Empaquetamiento del DNA

DNA eucariota más complejo que procariota Compactación de cromatina a cromosoma es realizada progresivamente

CROMATINA

Un poco de historia Robert Feulgen, en 1914, describió un método para revelar por tinción el ADN, basado en el colorante fucsina. Encontró la presencia de ADN en el núcleo de todas las células eucariotas

Un poco de historia Hemil Heitz en 1928, mediante coloración con colorantes básicos diferenció dos formas: Eucromatina Heterocromatina

Si el DNA en un solo individuo existiera como una molécula linear, tendría una longitud de 5x1010 km y se extendería 100 veces la distancia de la tierra al sol. Por esto, el DNA debe ser compactado en el núcleo- en un complejo DNA-Pr

El DNA de una célula se compacta para poder caber en el núcleo. En algunos momentos de la vida de una célula, el DNA lo encontramos en forma de cromatina y en otros como cromosomas

El objetivo de los cromosomas es facilitar el reparto durante la división celular, pero bajo esa conformación no puede expresar la información que contiene Se necesita estar en forma de cromatina

¿Qué es la cromatina? Es el complejo ADN-proteínas que se encuentra disperso dentro del núcleo.

Componentes de la cromatina

Nucleosoma Unidad básica de la cromatina Aproximadamente 200 pb de DNA están asociados con un octámero de histona. Anclados por la histona H1

Nucleosoma 146 pb hacen casi 2 vueltas completas alrededor del octámero de histona y el resto sirve como enlace entre un nucleosoma y otro. Este tipo de organización permite un primer paso de compactación del material genético, dando lugar a una estructura parecida a un “collar de perlas”

Beads on a string

Un segundo nivel de organización lo constituye la fibra de 30 nm compuestas por grupos de nucleosomas empaquetados uno sobre otros adoptando disposiciones regulares gracias a la acción de la histona H1

Finalmente continúa el incremento del empaquetamiento del ADN hasta obtener los cromosomas, que son el máximo nivel de condensación del ADN.

Diferentes niveles de condensación del DNA Hebra simple de ADN. (2) Hebra de cromatina (ADN con histonas, "cuenta de collar"). (3) Cromatina durante la interfase con centrómero. (4) Cromatina condensada durante la profase (Dos copias de ADN están presentes). (5) Cromosoma durante la metafase

Niveles de condensación. Cromatina – Filamento de DNA y proteínas. Nucleosoma – Unidades de nucleoproteínas formadas cada una por histonas en forma de disco envuelto en ácido nucléico. Solenoide – Anillos circulares y continuos formados cada uno por seis nucleosomas.

Componentes de la cromatina Proteínas histonas

Las histonas son proteínas básicas Baja masa molecular Muy conservadas evolutivamente entre los eucariotas y en algunos procariotas Alto contenido de lisina y arginina (aa básicos) Carga positiva histonas interactúa con grupo fosfato No es relevante la secuencia de bases del DNA

Contenido de aminoácidos Tipo de histona Contenido de aminoácidos Modificación H1 Rica en lisina Fosforilación H2A Ligeramente rica en lisina Fosforilación, acetilación H2B H3 Rica en arginina Acetilación, metilación fosforilación H4

Histona H1 o ligadora Proteína pequeña; un poco más grande que las del core Secuencia menos conservada Estructura típica

Modificaciones de las histonas Acetilación: Modificación del grupo amino libre del residuo de lisina por un grupo acetilo (COCH3) Reduce carga positiva=Histona con carga neutra

Modificaciones de las histonas Metilación: Adición de grupo metil (CH3) en residuos de lisina y arginina No reduce la carga positiva

Modificaciones de las histonas Fosforilación Adición de grupo fosfato a residuos serina o treonina Neutraliza carga positiva de la histona Regulación de factores de transcripción

Remodelación de la cromatina

Componentes de la cromatina Proteínas no histonas

Menos estudiadas y poco abundantes Función relevante en ciertas líneas celulares (espermatozoides) Involucradas en procesos de replicación, transcripción y regulación HMG- grupo de alta movilidad

Tipos de cromatina Cromatina Heterocromatina Constitutiva Facultativa Eucromatina Activa

Heterocromatina Región condensada e inactiva del núcleo Se tiñe fuertemente con las coloraciones

Heterocromatina constitutiva Heterocromatina facultativa Carece de información genética Contiene DNA repetitivo Ejm: telómeros Diferente en los distintos tipos celulares Contiene información sobre todos aquellos genes que no se expresan Ejm: Inactivación del cromosoma X

Propiedades de la heterocromatina La heterocromatina está condensada Cromofílica e inaccesible a DnasaI Su DNA se replica más tarde DNA metilado Histonas hipoacetiladas Histonas metiladas Transcripcionalmente inactiva No participa en la recombinación genética

Diferencias entre heterocromatina y eucromatina Genes inactivos Se mantiene compacta en el ciclo celular Genes que se expresan Se descondensa en el ciclo celular

Variación en la cantidad de ADN en diferentes grupos de especies

Cromosomas

Son la forma compacta de la cromatina Protegen ADN de daño Facilitan segregación de la información genética Contribuyen en la expresión de los genes y recombinación – variabilidad genética Eucariotas poseen cromosomas lineales Varían de 2-50, dependiendo de la especie

Componentes Centrómero: Zona por la que el cromosoma interacciona con las fibras del huso acromático. Cromátide: Una de las unidades longitudinales de un cromosoma duplicado, unida a su cromátida hermana por el centrómero. Telómero: Extremos de los cromosomas. Regiones de ADN no codificante altamente repetitivas

Estructura de un cromosoma

Tipos de cromosomas

Cariotipo

Enfermedades de transmisión genética Glaucoma Anemia falciforme Hemofilia Sindrome de down (trisomía del cromosoma 21) Sindrome de turner (solo 45 cromosomas-mujer) Sindrome de klienefelter (47 cromosomas-hombre)

Síndrome de down

Síndrome de down Retraso mental Retraso del crecimiento Región occipital plana Genitales hipotróficos Extremidades cortas

Síndrome de Klinefelter

Síndrome de Klinefelter Manifestaciones: Talla elevada Alteraciones dentarias Disminución de la líbido Ginecomastia Vello pubiano disminuido Lentitud, apatía

Síndrome de turner

Síndrome de turner Mujeres con aspecto infantil Infertilidad Anomalías renales Obesidad Hipertensión

Hombre En el hombre existen 23 pares es decir, tiene 46 cromosomas Gato En el gato existen 19 pares de cromosomas, por lo tanto tiene 38 cromosomas. Mosca de la fruta Tiene 4 pares, o sea tiene 8 cromosomas Rana Tiene 13 pares, 26 cromosomas Caballo Tiene 33 pares, o sea  tiene 66 cromosomas Paloma Tiene 40 pares,  tiene 80 cromosomas Gallo Tiene 39 pares de cromosomas, o sea, 78 cromosomas Ratón Tiene 20 pares de cromosomas,  40 cromosomas en total Rata Tiene 21 pares de cromosomas,  42 cromosomas Hamster Tiene 22 pares de cromosomas, o sea tiene 44 cromosomas Conejo Tiene 22 pares, o sea 44 cromosomas Cerdo Tiene 18 pares,  36 cromosomas