Introducción a la Genética Médica Introducción general a los conceptos básicos de genética molecular: de los genes a las proteínas. 1ª Parte.

8

1m 2nm Histona H1 11nm Histonas Nucleosoma 30nm 300nm 700nm 1400nm 9 9

~2 mts.

Cromosomas

Tamaño del genoma (MegaBases)

3.200 millones de bases en el genoma humano A 1 base por segundo = 100 años para secuenciar 1 individuo

Tamaño del genoma (MegaBases)

Genómica Comparativa

ueotsjanslcienewnzkjdueialdmjffovpeyzrtqpañmrnivnufjkapxñsmsbcvxteuroakznagettohgpgñsksjeyqrqhdcnmvkfunxxpajarodnvolabadkaldmmnidochsueytoslapñwemdbvheteyagdsjenrbfuseowopmzsnvzfayeutogjxcmxbcvgtsteirpotlxmcndheyrisoslamdnshavjgcreutdkxmvndylplplplplplplplplplplplplpijdebvcydjendbvhxjsfnshxvjxxnmcbnxvsgetqauqpslkfmxvbxgxyswufoewpqredakjfnxzcnvxhsziuskozmvnzhdudozzjxnvkjhmxbotsjsjkdmsnbdfdhdhqdjqdmvbhpiñpiñrcjrcjrcjrcjrcjrcjrcjrcjrcjrcjrcjrcjfizjfasfhanxzfsljpoiuyvaopmnvbcjxsfkhisssaoksdmxvjdfidgmnbvjhgranfgedificiotgdeljkayuntamientomxbxcvxhxksoeiotuyjfnskkajenxnkjeehgrituroqñalsjmvnxbsgqyierpspxkushsmsksjsbnnfjsfjdhxdbjfshgsajsdnncjzksksmfnxbhiueyrgjhhsgnñnosgggggrradrjyttuoutnm 18 18

ueotsjanslcienewnzkjdueialdmjffovpeyzrtqpañmrnivnufjkapxñsmsbcvxteuroakznagettohgpgñsksjeyqrqhdcnmvkfunxxpajarodnvolabadkaldmmnidochsueytoslapñwemdbvheteyagdsjenrbfuseowopmzsnvzfayeutogjxcmxbcvgtsteirpotlxmcndheyrisoslamdnshavjgcreutdkxmvndylplplplplplplplplplplplplpijdebvcydjendbvhxjsfnshxvjxxnmcbnxvsgetqauqpslkfmxvbxgxyswufoewpqredakjfnxzcnvxhsziuskozmvnzhdudozzjxnvkjhmxbotsjsjkdmsnbdfdhdhqdjqdmvbhpiñpiñrcjrcjrcjrcjrcjrcjrcjrcjrcjrcjrcjrcjfizjfasfhanxzfsljpoiuyvaopmnvbcjxsfkhisssaoksdmxvjdfidgmnbvjhgranfgedificiotgdeljkayuntamientomxbxcvxhxksoeiotuyjfnskkajenxnkjeehgrituroqñalsjmvnxbsgqyierpspxkushsmsksjsbnnfjsfjdhxdbjfshgsajsdnncjzksksmfnxbhiueyrgjhhsgnñnosgggggrradrjyttuoutnm GEN GEN 19 19

Un gen está…

UNA VEZ QUE DESPLIEGAS ESTAS COSAS, NUNCA VUELVEN A SER LO MISMO

GEN ARN PROTEÍNA

DEGENERADO UNIVERSAL

GENOMA 97Mb ~18.500genes 165Mb ~13.600 genes 3.000Mb ~25.000 genes 46

ATG….CCAAAATGAACGAAAATCTGTTCGCTTCATTCATTG….. 1 53 Met Pro Lys Trp Thr Lys Ile Cys Ser Leu Pro Pro Gln ATPasa 8 Met Asn Glu Asn Leu Phe Ala Ser Phe Ile Ala 1 ATPasa 6 47 47

Genes localizados dentro de genes NF1 5’ 26 Intrón 26 (~40Kb) 27 3’ OGMP EVI2B EVI2A 5’ 3’ 48 48

p16 p19 Genes que comparten secuencias 3.5Kb 3.0Kb E1b 16.5Kb 3.0Kb E1a E2 E3 49 49

Un gen varias proteínas Un gen una proteína 1b 2 3 4 5 Promotores alternativos Procesamiento alternativo Sitios alternativos de poliadenilación 1a 2 3 4 5 1a 2 4 5 1a 2 3 4 5 1b 2 3 4 5 1a 3 5 1a 3 4 1a 2 3 5 50 50

cromátide Brazo corto (p) DNA Centrómero Brazo largo (q) Telómeros 51

Bandas G (Q) Bandas R Cromosoma 4 Ricas en AT Pocos genes Secuencias L1 Bandas R Ricas en CG Muchos genes Secuencias alu Cromosoma 4 52

Morfología de los cromosomas metacéntrico submetacéntrico acrocéntrico 53

Genoma humano nuclear 3.000x106 pb / 25.000 genes exones intrones 54 ATCCTGTTAGTGATTGCCGCGGATCCTACCACGGAGCAAATTCATGAGCCATGCATGAGAATGATAGCATGCATGCATGCTATATTATAGCGCAGTAGCGCATGCGACTACGGCCGATGCGATGCATGCTAGCATGCGTAGCGACTATGAGATTATATTAGCGCATTATGCGCGGGCATCGATGCAGTATGCGTATTTGCGTAGCATTATTGCGATGCTAGCTCCCTTCTCTCAGGCATGCTGATGCTCGATGCTAGCTAGCTGACTGCTAGCTGTAGCTTCTGCTAGCTACGTATCCGGTCTTCGAGATTAGGACAGGATAAACCCGATGGAGA AAAAAATTACTATCCGCGATGCTACGATGTAGCTATTTGACTAGCCCCCATGCACAAAAACTCACACCCCCACATGCATGGGGGATCGCATGCGTAGCTGCCCCATGCTAGCACTGACTTTTTTTGCAGTGCGTACAAAAACGTAGATGCGTATGCATGCTATTTAGCTATGCATTTATCGATCCGCGATGCTCTGCGCTAGCGATCGTCGTACGGGCGATCGGACGACTGCTTCTTCTCTAGACTAGCTAGCTGCGTAGCTGACTAGCGTGCTACGTAGCTACTGATATATGCTACGTATTATTAGACATGATGCAGGGGTATGATAGTGGATGGTA exones intrones 54

Genoma humano nuclear (<10% son genes) Gen 55

El DNA se puede leer en dos direcciones 56 56

El DNA tiene 6 fases de lectura 57 57

Gen tamaño exones Insulina 1.4 3 HLA clase I 3.5 8 Albúmina 18 14 Factor VIII 186 26 CFTR 250 27 Distrofina 2400 79 58 58

Genes sin intrones Genes de RNA Genes de histonas Genes de neurotransmisores Receptores de Dopamina Receptor a adrenérgico Copias autosómicas de genes del Cr. X PGK2 PDHA2 Otros IFN-a SRY Neurogenina 59 59

repeticiones agrupadas Genoma Humano Genoma nuclear Genes y secuencias relacionadas DNA extragénico ~25 % ~75 % copia única o poco repetido moderadamente o altamente repetitivo ~60 % ~40 % DNA codificante no codificante ~10 % ~90 % pseudogenes fragmentos génicos intrones repeticiones agrupadas o en tandem repeticiones dispersas 60

repeticiones agrupadas DNA extragénico ~60 % ~40 % copia única o poco repetido moderadamente o altamente repetitivo repeticiones agrupadas o en tandem repeticiones dispersas 61

repeticiones agrupadas o en tandem repeticiones dispersas DNA satélite DNA microsatélite DNA minisatélite LTR SINEs LINEs Tansposones 62

Los seres humanos somos idénticos en un 99,9% Las diferencias (0,1%) pueden ser pequeñas variaciones de la normalidad o……. Tener consecuencias más importantes y causar enfermedades. Son las mutaciones. Las mutaciones pueden producirse a lo largo de la vida… O transmitirse de una generación a la siguiente. Las mutaciones pueden ser “dominantes” o “recesivas”

Mutación genética Definición Tipos más comunes Detección

Definición Una mutación genética es un cambio en la secuencia de nucleótidos que componen un gen. Es un cambio o variación respecto a la secuencia más común.

Mutaciones somáticas y germinales Sólo las mutaciones germinales pueden transmitirse a la descendencia

Causas de Mutación

Tipos más frecuentes Mutaciones puntuales silentes cambio de sentido sin sentido de procesamiento Reordenamientos de marco de lectura del/ins de un codón grandes deleciones o inserciones deleciones y duplicaciones expansión de trinucleótidos

Mutation silente No cambia el aminoácido CGT - CGC

Mutación de cambio de sentido El cambio de un codón por otro ocasiona la sustitución de un aminoácido Estas mutaciones pueden afectar a la función de la proteína de forma severa, leve o en absoluto CGT AGT

Hemoglobina Linus Pauling, 1949 Cuatro proteínas globulares, dos alfa y dos beta rodeando un grupo hemo con un átomo de Fe

La sustitución de una base causa la anemia falciforme alelo silvestre alelo mutante fenotipo silvestre fenotipo mutante

Mutación sin sentido 5’ ATG GGA GCT CTA TTA ACC TAA 3’ Una mutación puntual cambia un codón de un aminoácido por un codón de parada (UAA, UAG or UGA). 5’ ATG GGA GCT CTA TTA ACC TAA 3’ met gly ala leu leu thr stop 5’ ATG GGA GCT CTA TGA ACC TAA 3’ met gly ala leu stop

Mutación sin sentido Los codones de parada prematuros crean proteínas truncadas. Las proteínas truncadas no suelen ser funcionales. Algunos truncamientos tienen efectos dominantes.

Mutaciones de procesamiento Es una mutación que altera el patrón del procesamiento de los exones. Regla “GT/AG” Disrupción de sitios de procesamiento existentes El intrón no se elimina del RNA Creación de nuevos sitios de procesamiento de exones

Mutaciones por inserción o deleción El código genético se lee en tripletes de nucleótidos durante la traducción. La adición o sustracción de nucleotidos que no sean múltiplos de tres modifica la pauta de lectura de la traducción. La adición o sustracción de nucleotidos que no sean múltiplos de tres añade o quita aminoácidos pero no modifica la pauta de lectura.

Mutación con cambio de pauta 5’ ATG GGA GCT CTA TTA ACC TAA 3’ met gly ala leu leu thr stop 5’ ATG GGG AGC TCT ATT AAC CTA A 3’ met gly ser ser ile asn leu ….

Inserción o deleción de codones 5’ ATG GGA GCT CTA TTA ACC TAA 3’ met gly ala leu leu thr stop 5’ ATG GGA TTA TTA GCT CTA TTA ACC TAA 3’ met gly leu leu ala leu leu thr stop

Gen de fusión Un gen se construye con segmentos de dos genes diferentes debido a recombinación desigual entre cormátidas no hermanas apareadas incorrectamente b Gg Ag d b/ d yb anti-Lepore Gg Ag d b yb Gg Ag d b yb Gg Ag d/b yb Lepore

Expansión trinucleótidos (mutación dinámica) Expansiones (incremento del número de repeticiones) de trinucleótidos son responsables de enfermedades hereditarias Las expansiones pueden estar: en la región promotora, en la región 5’-no traducida, en la región 3’-no traducida, en intrones, en partes exónicas codificantes.

Expansión de un dodecámero

CONSECUENCIAS DE LAS MUTACIONES Pérdida de función (habitualmente recesiva) Completa Parcial Ganancia de función (habitualmente dominante) Disregulación (habitualmente recesiva) mutaciones en un promotor, intensificador, o elementos reguladores del mRNA (regiones no traducidas o uniones de sitios de procesamiento) 99

PROYECTO GENOMA CUANDO LE PREGUNTÉ QUE DE QUÉ ESTAN HECHAS LAS NIÑAS, PENSÉ QUE DIRÍA “DE AZÚCAR Y PIMIENTA” PROYECTO GENOMA