Organización del genoma humano

(1)

Genética Humana 1

Organización

del genoma

humano

Capítulo 7

,

Human Molecular Genetics 2

(2)

Genética Humana 3

Características generales

• Doble cadena circular

• 16.569 pb

Cadena pesada (H)

Cadena liviana (L)

• Presente en miles de copias

• Es heredado de la madre

• Posee 37 genes

28 Cadena H

9 Cadena L

• 93% es codificante

• La mayoría de las proteínas codificadas en el

genoma nuclear

Genoma mitocondrial

37 genes

24 ARN maduros

22 ARNt

2 ARNr

23 S

(3)

Genética Humana 5

Código genético del genoma nuclear y mitocondrial

Genoma mitocondrial

(4)

Limitada Autonomía del Genoma

Mitocondrial

(5)

Genética Humana 9

Genoma mitocondrial

Ejemplo de solapamiento de genes.

(6)

Genética Humana 11

• Tamaño y disposición:

Contiene más del 99% del ADN celular

(3300 Mb).

Se distribuye en 24 cromosomas

• Composición:

150.000 vs 35.000 genes

42% de G-C

El porcentaje se mantiene por las islas de G-C.

Presentes en ~56% de los genes (asociadas a los promotores de los mismos). La frec. de aparición del dinucleot. C-G es 1/5 de la esperada.

Existe un 3% de mC, por desaminación espontánea, mC T.

Genoma Nuclear

24 cromosomas

22 son autosomales

2 son sexuales (X e Y)

Se clasifican de mayor a menor salvo el 21

que es menor que el 22.

Poseen un tamaño

promedio de 130 Mb

(7)

Genética Humana 13

Genoma Nuclear

Contraste en la densidad de genes: (A) región HLA

(Human

Leukocyte Antigen),

(B) región del gen distrofina.

Genoma Nuclear

Respecto a los genes…

• Diversidad de tamaños

En gral cuanto mayor es el gen mayor es el producto con excepciones: apolipoprot. B 4563 aa. Vs distrofina 3685 aa.

(8)

Genética Humana 15

• Organización interna

Respecto a los genes…

Exón promedio tiene 200 pb Fig.

La minoría de los genes humanos no presentan intrones

Exones e Intrones en genes humanos

Tabla 7.7

(9)

Genética Humana 17

Genes superpuestos

• Son raros

• En gral en

regiones de

alta densidad

de genes.

Genes dentro de genes

• La mayoría de los snoRNAs.

– En gral en genes que codifican proteínas asociadas a los ribosomas o al

nucleólo.

• Ejemplos

– Gen de la Neurofibromatosis tipo I. (fig.).

– Factor VIII

(10)

Genética Humana 19

30%

10%

(11)

Genética Humana 21

Genoma Nuclear

ARN

• ARNr:

organizados en unidades

transcripcionales (28s, 18s y 5,8s)

en

tandem

.

• Forman 5

clustres

de 50

tandem

cada uno. Se localizan en los brazos

cortos de los cromosomas 13, 14, 15,

21 y 22.

• ARNt:

es una gran familia

dispersa, compuesta a su vez por

más de 40 subfamilias, cada una con

los distintos tipos de ARNt

citoplasmáticos.

•5s

–Varios centenares de copias

–3 clusters en cromosoma 1q.

Genoma Nuclear

Clásicas

Organización de genes en Familias según el grado

de homología entre las mismas

Alto grado de conservación en gran parte de la secuencia. Idéntica función. Ej. Histonas, RNAr, proteínas ribosomales.

Alta conservación de una

región específica del gen

(dominio), en gral

(12)

Genética Humana 23

Organización en

familias de genes

Clásicas

Dominios

conservados

Superfamilias

Organización de genes en Familias según el grado

de homología entre las mismas

Alta conservación de

una región específica del

gen (dominio), en gral

asociado a una función

específica.

Motivos

conservados

Familias caracterizadas

por una función comun y

la presencia de motivos

conservados muy cortos.

Relacionados en función y en la estructura gral de sus dominios; muy baja homología.

(13)

Genética Humana 25

Genoma Nuclear

Organización en

familias de genes

Clásicas

Dominios

conservados

Superfamilias

Organización de genes en Familias según el grado

de homología entre las mismas

Alta conservación de una

región específica del gen

(dominio), en gral

asociado a una función

específica.

Motivos

conservados

Familias caracterizadas

por una función comun

y la presencia de motivos

conservados muy cortos.

Relacionados en función y en la estructura gral de sus dominios; muy baja homología.

Genoma Nuclear

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Genética Humana 27

Organización en

familias de genes

Clásicas

Dominios

conservados

Superfamilias

Organización de genes en Familias según el grado

de homología entre las mismas

Alta conservación de una

región específica del gen

(dominio), en gral

asociado a una función

específica.

Motivos

conservados

Familias caracterizadas

por una función comun y

la presencia de motivos

conservados muy cortos.

Relacionados en función y en la estructura gral de sus dominios; muy baja homología.

Genoma Nuclear

(15)

Genética Humana 29

Genoma Nuclear

Organización

de las

familias de

genes según

su

distribución

en el genoma

Único cluster

En tandem: Alpha globina (alta similitud en secuencia y función)

Agrupación cerrada: dispuestos más separados, pero se mantienen en gral bajo un mismo sistema regulador, (alta similitud en secuencia y función).

Grupos compuestos: Presencia de genes no relacionados (ej.: complejo HLA).

Múltiples clusters

Organizados en más de una región en el genoma. Alta similitud: ARNr

Baja similitud: poseen alta homología dentro de cada cluster pero baja entre ellos. Ej. Flia de globinas.

Familias de genes dispersos

No poseen una relación obvia, se presentan solitarios en distintos cromosomas.

Originados a partir de 2 genomas distintos.

Originados por una antigua duplicación del genoma o región del gen. Ej. flia PAX

Originados por retrotransposición

Genoma Nuclear

Organización

de las

familias de

genes según

su

Único cluster

En tandem: ARNr (alta similitud en secuencia y función) Agrupación cerrada: dispuestos más separados, pero se mantienen en gral bajo un mismo sistema regulador, (alta similitud en secuencia y función).

Grupos compuestos: Presencia de genes no relacionados (ej.: complejo HLA).

Múltiples clusters

Organizados en más de una región en el genoma.

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Genética Humana 31

Organización de los genes de las Histonas

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Genética Humana 33

Genoma Nuclear

Organización

de las

familias de

genes según

su

distribución

en el genoma

Único cluster

En tandem: ARNr (alta similitud en secuencia y función) Agrupación cerrada: dispuestos más separados, pero se mantienen en gral bajo un mismo sistema regulador, (alta similitud en secuencia y función).

Grupos compuestos: Presencia de genes no relacionados (ej.: complejo HLA).

Múltiples clusters

Organizados en más de una región en el genoma. Alta similitud: ARNr

Baja similitud: poseen alta homología dentro de cada cluster pero baja entre ellos. Ej. Flia de globinas.

Familias de genes dispersos

No poseen una relación obvia, se presentan solitarios en distintos cromosomas.

Originados a partir de 2 genomas distintos. Originados por una antigua duplicación del genoma o región del gen. Ej. flia PAX Originados por retrotransposición

Familias de multigénicas dispersas en el genoma

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Genética Humana 35

Genoma Nuclear

Copias

Pseudogenes

Procesados

No-procesados

(19)

Genética Humana 37

Genoma Nuclear

Pseudogenes

No-procesados: son copias, en gral no funcionales, de genes. Se originan de copias a nivel de DNA; la pérdida de función se debe a mutaciones, que generan codones STOPs. (algunos pueden ser expresados, gene ! en

el cluster de la alpha globina).

Procesados: copias no funcionales de secuencias exónicas. Provienen de la integración de ADNc. Si es un transcripto de la ARNpol.II, para que sea expresado debe integrarse cerca de algún promotor. Y si es un transcripto generado por la ARN pol. III ?

Genoma Nuclear

Genes truncados y

fragmentos de genes

Son originados por un

crossover

desigual o un intercambio desigual de

cromátidas hermanas.

Truncado: les falta el extremo 5’

ó

3’.

Fragmento: de un gen

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Genética Humana 39

Ejemplos de pseudogenes, fragmentos de genes y

genes truncados en la familia HLA de clase I

20 genes, 6 se expresan (negro), 4 pseudogenes no procesados (celeste) y una variedad de fragmentos de genes y genes truncados (recuadro celeste).

Genoma Nuclear

Origen de

pseudogenes

Pseudogenes

No-procesados: son copias, en gral no funcionales, de genes. Se originan de copias a nivel de DNA; la pérdida de función se debe a mutaciones, que generan codones STOPs, o pérdida de función. (algunos pueden ser expresados, gene ! en el cluster de la alpha

globina).

Procesados: copias no funcionales de secuencias exónicas. Provienen de la integración de ADNc. Si es un transcripto de la ARNpol. II, para que sea expresado debe integrarse cerca de algún promotor. Y si es un transcripto generado por la ARN pol.