Leccin 1 Introduccin EVOLUCIN EN EL VIRUS HIV

Lección 1 Introducción

EVOLUCIÓN EN EL VIRUS HIV Frecuencia de mutaciones en individuos no tratados y tratados con Ritonavir. *: cambios importantes para la resistencia

Lección 2 Localización, estructura y organización del material hereditario

CROMOSOMAS Y MATERIAL HEREDITARIO • Mismo número y estructura dentro de una especie. Diferentes entre especies. • Reparto equitativo en MITOSIS. • Reducción del número en MEIOSIS, vuelta al original tras fecundación. • Relación entre el carácter sexo y ciertas combinaciones cromosómicas en algunas especies

LOS CROMOSOMAS Y EL MATERIAL HEREDITARIO Componentes: proteínas y ácidos nucleicos

¿DNA O PROTEÍNA?

LOS ÁCIDOS NUCLEICOS SON POLÍMEROS DE NUCLEÓTIDOS Uracilo (U) Azucar ribosa OH Uridin 5’-fosfato (UMP)

LOS ÁCIDOS NUCLEICOS SON POLÍMEROS DE NUCLEÓTIDOS ESTRUCTURA PRIMARIA

EL DNA COMO MATERIAL HEREDITARIO

EL PRINCIPIO TRANSFORMANTE IIIS vivas IIR vivas IIIS muertas Ratón con células IIIS Griffith, 1920 s Streptococcus pneumoniae

EL PRINCIPIO TRANSFORMANTE AVERY, Mac. LEOD Y Mc. CARTY Colonias tipo S Cultivo de células R vivas Anti-R para eliminar células R Extracto desde células S muertas

EL PRINCIPIO TRANSFORMANTE AVERY, Mac. LEOD Y Mc. CARTY Colonias tipo S Cultivo de células R vivas Anti-R para eliminar células R Proteínas H. C. DNA Lípidos Extracto desde células S muertas

EL PRINCIPIO TRANSFORMANTE, AVERY, Mac. LEOD Y Mc. CARTY Sin colonias Cultivo de células R vivas Anti-R para eliminar células R Proteasas RNAsas DNAsas Lípasas Extracto desde células S muertas

EL PRINCIPIO TRANSFORMANTE, AVERY, Mac. LEOD Y Mc. CARTY

EL DNA PUEDE SER EL MATERIAL HEREDITARIO

EL DNA ES EL MATERIAL HEREDITARIO DE LOS FAGOS ¿Qué pasa al interior, DNA o proteína?

EL RNA COMO MATERIAL HEREDITARIO

EL RNA ES EL MATERIAL HEREDITARIO DE TMV

EL RNA ES EL MATERIAL HEREDITARIO DE TMV El RNA sí es infectivo

ESTRUCTURA SECUNDARIA

DESNATURALIZACIÓN Y CONTENIDO G-C

RENATURALIZACIÓN

ESTRUCTURA SECUNDARIA SURCO MENOR SURCO MAYOR

OTRAS POSIBLES ESTRUCTURAS SECUNDARIAS B-DNA A-DNA Z-DNA

CONSECUENCIAS DEL MODELO • • Sistema sencillo de copia Cualquier secuencia es posible Fácil salida de la información Información guardada de forma redundante

ORGANIZACIÓN DEL GENOMA

• Procariotas: cromosoma circular. Plásmidos. • Mitocondrias y cloroplastos: circular. – Típicamente varias copias por orgánulo. – Mitocondrias de plantas: mucha variación de tamaño (secuencias no codificantes) y varias variantes por orgánulo. • Eucariotas: varios cromosomas lineales – Células diploides y haploides. Números n y 2 n. • Virus: DNA/RNA, lineal/circular, una/varias moléculas, dúplex/monohebra

GENES Y CROMOSOMAS Cromosomas homólogos Homo sapiens (2 n=46) Gen de copia única (CMP-Neu 5 AC hidroxilasa) en el brazo corto del cromosoma 6

GENES Y CROMOSOMAS Homo sapiens (2 n=46) Cromosoma Y sólo se transmite de padres a hijos Mitocondrias paternas no se heredan

TAMAÑO DEL GENOMA

RANGO DE VALORES “C” Escherichia coli 4. 2 x 106 Virus herpes humano 2. 2 x 105 Mimivirus de amebas 1. 2 x 106 Triticum aestivum 1. 6 x 1010 Drosophila 1. 8 x 107 Amoeba dubia 6. 7 x 1011 Homo sapiens 3. 3 x 109

LA DENSIDAD GÉNICA VARÍA Tamaño genoma (Mb) % Codificante Nº aprox. genes Estima densidad génica (Kb/gen) E. coli 4. 64 88 4300 0. 95 Levadura 12. 5 70 6000 2. 1 Pez fugu 365 15 30000 10 A. thaliana 115 29 25000 4. 5 Hombre 3289 1. 3 30000 127 Especies

LA DENSIDAD GÉNICA VARÍA

TIPOS DE SECUENCIAS EN EL GENOMA HUMANO 18, 75% 15, 9% 2, 8% 62, 5% LINES 640 Mb (20%) SINES 420 Mb (13, 1%) 43, 75% Elementos LTR 250 Mb (7, 8%) Transposones DNA 90 Mb (2, 8%) 36% (Genoma haploide) 37, 5% 1, 5%

REGIONES NO CODIFICANTES EN LOS GENES Promotor Gen de la distrofina en humanos: región codificante del gen de 2, 4. 106 pb. Sólo el 0. 5% acaba en el RNAm, el resto en 79 intrones

POLIPLOIDÍAS Individuo 2 n: 2 copias del genoma. Poliploide: con más de 2 copias del genoma. Triploide (3 n), Tetraploide (4 n) … Muy frecuente en plantas (50 -70% entre las angiospermas, cerca del 80% en cultivadas) Ejemplos: abedules 12 n; trigo panadero 6 n (tres genomios, cada uno de una especie); plátanos 3 n (problemas en meiosis: estériles) Más raro en animales, pero en la evolución de los vertebrados parecen haberse dado dos duplicaciones (cuatro copias de la familia de genes Hox en mamíferos) Las nuevas copias de los genes pueden expresarse de diferente forma, tomar nuevas funciones o bien pueden degenerar: pseudogenes.

FAMILIAS DE GENES Aquí las duplicaciones son de zonas del genoma, no del genoma entero. Las nuevas copias pueden expresarse de diferente forma, tomar nuevas funciones o bien pueden degenerar: pseudogenes

β-GLOBINAS EN DISTINTOS VERTEBRADOS α- y β-globinas aún juntas

CAMBIOS EN EL NÚMERO DE COPIAS DE UN GEN No todas las personas tienen el mismo número de copias del gen AMY 1 para la alfa-amilasa salival y eso está relacionado con diferencias en la cantidad del enzima

CAMBIOS EN EL NÚMERO DE COPIAS DE UN GEN 14 copias (10 y 4) 6 copias (3 y 3) Gen AMY 1 2 copias (1 y 1)

CAMBIOS EN EL NÚMERO DE COPIAS DE UN GEN Tiende a haber mayor número de copias del gen AMY 1 en poblaciones con dietas ricas en almidón

DNA SATÉLITE Regiones del DNA con repeticiones de cortas secuencias

DNA SATÉLITE EN CENTRÓMEROS

Minisatellite Marker (D 1 S 80) Flanking regions Repeat region GAGGACCACCAGGAAG 16 bp repeat unit STR Marker (TH 01) Flanking regions (microsatélites) Repeat region TCAT 4 bp repeat unit Figure 5. 1, J. M. Butler (2005) Forensic DNA Typing, 2 nd Edition © 2005 Elsevier Academic Press

Locus A Allele 1 Allele 2 4 Homologous pair of chromosomes 5 Allele 2 Allele 1 3 Homologous pair of chromosomes 6 Locus B Figure 2. 6, J. M. Butler (2005) Forensic DNA Typing, 2 nd Edition © 2005 Elsevier Academic Press

VENTAJAS DE LOS STRs PARA IDENTIFICACIÓN • Abundantes a lo largo del genoma (más de 20. 000 de 4 nt se han detectado en el genoma humano y en total pueden ser alrededor del 3%, con un STR cada cerca de 10. 000 nt) • Muy variables (se ha llegado a estimar que más de un millón de alelos en total) • Pueden detectarse por PCR: poco DNA necesario • Su pequeño tamaño hace que se puedan detectar con DNA algo degradado

Remove a portion of the mixed stain SDS, EDTA and proteinase K (cell lysis buffer) Incubate at 37 o. C Centrifuge Perpetrator’s sperm mixed with victim’s epithelial cells sperm pellet SDS, EDTA and proteinase K + DTT “Male Fraction” REMOVE supernatant DTT lyses sperm heads sperm pellet “Female Fraction” Figure 3. 2, J. M. Butler (2005) Forensic DNA Typing, 2 nd Edition © 2005 Elsevier Academic Press

El sospechoso A no puede ser descartado. El B sí

TIPOS DE TRANSPOSONES Longitud Transposones RNA (Datos del genoma humano) Nº copias % genoma

TRANSPOSONES DNA (800 -2000 pb) Huella

TRANSPOSONES RNA Retrotransposón Transcripción Retrotranscripción RNA Integración DNA Retrotransposón Nueva copia del Retrotransposón

TRANSPOSONES RNA (Copia, Ty 1 …) Retrovirus (250 -600 pb) (Autónomos) (No autónomos)

CONSECUENCIAS DE LA EXISTENCIA DE TRANSPOSONES No hay un gen funcional para el enzima CMPNeu 5 AC hidroxilasa en humanos: falta una forma de ácido siálico, el ácido N-glicolil neuramínico (Neu 5 Gc) En algunas células se ha inactivado un gen importante para el color de la flor por haber saltado encima un transposón

EMPAQUETAMIENTO DEL DNA EN EUCARIOTAS DNA “linker” (20 -60 pb) 6 nm (~200 pb) CORE del nucleosoma (146 pb) Empaquetamiento: doble hélice 200 pb= 0. 34 x 20 = 68 nm 6/68= ~10

EMPAQUETAMIENTO DEL DNA EN EUCARIOTAS

Unos 6 nucleosomas por vuelta

EMPAQUETAMIENTO DEL DNA EN EUCARIOTAS

(DNA desnudo) Genoma haploide humano: 3. 3 x 109 pb

LOCALIZACIÓN DE LAS REGIONES DE CROMATINA CONDENSADA Y ABIERTA Cromatina condensada Heterocromatina constitutiva Telómeros Centrómeros Heterocromatina facultativa Otras regiones de cromatina condensada en zonas ricas en genes silenciosos Uno de los cromosomas X en hembras: cuerpo de Barr Cromatina abierta eucromatina Rica en genes activos