Estructura del gen El gen se corresponde con un transcrito de ARN Líder cola Proteína la proteína define la región codante el ARN de define la región del gen

Estructura del gen El código genético es un triplete 1ra base 2da base parada Inicio

Estructura del gen En la secuencia de bases está la información Marcos abiertos de lectura (ORF) Generalmente un solo ORF Iniciación ORF Terminación 2do ORF bloqueado 3er ORF bloqueado

Estructura del gen eucariota El gen se corresponde con un transcrito de ARN Enhancer (elementos distantes de control) Elementos proximales de control ADN Upstream Promotor Exon Intron Señal de Poli-A Región de Termination Transcricción Downstream ARN transcrito primario (pre-ARNm) 5 Intrones ARN Procesamiento del ARN: Se agrega el Cap y la cola de Poli-A; Se eliminan los intrones y se empalman los exones Segmenteo codificante P G ARNm 5 Cap 5 UTR (no traducido) Codon de iniciación Codon de terminación 3 UTR Cola de Poli-A Región 3 terminal del transcrito primario

Mutación: cambios en la secuencia de bases DELECION INSERCION SUSTITUTCIÓN

cambio de marco de lectura Tipos de mutaciones Gen normal mutación puntual deleción inserción cambio de marco de lectura

Consecuencias de deleciones Tres nucleotidos Un nucleotido

Mutación y destinos Cualquier cambio heredable en el gen Reparación ADN Recombinación Crossing-over Cualquier cambio heredable en el gen es una mutación Transposición Los cambios pueden afectar al gen o en su expresión

Error en la replicación ¿Cómo surgen las mutaciones? Error en la replicación Efectos de mutágenos Las mutaciones pueden ser espontáneas o inducidas por radiación o agentes químicos que dañan a los nucleótidos o producen rupturas en la cadena

Balance entre polimerizar y corregir Durante la replicación del ADN Balance entre polimerizar y corregir Polimerización Corrección

Pirimidina a pirimidina Tipos de mutaciones y sus características Transiciones 4 T  C o C  T Pirimidina a pirimidina A  G o G  A Purina a purina Tranversiones 8 T  A, T  G, C  A o C  G Pirimidina a purinas A  T, A  C, G  T o G  C Purina a pirimidina Transición 1: Transversión 2 Humanos: 2:1

El código genético es un triplete ¿Por qué el sesgo a las transiciones? 1ra base 2da base La tercera posición en el triplete Pirimidinas: T y C Purinas: A o G Las transiciones en la 3ra posición generalmente no cambian al aa Mutaciones sinónimas o silentes

Tipos de mutaciones y sus características

Tipos de mutaciones y sus características

Cantidad de de hemoglobina Semanas del desarrollo Los genes de la hemoglobina   Genes de alfa globina de humanos cromosoma 16 Genes de beta globina de humanos cromosoma 11 Genes expresados Seudogenes Traducción Transcripción Proteína  globina Cantidad de de hemoglobina Semanas del desarrollo

Los genes de la hemoglobina RELACIÓN DE DOMINANCIA EN CADA NIVEL A y S son codominantes A es dominante S es recesivo A y S muestran dominancia incompleta Producción de - globina Forma del eritrocito a nivel el mar Concentración de eritrocitos a nivel del mar a elevadas alturas Concentración de eritrocitos a elevadas alturas Susceptibilidad a la malaria FENOTIPO A DIFERENTES NIVELES DE ANALISIS Portador Enfermo Las consecuencias de la mutación en el fenotipo están todas relacionadas con la remoción de los eritrocitos deformados: Disminución en la capacidad de cargar oxígeno. Mecanismos fisiológicos de compensación.

Los genes de la hemoglobina Secuencia parcial de aa de la cadena  Sangre oxigenada Sangre desoxigenada GAG sustitución GTG

Bases moleculares de la anemia falciforme GAG sustitución GTG A - - T T - - A Triplete 6 6 ácido glutámico 6 valina Reemplazo de un aa Variante de hemoglobina HbS 5’ …C C T N A G G…3’ 3’ …G G A N T C C…5’ Sustitución, Purina A por Pirimidina T Transversión Mutación sin sentido o no sinónima

GAU UAG UAU AAU UAA UAC CAU UGU UUU UCU Consecuencias de una mutación puntual en el codón de Tirosina Amino ácidos Básicos Acídicos Polares Nopolares (hidrofóbicos 1 Silenteo sinónima Primera posición Tercera posición 6 Sin sentido no sinónimas 2 Terminación GAU Acido aspártico Asp/D UAG Terminar UAU Tirosina Tyr/Y AAU Asparagina Asn/N UAA Terminar Segunda posición UAC Tirosina Tyr/Y CAU Histidina His/H UGU Cisteina Cys/C UUU Fenilalanina Phe/F UCU Serina Ser/Y Transversión Transición

Cambio del alelo salvaje al mutante: “forward” Mutaciones Supresoras: intragénicas e intergénicas Cambio del alelo salvaje al mutante: “forward” Cambio del fenotipo mutante al salvaje: reversión Fenotipo salvaje resulta de: - mutación por reversión en el mismo gen - segunda mutación en el genoma: “supresora” En el mismo gen: INTRAGENICA Ej: recuperación del marco de lectura En otro locus: INTERGENICA Ej: mutaciones en el anticodón del ARNt

Mutaciones Supresoras: Ambas, Ocre y Opalo Supresoras “nonsense” Unión aa -OH 3´ 5´ anticodón Trp C C A 5´ 3´ G G U codón

Mutaciones Supresoras: Ambas, Ocre y Opalo Supresoras “nonsense” SupE ARNt Ambar (Tyr) UAC UAG 5´ 3´ Codón anticodón Tyr G U A C U A Stop G A U codón C A U codón 5´ 3´

Mutaciones Supresoras: Ambar , Ocre y Opalo SupE ARNt Ambar (Gln, glutamina) anticodón Gln C U G C U A Stop G A C codón G A U codón 5´ 3´

Mutaciones Supresoras: Ambas, Opalo y Ocre SuU ARNt Opal (Trp, tryptofano) anticodón Trp C C A U C A Stop G G U codón A G U codón 5´ 3´

C U A ámbar U C A ópalo U U A ocre Mutaciones Supresoras: Ambas, Opalo y Ocre Mutaciones Supresoras: Ambas, Opalo y Ocre OCRE SupC ARNt Ocre (Tyr, tirosina C U A ámbar U C A ópalo U U A ocre 5´ 3´ anticodón Tyr G U A U U A Stop C A U codón A A U codón

Principales agentes causantes de mutaciones y su mecanismo de acción

Principales agentes causantes de mutaciones y su mecanismo de acción

ADENINA TIMINA GUANINA CITOSINA

Mutaciones espontáneas Tautómeros

Mutaciones espontáneas

Mutaciones espontáneas C --- G T -- A A -- T G --- C

Principales agentes causantes de mutaciones y su mecanismo de acción

Principales agentes causantes de mutaciones y su mecanismo de acción Pérdida de una purina por hidrólisis del enlace glicosídico En el sitio de ausencia de la base durante la replicación se inserta generalmente adenina T A 1ra replicación G---C A---T

C U A H C --- G T -- A G --- C A -- T Principales agentes causantes de mutaciones y su mecanismo de acción C U A H C --- G T -- A G --- C A -- T

Principales agentes causantes de mutaciones y su mecanismo de acción 5-Bromo Uracilo -CH3 Timina T--A C---G

Principales agentes causantes de mutaciones y su mecanismo de acción G --- C A -- T C --- G T -- A

Principales agentes causantes de mutaciones y su mecanismo de acción

Principales agentes causantes de mutaciones y su mecanismo de acción

Tipos de daño al ADN y mecanismos de reparación

Tipos de daño al ADN y mecanismos de reparación Urasilglicosilasa

Tipos de daño al ADN y mecanismos de reparación

Tipos de daño al ADN y mecanismos de reparación

Tipos de daño al ADN y mecanismos de reparación

Mecanismos de reparación

Naturaleza espontánea de las mutaciones La tasa de mutación es la probabilidad que un gen cambie o mute en una generación o en la formación de un solo gameto. Su medición, y la detección en cambios son importantes en estudios de genética de poblaciones, evolución y el efecto de mutágenos ambientales

Naturaleza espontánea de las mutaciones La prueba de fluctuación de Salvador Luria y Max Delbruck

1. Bases moleculares de la mutagénesis. 1.1. Acción mutagénica de agentes físicos y químicos. 1.2. Tipos de mutación: Transiciones. Transversiones. Deleciones. Inserciones. Mutaciones polares. Mutaciones puntuales. Mutaciones “amber” “ocre”. 1. 3. Reversión. Supresión. Mutaciones supresoras. 1.4. Efectos mutagénicos de la luz ultravioleta. Mecanismos de reparación del material genético. 1. Fotorreactivación. Reparación por escisión. Reparación post replicativa. Sistema SOS. Mutaciones en virus y procariotes. 2. Origen mutacional de las variaciones bacterianas. 3. Naturaleza espontánea de las mutaciones. Experimento de fluctuación de Luria y Delbruck. 4. Selección y aislamiento de mutantes bacterianas. Mutaciones en eucariotes. 5. Variación en el número de cromosomas. Euploidía y aneuploidía. 6. Variación en la estructura de los cromosomas. Deficiencias. Duplicaciones. Translocaciones.Inversiones.

Estructura de un gen eucariótico típico Enhancer (elementos distantes de control) Elementos proximales de control ADN Upstream Promotor Exon Intron Señal de Poli-A Región de Termination Transcricción Downstream ARN transcrito primario (pre-ARNm) 5 Intrones ARN Procesamiento del ARN: Se agrega el Cap y la cola de Poli-A; Se eliminan los intrones y se empalman los exones Segmenteo codificante P G ARNm 5 Cap 5 UTR (no traducido) Codon de iniciación Codon de terminación 3 UTR Cola de Poli-A Región 3 terminal del transcrito primario Chromatin changes Transcription RNA processing mRNA degradation Translation Protein processing and degradation 50

Sitios funcionales del ARNm En el ARNm maduro, las regiones terminales no traducidas (UTRs) son segmentos no codificantes, los cuales están localizados antes del sitio de iniciación de la traducción (5’-UTR) y posterior al codón de terminación (3’-UTR). Se conoce que juegan un papel muy importante en la regulación post-transcripcional de los genes, la regulación de la traducción y la vida media del ARNm 51

Estructura de un gen eucariota