Transcript ORGANIZAREA ADN ÎN CELULĂ

ORGANIZAREA
MATERIALULUI GENETIC
Din punct de vedere funcţional se disting trei
niveluri de organizare a materialului genetic:
-genic
-cromozomial
-genomic
U.M.F IAŞI
STRUCTURA GENOMULUI UMAN
GU = un genom nuclear (complex, 99,5% ADN) +
un genom mitocondrial (simplu şi mic, 0,5%).
35.000 gene
In genomul uman există mai multe tipuri de ADN, diferite prin repetiţia secvenţelor
nucleotidice:
•
ADN nerepetitiv, (60%) este alcătuit din secvenţe unice per genom la nivelul
cromozomilor se gaseste in benzile eucromatice, la nivel genic se gaseste in exoni
•
ADN moderat repetitiv (30 %) este alcătuit din secvenţe scurte repetate de zeci şi sute
de mii de ori şi dispersate în genom. Se gaseste in:
– elemente retrotranspozabile din clasa LINE-elemente lungi de spaţiere
– elementele SINE- elemente mici de spatiere
– gene care codifica ARNr si ARNt
•
ADN înalt repetitiv (10 % din genom) este alcătuit din secvenţe foarte scurte repetate în
tandem (), de milioane de ori; ele nu sunt transcrise. Se clasifica in:
– ADN satelit din regiuni heterocromatice, pericentromerice si la nivelul telomerelor
– ADN minisatelit cuprinde secvente polimorfe si sunt localizate la nivelul telomerelor
– ADN microsatelit este reprezentat de numarul repetarilor intr-un anumit locus si cel
mai bine caracterizat este cromozomul Y.
Caracteristici
Genom nuclear
Genom mitocondrial
Mărime
3200 Mb
16,6 Kb
Număr de molecule de ADN
diferite
23 (la celulele XX) sau 24 (la
celulele XY)
O moleculă circulară de ADN
Asocierea cu proteine
Mai multe clase de histone şi
proteine nehistonice
Neasociat cu proteine
Procentul de ADN codant
10 %
97 %
Număr de gene
 35.000 gene
37gene: 13 gene structurale, 22
gene ARNt si 2 gene ARNr
Introni
Prezenţi în cele mai multe gene
Absenţi
Ereditate
Mendeliana pentru genele de pe
autosomi şi cromosomul X;
paternală pentru secvenţele de
pe Y
Exclusiv maternă
• In cromozomii
eucariotelor, ADNul reprezinta 1316 %, ARN -ul 12
-13 % iar
proteinele
histonice si non
histonice 68 -72
%.
HISTONELE
H1 - bogata in
lizina
H2A - bogata in
leucina
H2B - bogata in
serina
H3
- bogata in
arginina si cisteina
H4
- bogata in
arginina
•
Histonei H10 (numită şi H5)
care lipseşte în celulele care se
divid şi apare în celulele
diferenţiate
•
Histona H2AZ, cu rol important
în reglarea transcripţiei.
•
CENP-A este o proteină
înrudită cu H3 care are rol
major în activitate
centromerilor.
NON HISTONELE
DNA
• HMG “ high mobility
group”
• SARs ( scaffold
associated regions).
HMG-box domain
CROMATINA
• Prezinta diferite grade de condensare si se prezinta
sub doua tipuri morfofunctionale distincte :
eucromatina si heterocromatina ( clasificare facuta
de E.Heitz in 1928).
Heterocromatina
• este de doua feluri : constitutiva si facultativa (
clasificare facuta de S.Brown in 1975).
Caracteristici
EUCROMATINA
HETEROCROMATINA
Condensare
Fin dispersată
Puternic condensată
Compoziţie chimică
Predomină p.b. C - G;
ADN nerepetitiv;
proteine nehistonice
Predomină p.b. A - T;
ADN repetitiv; proteine
histonice
Colorare
Slabă
Intensă
Activitate genetică
Activă
Inactivă
Replicare în faza S
Precoce
Tardivă
• Heterocromatină constitutivă
Heterocromatină
facultativă
- ex cel mai tipic îl
constituie cromatina
sexuală
Heterocromatina
Eucromatina
NUCLEOZOMUL
• Nucleozomul contine cantitati aproximativ egale de
AND si histone. Masa moleculara a nucleosomului
este de cca 262 000 de daltoni, fiind alcatuita astfel :
H1
= 24000
H2A X 2 = 28000
H2B X 2 = 28000
H3 X 2 = 30000
H4 X 2 = 22000
Deci in total histonele reprezinta 132000 de daltoni si
AND diferenta de 130000 de daltoni ( cca 200 pb).
• Prin microscopie
electronică s-au
identificat nucleozomii
de aprox.11 nm în
diametru şi 6 nm în
înălţime, legati între ei
prin fire subţiri de acid
dezoxiribonucleic.
Etape în structurarea fibrei nucleosomice:
A. Alcatuirea miezului
histonic (cate 2
molecule din H2A,
H2B, H3, H4).
• B. O secventa de
ADN (de 146 pb)
se infasoara de in
jurul miezului
histonic
• C. Histona H1 leaga doi nucleozomi vecini
SOLENOIDUL
• pasul de 6
nucleozomi
• diametrul de
30nm
• compactare
de 5 ori
filament de nucleozomi
10 nm
filament de solenoid
30 nm
BUCLE LATERALE
• 20-100kb
• diametrul de 300nm
• buclele sunt ataşate la
un "schelet" sau matrice
proteică “regiunile de
ataşare la matrice" (
SAR) sunt bogate în A-T
• proteinele non histonice
Sc1 si Sc2 ( ‘’scaffold”)
• - hipercondensare
• - fibra bucleiforma se
rasuceste
suplimentar(grad
compactare 20)
• - 30 proteine non
histonice
• - nr rasuciri la cr 1 ar fi
de 29-33 rotatii
• - cromatida unui
cromosom cu diametrul
de 700nm
Structura
cromozomilor
metafazici
2 cromatide
unite
printr-un
centromer
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
OM
- 46
MAIMUTA
- 42
CIMPANZEU - 48
BOVINE
- 60
CAINE
- 78
PISICA
- 38
CAL
- 64
SOARECE
- 40
DROSOPHILA – 8
CRAPUL
-104
Metode de obtinere a
cromozomilor
Tehnici citogenetice clasice
Sisteme de Cariotipare
Cariotipul
Cariotip – aranjarea sistematizata a cromozomilor unei celule
ISCN (International System for Human Cytogenetics Nomenclature) a
stabilit o serie de abrevieri
Formula de baza are 3 itemi separati de virgula:
primul precizeaza nr de cromozomi (46);
al doilea constitutia cromozomilor sexuali (XX, XY);
al treilea anomaliile de nr si structura ale autozomilor ;
Ex: 46,XX,t(9;22),+8
In urma tehnicilor de bandare fiecare brat cromozomial poate fi
divizat in mai multe regiuni, iar o regiune in benzi si subbenzi.
Ex : 1q21.1 – cromozom 1, brat lung, regiunea 2, banda 1,
subbanda 1.
Cariotip-bandare GTG
Tehnici de citogenetica moleculara
Hibridizarea în situ cu fluorescenţă (FISH) este o
metodă de citodiagnostic molecular în care, are loc
hibridizarea, pe bază de complementaritate, între o
secvenţă specifică din ADN-ul cromozomului analizat
(ADN ţintă) şi o sondă de ADN.
Tipuri de sonde:
- centromerice
- telomerice
- specifice unui intreg cromozom
Testele FISH se pot efectua pe
- nuclei interfazici din celule ale lichidului amniotic
- celule ale vilozităţilor coriale
- limfocite, celule din măduva osoasă, tumori solide

HIBRIDIZARE FLUORESCENTA IN SITU (FISH)
Aspect normal al nucleului interfazic(sex
feminin)
Aspect normal al nucleului interfazic(sex
masculin)
FISH în sindromul Down
FISH la sindromul Edwards