T5 y T6_ DNA, cromosomas y genoma-

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DNA, cromosomas y genoma: 
Dra Florencia Albertoni Borghese 
DNA y como se organiza en los cromosomas y el genoma. Nivel molecular.
ESTRUCTURA DEL ADN 
Mecanismos geneticos basicos: Dentro del nucleo suceden unos procesos y fuera del nucleo otros procesos. 
El transcripto maduro sale del nucleo y se produce la traduccion y se forman las proteínas. No todos los ARN terminan siendo proteínas. ADN->ARN->Proteina (Dogma central de la biologia). No siempre es asi
ADN: Polimero formado por nucleotidos. El extremo 5` tiene un fosfato y el 3` un hidroxilo (-OH) libre.
Estructura primaria y secundaria del ADN: Enlaces fosfodiester (Covalente, fuerte) El ADN en la célula se encuentra aparedo con una cadena complementaria (Doble helice)
A-T uniones puente H (no covalentes)
G-C uniones puente H (no covalentes)
La doble helice es la estructura 2 del ADN. NO ES SIMETRICA.
Las cadenas son antiparalelas, cuando se complementan una expone el extremo 3` y otra el extremo 5`. 
Hay 2 puente hidrogeno entre A y T y 3 entre G y C
Siepre se ensambla una base purica con una pirimidica. (2 anillos, 3 anillos)
Watson y Crick describieron la forma del ADN usando los experimentos de Rosalind Franklin.
DESNATURALIZACION DEL ADN: Sí se separan las dos hebras de ADN todos los atomos que forman los anillos carbonados y de nitrogeno van a estar libres para absorber al ultravioleta. Una sola hebra de ADN absorbe mucho al ultravioleta y una doble hebra absorbe poco porque los electrones no están libres para absorber la luz. Cuando se calienta la doble helice se separan las hebras y los electrones de las bases nitrogenadas empiezan a absorber luz ultravioleta. 
Temperatura de Melting: temperatura para separar las dos hebras.
La estructura del ADN explica el mecanismo de herencia. La trancripcion sucede de cadena 3` a 5`. 
GENES Y GENOMAS
Gen: secuencia de ADN necesaria para la sintesis de un producto genico funcional (polipeptido o ARN). Tienen exones e intrones y secuencias necesarias para la regulación de la transcripcion y sintesis de un transcripto de ARN (promotor, enhancers sitios poli A, corte y empalme)
Genes: Pueden estar codificados en cualquiera de las dos cadenas de la doble helice. 
 Por convencion la cadena codificante se escribe con el 5` a la izquierda. 
La transcripcion primaria de ARN tiene uracilo en lugar de timina.
El ARNm procariota tiene muchos sitios de iniciacion para producir distintas proteínas, POLICISTRONICO.
En eucariotas hay un sitio de trancripcion por gen. MONOCISTRONICO (codifica para un solo gen)
Los procariotas y eucariotas inferiores NO tienen intrones. 
Eucariontes: Hay unidades de transcripcion simples y complejas. 
Simple: A partir de un transcripto primario obtengo un solo mensajero maduro y una sola proteína. 10% del ADN.
Compleja: De un transcripto primario obtengo varios transcriptos maduros (ARNm) y por lo tanto varias proteínas, los ARNm maduros son monocistronicos (codifican para un solo gen). Esto sucede por los mecanismos de corte y empalme, poliadeniacion y Por la activacion de promotores alternativos. Dos proteínas que vienen de un mismo gen se llaman isoformas (no identicas). 
Ej: Gen de fibronectina. En el hepatocito no tiene algunos exones, en el fibroblasto se expresa completamente. 
Genoma: Conjunto completo de la informacion almacenada en el ADN de un organismo. En eucariotas está distribuido en varios cromosomas. Cada cromosoma está constituido por una molécula de ADN y proteínas asociadas. 44 cromosomas somaticos y 2 sexuales. Solo una parte del genoma codifica, el resto es ADN movil y sirve como defensa de agentes mutagenos.
En rosa los intrones, el resto no codifica para nada.
No hay relación entre el numero de cromosomas y la complejidad del organismo. 
CROMOSOMAS EUCARIONTES. EMPAQUETAMIENTO DEL ADN. 
¿Cómo se organizan las moléculas de ADN dentro de las celuas eucariontes? 
• Longitud de ADN es 100000 veces superior al diametro de la célula. 
• Longitud de las moléculas de DNA humano extendidas: 2 metros. 
• Las moléculas de DNA se asocian a proteínas para lograr organización y compactación. 
Cromatina: Todo el ADN asociado a proteínas histonas y no histonas
Cromosomas: una molécula de ADN asociado a proteínas histona y no histona
ETAPAS DEL CICLO DE LA CÉLULA: G1,S,G2,M. De G1 a G2 es la interfase. El cromosoma interfasico está dentro de la envoltura nuclear. En la mitosis se super condensan los cromosomas.
Distintas etapas de condensación que sufre el ADN; 
1. Nucleosoma: ADN enrollado sobre un núcleo de histonas, también se llama cuentas de collar
2. Los nucleosomas se empiezan a enrollar en una fibra de 30nm que se organiza en bucles sobre una estructura proteica
3. Compactación de orden superior 700nm
La estructura básica de la condensación de la cromatina es el nucleosoma (unidad básica de la estructura de la cromatina). 
El Nucleosoma está compuesto por un núcleo proteico (8 histonas: 2H2A, 2H2B, 2H3, 2H4) y ADN.
Histonas: Son proteínas con dominios alfa helice y giros, al estar plegadas queda hacia afuera una cola con extremo c` y n`. 
Para ensamblarse el nucleosoma (formado por proteínas más ADN) se une la histona H4 con la histona H3 y forman un dimero, dos dimeros forman un tetramero de H3 y H4, la H2A se une con la H2B y dos dimeros de H2A y H2B se unen al tetramero. 
El ADN tiene surcos mayores y surcos menores. El surco menor tiene dinucleotidos para poder unirse al nucleo octamerico que tiene alta cantidad de VER . Uniones no covalentes pero fuerte. Enlace puente H, interacciones hidrofobicas e interacciones electrostáticas.
La fibra de 30 nm tiene 2 teorias de como se empaquetan: que viene de una fibra con forma de zig zag. El otro modelo es el del solenoide (forma de cable de telefono) 
Los cromosomas en interfase están con un nivel de compactacion de fibra de 30nm. La histona H1 (histona de enlace) interacciona con el nucleo proteico del nucleosoma adyacente y eso ayuda al compactamiento, ademas logra que el ADN se pliegue sobre el nucleosoma. 
Dominios en bucle, se forman bucles sobre un esqueleto proteico. Esto se pliega cada vez más hasta lograr el cromosoma. Interaccionan condensinas (ayudan a condensar el ADN en está ultima etapa) o complejos proteicos y están formados por dimeros con dominios de cabeza y de visagra. Estos dominios enlazan las fibras y logran condensarlas. Todo esto ocurre hidrolizando ATP.
En la fase M es cuando más se condensa la cromatina y por eso no se expresan los genes y no hay transcripcion, Está condensacion sirve para proteger el ADN. 
ELEMENTOS DEL CROMOSOMA FUNCIONAL: 
Que tiene que tener un cromosoma: 
· un centromero donde se forma el cinetocoro (estructura especial que permite que alli se unan los microtubulos y en la anafase se separen las cromatides hermanas)
· telomeros que son secuencias repetitivas que protegen los extremos del cromosoma. 
· origenes de replicacion (en el caso de los humanos hay muchos)
DNA, CROMOSOMAS Y GENOMA II
vamos a ver:
-Regulación de la estructura de la cromatina 
- evolucion delos genomas
Nucleosoma: Exiten proteínas que remodelan la estrucura de la cromatina. FOTO. esas proteínas se unen al adn y a las histonas, se colocan en el medio del ADN y las histonas. LOs complejos remodeladores de cromatina se unen al nucleosoma, se puede producir el intercambio de proteínas del nucleosoma y cambiar la estructura del nucleosoma temporalmente. 
DNA, CROMOSOMAS Y GENOMA II
Adn con histonas se empaquetan: cromatina
Adn formado por azúcar, fosfato y bases nitrogenadas
Nucleosoma: estructura básica del empaquetamiento de la cromatina. Formado por histonas (h2a h2b h3 y h4).
· Estructura dinámica, nucleosoma envuelto y se está desensamblando todo el tiempo para que puedan acceder proteínas para transcribir el gen (ej). 
· Existen proteínas que permiten el desensamblaje y ensamblaje del adn con el nucleosoma. 
· El complejo remodelador de las cromatinas, son muchas proteínas juntas, que tiene una subunidad q hidrolizaatp (gasta energía) y se une al núcleo de proteínas histonicas y al ADN, cambia estructura al nucleosoma temporalmente. 
· Cuando el nucleosoma se libera del ADN hay chaperonas de histonas; proteínas que ayudan al plegamiento de otras proteínas. ADN carga negativa, las histonas tienen carga positiva, y estas chaperonas tienen cargas negativas, y permiten que se recambie el núcleo proteico del nucleosoma.
· El posicionamiento del nucleosoma depende de la presencia de otras proteínas en el ADN (marcan donde y que tipo de cromosomas va a haber ahí)
Herencia genética: modificaciones de la expresión de genes x cambios en la secuencia de ese gen. Gen activo, mutación, gen inactivo, las células hijas reciben gen inactivo.
Herencia epigenética: no cambia el ADN, sino que cambia las proteínas. Ya que el gen inactivo que reciben las células hijas no fue por mutación sino porque estaba heterocromatinizado.
Cromatina y heterocromatina
Cromatina laxa: eucromatina transcripcionalmente activas, parte clara.
Cromatina compacta: heterocromatina, debajo de la lámina nuclear y perinucleolar (alrededor del nucléolo)
Heterocromatina: cromatina altamente condensada, reprime expresión génica. Encontramos heterocromatina en: Telómero, centrómero y en los genes inactivos de la célula. La heterocromatina de estos lugares tiene distintas proteínas. Si un gen esta heterocromatinizado NO SE EXPRESA.
La heterocromatina tiene un efecto de posición: si un gen que se está expresando (eucromatina), se desplaza a una región de heterocromatina, deja de expresarse, se silencia. [TRASLOCACION CROMOSOMICA] a menos que haya una secuencia barrera de adn.
Modificaciones que pueden sufrir las histonas: Puede sufrir modificaciones covalentes(nucleosoma) se le agregan modificaciones reversibles, enzimas agregan y sacan grupos químicos a las colas de las histonas, estas modificaciones atraen otras proteínas, y regulan expresión de genes (dependiendo la modificación el nucleosoma va a estar más empaquetado (no se transcribe) o menos empaquetado), ademas estos cambios covalentes se heredan, la célula hija va a tener las mismas modificaciones covalentes.
El ADN tiene carga negativa, y por ejemplo tengo una lisina en la cola, el ADN y la lisina se van a atraer, y se va a compactar. Si a la lisina se la acetila se pierde la carga positiva, entonces esa cola de histona no va a estar tan atraída por el ADN negativo, pierde compactación. (ocurre con enzimas llamadas acetiltransferas, agrega acetilos, y desacetilasa saca acetilos)
Si agrego metilos (1,2,3), las cargas siguen siendo positivas y el ADN tiende unirse a esta cola. Esta trimetilacion (recluta proteína HP1) atrae a otras proteínas que compactan aún más la cromatina. [una misma lisina no puede estar metilada y acetilada]
 
Variantes de histonas: Variante de H3 es la H3.3 histona que cuando está presente, el adn es muy activo transcripcionalmente y CENP-A presente en el centrómero. H2A con sus variantes: H2AX que se encarga de la reparación del ADN y recombinación, la H2AZ se encarga de la expresión génica y segregación cromosómica, y la MACROH2A que su función es la represión transcripcional e inactivación del gen x.
Conjunto de las modificaciones covalentes y variantes de histonas forman el código de histonas. Este código va a hacer que en un nucleosoma haya, por ejemplo, grupos metilos, acetilos. Conformacionalmente van a ser todos distintos.
Complejo lector de ese código de histonas: Proteínas ven ese código de histonas y lo va a leer, se va a unir y va a reclutar otras proteínas. Reconocen combinaciones específicas de marcas histonas, la proteína del complejo lector puede tener cromodominio (el dominio se une y lee regiones de heterocromatina), o bromodominio (el dominio se une y lee regiones de eucromatina). [silenciamiento de genes mediado por HP1]
Histona H3: si en la histona H3 tengo trimetilada la lisina 9 indica que se va a formar heterocromatina y se va a silenciar el gen.
Acetilación en lisina 9: gen se va a expresar. 
Complejo lector-escritor: cuando el complejo lee atrae otras proteínas que siguen modificando el nucleosoma. Se pueden asociar con una proteína remodeladora de la cromatina dependientes del atp y se produzcan cambios de histonas.
Mecanismos de barrera: BLOQUEAN LA EXPANSION DE DIFERENTES FORMAS DE CROMATINA
 
1. Proteínas ancladas al poro nuclear, se une al ADN (entre dos nucleosomas) y frena la propagación, complejo escritor no puede avanzar.
2. Proteínas muy grandes envuelven nucleosomas bloqueando el acceso a otras proteínas
3. Proteína que, si la proteína escritora va metiendo metilos, la proteína es demetilasa y saca metilos.
Esto permite que haya zonas de ADN llamada ADN de barrera
Heterocromatina centromerica: nucleosomas con histonas h3 modificada, CENP-A que tienen ADN especial que permite reclutar muchas proteínas que van a leer el código de histonas, permite que se forme el cinetocoro y despues se unan al microtubulo. Hay secuencias específicas de ADN que forman centrómero
Secuencias: son repeticiones de ADN satélite que se van a heterocromatinizar.
Formación del centrómero humano:
Los centrómeros no estan definidos por una secuencia especifica de ADN sino por un ensamblaje de proteínas.
En el centrómero encuentro heterocromatina céntrica y pericentrica formando la heterocromatina centromerica. 
Heterocromatina céntrica: tiene la variante de histona H3 especifica del centrómero (CENP-A) en contacto con placa cinetocorica, esta es capaz de unirse a las proteinas que forman el centrómero.
Cromatina pericentrica: está más exteriormente, tiene histona H3 normal.
Herencia directa de la cromatina centromerica: cuando se divide el ADN, se separan las dos hebras, y se van enrollando los nucleosomas q ya existían, los dímeros de h2a y h2b se sueltan, y los tetrámeros h3 y h4 quedan unidos al ADN y se heredan directamente, y despues se vuelven a unir los dímeros h2a y h2b y se agregan los tetrámeros h3 y h4 donde falten y nos queda el ADN duplicado con los nucleosomas formados.
Cromosomas politécnicos: nos permite ver los cromosomas interfásicos.
Hay distintas formas de heterocromatina.
Desplazamiento de cromatina dentro del núcleo: genes que se estaban expresando se desplazaban hacia el centro del núcleo, y los genes que no se estaban expresando quedaban cerca de la envoltura nuclear y en la zona perinucleolar.
Evolucion de los genomas:
Genoma: conjunto de todo el ADN del individuo.
Cada uno de los genomas y de los cromosomas de las especies actuales es resultado de acontecimientos genéticos únicos, ocurridos al azar y sometido a distintas presiones ejercidas por la selección a lo largo de la evolución. La evolución depende de la generación de nuevos genes, Y de la modificación de los ya existentes.