Transcript Regulación expresión génica
Regulación expresión génica: Genes Homeoticos 19-05-2014
CIENCIAS BIOLOGÍA
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.
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. ¿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.
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
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
¿ 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.
Plano segmentario
Regulacion genica
G
enes del desarrollo
G
enes Homeoticos
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
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
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
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.
anterior dorsal ventral posterior
CASCADA DE REGULACIÓN DE GENES QUE CONTROLAN EL DESARROLLO DEL PATRÓN ÁNTEROPOSTERIOR EN
DROSOPHILA
Genes
efectores maternos (bicoid
+ , nanos + )
Genes pair-rules
(hairy
+ , fushi tarazu +
)
Genes
gap
(hunchback
+ , Krüppel + )
Genes de
polaridad segmentada (engrailed
+ , wingless +
)
Genes
realizadores
(
connectin +
)
Rol temporario primeros genes con patrón periódico
Genes
homeóticos (Antennapedia
+ , Ultrabithorax +
)
Factores de transcripción que actúan como
gradientes de morfógenos
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
El fenotipo
dorsal
proteína dorsal morfógeno Establecimiento de la polaridad dorso-ventral y lateral larva blastodermo dorsal ventral proteína dorsal ausente proteína dorsal presente en todo el embrión
U na 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 normalmente debería estar apéndices llamados estabilizadores.
unos sitio donde pequeños
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.
GENES HOMEOTICOS
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.
• 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.
control de la expresión genes realizadores otros factores de transcripción proteínas secretadas de señalización intracelular moléculas de adhesión celular
Localización cromosomal y dominios de expresión de los genes homeóticos en Drosophila
3’ Están agrupados en el 3 ° cromosoma en dos regiones.
Complejo Antennapedia: parasegmentos anteriores Complejo bithorax: parasegmentos posteriores Complejo
Antennapedia
Complejo
bithorax
5’ Complejo
Antennapedia labial + (lab + ) Deformed + (Dfd + ) Sex combs reduced + (Scr + ) Antennapedia + (Antp + )
Complejo
Ultrabithorax Ultrabithorax + (Ubx + ) abdominal A + (abd-A + ) Abdominal B + (Abd-B + ) lab + Dfd + Scr + Antp + Ubx + abd-A + Abd-B +
Secuencia aminoacídica de los homeodominios Unión del homeodominio al DNA Evolución del complejo homeobox
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.
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
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
La sobreexpresión de genes homeóticos produce un fenotipo característico de estructuras posteriores
Desarrollo de las vértebras cervicales Ratón normal: proatlas base del occipital + vétebra cervical prevértebras C1 y C2: atlas, densa y eje Ratón que sobreexpresa Hoxa-7 : proatlas vértebra. no hay eje, ni densa y aparece un disco intervetebral extra
¿Qué es un gen homeótico?
genes homeóticos =
factores de transcripción
control de la expresión
genes realizadores
otros factores de transcripción proteínas secretadas de señalización intracelular moléculas de adhesión celular
Jerarquía de adhesividad Hipótesis de adhesión diferencial condrocitos miocitos hepatocitos
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)
CAMs
unión homotípica heterotípica • tipo inmunoglobulinas (NCAM) • cadherinas (dep. de Ca 2+ ) • lectinas y enzimas proteína de citoesqueleto dominio de unión membrana citoplasmática citoplasma proteína
linker
dominio citoplasmático dominio transmembrana
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
genes selectores
señales intracelulares control transcripcional señales intracelulares
genes de las CAMs morfogénesis
síntesis de CAMs
adhesión célula-célula
movimientos celulares interacciones entre CAMs
otras células
Las CAMs son controladas por genes
Hox
Plásmido reportero: CAT + promotor y
enhancer
de NCAM Plásmido efector:
Hoxb-
8 y
Hoxb-9
Las CAMs controlan la expresión de genes
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.
proteínas fibrilares forman
mallas
Glicoproteínas colágeno Fibronectina laminina otras glicosaminglicano s (azúcares) unidos a un core proteico
proteoglicanos
solos gran carga negativa atraen moléculas de agua
gel
¿Cómo se entera la célula del tipo de ECM que la rodea?
RECEPTORE S 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
genes selectores
señales intracelulares control transcripcional señales intracelulares
genes de las SAMs morfogénesis
síntesis de SAMs movimientos celulares
adhesión célula-EC M
factores de crecimiento síntesis de ECM fibroblastos 3T3 cotransfectados Plásmido reportero: CAT + promotor y
enhancer
de tenascina
otras células
Plásmido efector:
Hox a-
6
Cambio en la masa del organismo
Hiperplasia: incremento en la masa, por división celular Muerte celular Hipertrofia: incremento en la masa,sin división celular Distrofia Crecimiento por adición de matriz extracelular Regulación externa interna: crecimiento potencial genotipo historia previa del desarrollo factores de crecimiento: acción local, parácrina o autócrina hormonas: producidas en glándulas endócrinas y transportadas por sangre
moléculas promotoras
+ determinantes intrínsecos de crecimiento
Balance entre señales positivas y negativas
-
moléculas inhibitorias
¿Para qué sirven los límites?
¿Cuáles moléculas son claves en el establecimiento de los mismos?