Fac. Cs. Ex. Qcas. y Nat. UNIVERSIDAD NACIONAL DE MISIONES Programa de Formación en Biología Celular y Molecular Cátedra de Biología Celular y Molecular.

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1 Fac. Cs. Ex. Qcas. y Nat. UNIVERSIDAD NACIONAL DE MISIONES Programa de Formación en Biología Celular y Molecular Cátedra de Biología Celular y Molecular (Bioquímica) GENÓMICA Organización del genoma Plan de mejoras jurisdiccional para la educación Técnico - Profesional Dr. Pedro Darío Zapata Laboratorio de Biotecnología Molecular FCEQyN - UNaM

2 Fac. Cs. Ex. Qcas. y Nat. UNIVERSIDAD NACIONAL DE MISIONES Programa de Formación en Biología Celular y Molecular Cátedra de Biología Celular y Molecular (Bioquímica) ¿Qué es el genoma? Genoma Genoma humano: 3,2 x 10 9 pb = 3,2 Gb Núcleo Mitocrondrias Cloroplastos Conjunto del material genética hereditario de un organismo o célula Tamaño gr pbnº cromosomas valor C

3 Fac. Cs. Ex. Qcas. y Nat. UNIVERSIDAD NACIONAL DE MISIONES Programa de Formación en Biología Celular y Molecular Cátedra de Biología Celular y Molecular (Bioquímica) La genómica es el estudio del genoma Genómica Estructural Genómica Funcional o Proteómica Organización del genoma procariota y eucariota Función de genes procariotas y eucariotas ¿Cuántos genes hay? ¿Dónde están? ¿Cómo puedo identificarlos o “rastrearlos”? ¿Puedo modificar su estructura? ¿Qué producto génico codifica y como lo reconozco? ¿Cómo funciona y que estructura posee? ¿De qué depende su expresión? ¿Puedo manipular la expresión y la estructura del producto?

4 Fac. Cs. Ex. Qcas. y Nat. UNIVERSIDAD NACIONAL DE MISIONES Programa de Formación en Biología Celular y Molecular Cátedra de Biología Celular y Molecular (Bioquímica) Proyectos genoma: genómica y tecnología - Inician en la década de los ’80. - Sus objetivos son visionarios y futuristas. - Impulsan el desarrollo tecnológico que permite alcanzar los logros en menos tiempo que el previsto. - Se estudian al detalle organismos procariotas y eucariotas. urgen aplicaciones tecnológicas en diversos campos de la ciencia. e vislumbra un futuro de incertidumbre sobre los límites de esta tecnología y su influencia en la vida de todos. e logra la secuencia completa del GH en solo 15 años. e “armar” a voluntad algunos genomas víricos …

5 Fac. Cs. Ex. Qcas. y Nat. UNIVERSIDAD NACIONAL DE MISIONES Programa de Formación en Biología Celular y Molecular Cátedra de Biología Celular y Molecular (Bioquímica) Proyecto genoma humano: los pilares del futuro Collins et al. Nature 422:835-847, 2003

6 Fac. Cs. Ex. Qcas. y Nat. UNIVERSIDAD NACIONAL DE MISIONES Programa de Formación en Biología Celular y Molecular Cátedra de Biología Celular y Molecular (Bioquímica) ¿Cómo de largo es nuestro genoma?

7 Fac. Cs. Ex. Qcas. y Nat. UNIVERSIDAD NACIONAL DE MISIONES Programa de Formación en Biología Celular y Molecular Cátedra de Biología Celular y Molecular (Bioquímica) Especie Tamaño en Mb Número de genes Homo sapiens 3.20030.000 – 40.000 Arabidopsis thaliana 12525.500 Caenorhabditis elegans 9719.000 Drosophila melanogaster 18013.600 Saccharomyces cerevisiae 12,15.800 Escherichia coli K12 4,64 4.400 Streptococcus pneumoniae 2,16 2.300 Mycoplasma genitalium 0,58500 ¿Cómo son otros genomas?

8 Fac. Cs. Ex. Qcas. y Nat. UNIVERSIDAD NACIONAL DE MISIONES Programa de Formación en Biología Celular y Molecular Cátedra de Biología Celular y Molecular (Bioquímica) Genoma en células procariotas y eucariotas

9 Fac. Cs. Ex. Qcas. y Nat. UNIVERSIDAD NACIONAL DE MISIONES Programa de Formación en Biología Celular y Molecular Cátedra de Biología Celular y Molecular (Bioquímica) Comparemos en detalle…

10 Fac. Cs. Ex. Qcas. y Nat. UNIVERSIDAD NACIONAL DE MISIONES Programa de Formación en Biología Celular y Molecular Cátedra de Biología Celular y Molecular (Bioquímica) El genoma procariota Es un 99% codificante Es un 99% codificante Casi no hay repeticiones Casi no hay repeticiones Organizado en operones Organizado en operones

11 Fac. Cs. Ex. Qcas. y Nat. UNIVERSIDAD NACIONAL DE MISIONES Programa de Formación en Biología Celular y Molecular Cátedra de Biología Celular y Molecular (Bioquímica) El genoma eucariota es un 90% no codificante

12 Fac. Cs. Ex. Qcas. y Nat. UNIVERSIDAD NACIONAL DE MISIONES Programa de Formación en Biología Celular y Molecular Cátedra de Biología Celular y Molecular (Bioquímica) Organización del DNA codificante Genes Exones (codificantes) Intrones (no codificantes) Secuencias promotoras DNA no codif. entre promotoresPorciónReguladora PorciónEstructural +1 5’ Genes Repetitivos Copia única

13 Fac. Cs. Ex. Qcas. y Nat. UNIVERSIDAD NACIONAL DE MISIONES Programa de Formación en Biología Celular y Molecular Cátedra de Biología Celular y Molecular (Bioquímica) Familias génicas clásicas (genes repetidos en tándem) - Copias conservadas repetidas en tándem - Copias conservadas repetidas en tándem histonas, rRNA tRNA, snRNA H 1 H 4 H 2B H 3 H 2A 10 – 40 repeticiones Histonas 18S 5,8S 28S región intergénica >50repeticiones rRNA

14 Fac. Cs. Ex. Qcas. y Nat. UNIVERSIDAD NACIONAL DE MISIONES Programa de Formación en Biología Celular y Molecular Cátedra de Biología Celular y Molecular (Bioquímica) Familias multigénicas - Según la homología Familias génicas Familias génicas con alta homología Superfamilias (baja homología) (Agrupadas o dispersas) LCR   A  B pseudogén   LCR   A  B pseudogén   CLUSTER DE LA  -GLOBINA ubicado en el cromosoma 11 LCRregión intergénica  2 pseudogenes  2  1 pseudog. CLUSTER DE LA  -GLOBINA ubicado en el cromosoma 16

15 Fac. Cs. Ex. Qcas. y Nat. UNIVERSIDAD NACIONAL DE MISIONES Programa de Formación en Biología Celular y Molecular Cátedra de Biología Celular y Molecular (Bioquímica) Superfamilias

16 Fac. Cs. Ex. Qcas. y Nat. UNIVERSIDAD NACIONAL DE MISIONES Programa de Formación en Biología Celular y Molecular Cátedra de Biología Celular y Molecular (Bioquímica) Organización del DNA no codificante DNA intergénico DNA repetitivo no codificante +1 5’ +1 ATGCCGATTTACGGCTAAATGCCGATTTACGGCTAAATGCCGATTTACGGCTAAATGCCGATTTACGGCTAA ATGCCGATTTACGGCTAAATGCCGATTTACGGCTAA Unidad de repetición ATGCCGATTTACGGCTAAATGCCGATTTACGGCTAAATGCCGATTTACGGCTAAATGCCGATTTACGGCTAA ATGCCGATTTACGGCTAAATGCCGATTTACGGCTAA Repeticiones en tándem Repeticiones dispersas

17 Fac. Cs. Ex. Qcas. y Nat. UNIVERSIDAD NACIONAL DE MISIONES Programa de Formación en Biología Celular y Molecular Cátedra de Biología Celular y Molecular (Bioquímica) DNA no codificante repetitivo en tándem Unidad de repetición: 2-50 pbBloque 1.000 a 1.000.000 u Unidad de repetición: 10-65 pbBloque 100 a 1.000 u Unidad de repetición: 2-6 pbBloque <50 u Satélites Minisatélites Microsatélites

18 Fac. Cs. Ex. Qcas. y Nat. UNIVERSIDAD NACIONAL DE MISIONES Programa de Formación en Biología Celular y Molecular Cátedra de Biología Celular y Molecular (Bioquímica) ¿Dónde se ubica? Satélites Minisatélites y microsatélites telómeros centrómeros telómeros

19 Fac. Cs. Ex. Qcas. y Nat. UNIVERSIDAD NACIONAL DE MISIONES Programa de Formación en Biología Celular y Molecular Cátedra de Biología Celular y Molecular (Bioquímica) DNA no codificante repetitivo disperso Retroelementos o RNA transposones Retroelementos o RNA transposones DNA transposones DNA transposones retrotransposicióntransposición

20 Fac. Cs. Ex. Qcas. y Nat. UNIVERSIDAD NACIONAL DE MISIONES Programa de Formación en Biología Celular y Molecular Cátedra de Biología Celular y Molecular (Bioquímica) SINE LINE Retroelementos Retrotransposones Retrovirus Retroposones Elementos LTR

21 Fac. Cs. Ex. Qcas. y Nat. UNIVERSIDAD NACIONAL DE MISIONES Programa de Formación en Biología Celular y Molecular Cátedra de Biología Celular y Molecular (Bioquímica) DNA transposones Transposón fágico Transposón tipo Tn-3 Transposón compuesto Secuencia de inserción (IS)

22 Fac. Cs. Ex. Qcas. y Nat. UNIVERSIDAD NACIONAL DE MISIONES Programa de Formación en Biología Celular y Molecular Cátedra de Biología Celular y Molecular (Bioquímica) Resumen DNA copia única Codificanteestructural Proteínas y RNA regulador Control de expresión No codificante Intrones: DNA intragenico DNA intergénico DNA repetitivo Codificanteagrupados Genes repetidos de flia. génicas clásicas: histonas, rRNA Flías multigénicas con genes agrupados: globinas, HLA dispersos Flías. Multigénicas con genes dispersas: aldolasa, actina, ferritina No codificante Agrupados y altamente repetitivos Repeticiones en tándem: DNA satélite Disperso y moderadamente repetitivo Rep. Tándem dispersas Minisatélites Microsatélites Rep. dispersas Retroelementos DNA transposones

23 Fac. Cs. Ex. Qcas. y Nat. UNIVERSIDAD NACIONAL DE MISIONES Programa de Formación en Biología Celular y Molecular Cátedra de Biología Celular y Molecular (Bioquímica) ¿Qué encontramos en un segmento de cromosoma humano?

24 Fac. Cs. Ex. Qcas. y Nat. UNIVERSIDAD NACIONAL DE MISIONES Programa de Formación en Biología Celular y Molecular Cátedra de Biología Celular y Molecular (Bioquímica) Similar al de procariotasorigen endosimbiótico Circular Circular Codificante en un alto % Codificante en un alto % Varias copias por organela Varias copias por organela Autoreplicación Autoreplicación Genoma de mitocondrias y cloroplastos

25 Fac. Cs. Ex. Qcas. y Nat. UNIVERSIDAD NACIONAL DE MISIONES Programa de Formación en Biología Celular y Molecular Cátedra de Biología Celular y Molecular (Bioquímica) Molecular Biology of the CellMolecular Biology of the Cell. 3rd ed. Alberts, Bruce; Bray, Dennis; Lewis, Julian; Raff, Martin; Roberts, Keith; Watson, James D. New York and London: Garland Publishing; c1994. Garland Publishing Molecular Biology of the CellGarland Publishing Molecular Cell BiologyMolecular Cell Biology. 4th ed. Lodish, Harvey; Berk, Arnold; Zipursky, S. Lawrence; Matsudaira, Paul; Baltimore, David; Darnell, James E. New York: W. H. Freeman & Co.; c1999. W. H. Freeman & Co. Molecular Cell BiologyW. H. Freeman & Co. Modern Genetic AnalysisModern Genetic Analysis. Griffiths, Anthony J.F.; Gelbart, William M.; Miller, Jeffrey H.; Lewontin, Richard C. New York: W. H. Freeman & Co.; c1999. W. H. Freeman & Co. Modern Genetic AnalysisW. H. Freeman & Co. Human Molecular Genetics 2Human Molecular Genetics 2. 2nd ed. Strachan, Tom and Read, Andrew P. Oxford, UK: BIOS Scientific Publishers Ltd; 1999. BIOS Scientific Publishers Ltd Human Molecular Genetics 2BIOS Scientific Publishers Ltd GenomesGenomes. 2nd ed. Brown, T. A. Oxford, UK: BIOS Scientific Publishers Ltd; 2002 BIOS Scientific Publishers Ltd GenomesBIOS Scientific Publishers Ltd Enlaces que se utilizaron en el diseño