Genes: Estructura y función
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Transcript Genes: Estructura y función
Dra. Mary Dominguez
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
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
Genoma del DNA
Síntesis y secuencia del RNA
RNA
Síntesis y secuencia de polipéptido
Proteínas
Síntesis y metabolismo del DNA y RNA
Una secuencia de DNA en el genoma
requerida para la producción de un producto
funcional, sea proteína o molécula de RNA
¿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
Región promotora (P)
Región codificadora (C)
Región terminadora (T)
Secuencia responsable del reconocimiento
de la iniciación de la transcripción
Secuencia no codificante situada en el
extremo 5´del ADN
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
ARN resultado de la trascripción DNA
Intrones y exones
ARN mensajero ARN maduro
Solo exones
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?
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
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)
Relaciona la secuencia de bases en el
ARN mensajero con la secuencia de
Aminoácidos en las proteínas
Es universal
• todos los organismos vivos
Es degenerado
• 64 codones, 20 AA’s
Contiene tres codones “sin sentido” o “Stop”
• UAA, UAG, UGA
Contiene una secuencia iniciadora,
• AUG, que codifica metionina
Genes estructurales
Gen operador
Gen regulador
• Represor
Genética Clásica
Locus (Loci)
• Localización de un gen en el cromosoma
Alelos
• Variaciones alternativas de expresión del gen
Haplotipo
• Set de alelos en un locus o set de loci
Polimorfismo
• Dos o mas alelos en el locus de una población
Mutación
• Cambio genético nuevo
• Enfermedad causada por alelo mutado
Gen ≠ variedades ≠ características
Distintas variedades de un gen para un
carácter
Gen A color amarillo
Gen a color verde
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
Alelo A
color amarillo
Alelo a
color verde
GENOTIPO
Set de alelos que
constituyen el genoma de
una persona
FENOTIPO
Expresión observable del
genoma
Presentación
Morfológica
Pleiotropismo:
un gen anormal produce
diferentes fenotipos
Clínica
Celular
Bioquímica
Fenotipo
Expresión externa del
carácter
Genotipo + Ambiente
Genotipo
Genes que
determinan un
caracter
1. AA
2. Aa
3. aa
ALELOS HOMOCIGOTOS
ALELO DOMINANTE
AA – aa
Siempre se manifiesta, aun
en heterocigosis
Se manifiesta carácter
correspondiente al alelo
ALELO RECESIVO
ALELOS HETEROCIGOTOS
Se manifiesta SOLO en
homocigosis
CODOMINANCIA
Se manifiesta los dos alelos
Aa
HERENCIA INTERMEDIA
Se manifiesta mezcla de los
dos alelos
HERENCIA INTERMEDIA
CODOMINANCIA
A
Si dominante:
Si recesivo:
Si homocigoto:
AA, aa
Si heterocigoto:
Aa
Si herencia intermedia:
RB
Si codominante:
a
Útil herramienta
Genética Medica
Ilustra miembros sanos y
afectados
Grados de parentesco
Primer grado
Segundo grado
Tercer grado
“Probando” o
“Propósitos”
“Propósito”
1.
Según el fenotipo
Dominante
Recesivo
1.
2.
2.
Según la localización
cromosómica del locus
Autosómica
En cromosomas
sexuales
1.
2.
1.
3.
Ligada a X
Pseudoautosómica***
Dominante
Recesiva
Autosómica
Autosómica
dominante
Autosómica
recesiva
Ligada a X
Ligada a X
dominante
Ligada a X
recesiva
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.
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.
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.
Ley de
distribución
independiente
PENETRANCIA
Concepto del todo o nada
100% expresión fenotípica
de un gen alterado
Si no 100%, penetrancia
reducida
EXPRESIVIDAD
Severidad de expresión del
fenotipo en individuos con
el mismo genotipo
causante de enfermedad
Signos y síntomas en
común vs. manifestaciones
diferentes
Neurofibromatosis: penetrancia y expresividad
dependientes de la edad
Herencia: Autosómica
dominante
Penetrancia
dependiente de la
edad
Expresividad variable
Desorden de SN, ojo y
piel
Mutación gen NF1
Neurofibromina
Perdida de función
Fenotipo
Neurofibromas
Maculas café au lait
Nódulos de Lisch
(iris)
Retardo mental
Tumores SNC
Desarrollo de cáncer
▪ SNC
▪ Musculo
Fenotipos similares - Genotipos diferentes
Heterogenicidad de alelos
• Diferentes mutaciones en el mismo locus
• Fibrosis quística (FQ)
• Mutación CFTR
Heterogenicidad de locus
• Diferentes mutaciones en diferentes loci
• Retinitis pigmentosa
• Degeneración fotoreceptores
Heterogenicidad fenotípica
• Distintos fenotipos resultados de diferentes mutaciones de alelos en el mismo gen
• Mutación gen RET codificador tirosina-kinasa
• Enfermedad de Hirschsprung
• Neo endocrina multiple tipo 2
• Ambos fenotipos a la vez
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
Fenotipo expresado en
homocigosis y en heterocigosis
Si ligado a X, homocigosis y
heterocigosis
Dominancia incompleta
Patrón de transmisión
vertical del fenotipo
Severidad variable
Enfermedades comunes según
poblaciones
Frecuente unión entre
progenitor sano y progenitor
heterocigoto afectado
No salta generaciones
Igual proporción ♀:♂
afectados
Relación padre-hijo de
la enfermedad
Hipercolesterolemia familiar
Enf. De Huntington
Neurofibromatosis
Enf. Renal poli quística
Acondroplasia
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
FQ
Xerodermia
pigmentosum
Enf. Tay-Sachs
Genes que producen la muerte prematura del
organismo
Genes letales dominantes
Muerte en heterocigotos
Genes letales recesivos
Muerte en homocigotos.