la célula del tipo de ECM que la rodea? proteoglicanos diversas proteínas integrinas - héterodímeros - - proteínas trans-membrana  CAMs - secuencia de las moléculas de la ECM que reconocen: RGD Las células expresan diferentes repertorios de receptores y están expuestas a variadas ECMs a lo largo del desarrollo Adhesión diferencial

46. genes selectores señales intracelulares control transcripcional señales intracelulares genes de las SAMs morfogénesis movimientos celulares síntesis de SAMs adhesión célula-ECM fibroblastos 3T3 cotransfectados síntesis de ECM factores de crecimiento Plásmido reportero: CAT + promotor y enhancer de tenascina otras células Plásmido efector: Hox a-6

47. Hiperplasia: incremento en la masa, por división celular Muerte celular Hipertrofia: incremento en la masa,sin división celular Distrofia CRECIMIENTO Cambio en la masa del organismo Crecimiento por adición de matriz extracelular Regulación interna: crecimiento potencial genotipo historia previa del desarrollo externa factores de crecimiento: acción local, parácrina o autócrina hormonas: producidas en glándulas endócrinas y transportadas por sangre

48. + determinantes intrínsecos de crecimiento - moléculas promotoras Balance entre señales positivas y negativas CRECIMIENTO moléculas inhibitorias

49. ¿Para qué sirven los límites? ¿Cuáles moléculas son claves en el establecimiento de los mismos?