GENETICA y TECNICAS DE BIOLOGIA MOLECULAR Química Biológica Patológica GENETICA y TECNICAS DE BIOLOGIA MOLECULAR I- Parte Tema:1 (1)  Dra. Silvia Varas svaras@unsl.edu.ar

Presentación del CURSO Química Biológica Patológica Presentación del CURSO Integrantes: Dra. Maria Sofía Giménez Dra. Silvia Mabel Varas Lic. María Rosa Fernández Dra. Mariana Lucila Ferramola Dra. María Gabriela Lacoste Lic. José Luis Arias

El presente curso: Es un curso en permanente modificación y actualización de sus contenidos Precisa conocimiento previos Integra conocimientos obtenidos en cursos previos de la carrera.

Herramientas de comunicación: BLOG: http://qbpatologica.wordpress.com Cartelera 2º Piso Barco Horarios de Consulta: Viernes 15hs

LIBRO del Curso Bioquímica Molecular Gimenez MS y col. Capítulos: Cáncer, pag.128 Apoptosis, pag.108 Fibrosis Cística, pag.253 Porfirias, pag.293 Fenilcetonuria, pag.354

Actividades Extras y Obligatorias: Tema 5. Gota Tema 10: Glucogenosis Guía de estudio

RESUMEN En la cursada se va ver y examinar ≈60% del programa

GENETICA y TECNICAS DE BIOLOGIA MOLECULAR Química Biológica Patológica GENETICA y TECNICAS DE BIOLOGIA MOLECULAR I- Parte Tema:1 (1)  Dra. Silvia Varas svarasl@unsl.edu.ar

Ruta o Vía Metabólica AB  C DE F  GP

Ruta o Vía Metabólica

Una ruta metabólica se realiza en alguna organela en particular

Errores congénitos del metabolismo (ECM) “Trastorno bioquímico determinado genéticamente en el que la falta (o hay una alteración) de una proteína que origina un bloqueo metabólico con consecuencias clínicas”

Antecedentes Garrod 1908: albinismo, alcaptonuria, cistinuria, pentosuria familiar Følling 1934: descripción de la fenilcetonuria (PKU) Métodos cromatográficos 1940-1980 ADN - Bases moleculares de la genética 1950-1960 Genoma humano 2001-2013  Genómica Productos génicos 1990-2013  Proteómica

Garrod,1903 The Metabolic and Molecular Bases of Inherited Disease (MMBID)

Alteraciones primarias de los ECM Aintracelular Aextracelular 4 Apoenzima + cofactor 1 Membrana D 3 B C 2 1. Alteración del transporte de membrana. 2. Bloqueo enzimático de B a C: a) Deficiencia de C. b) Acúmulo de A y B (soluble ó insoluble). 3. Aumento de D (vía alternativa) por exceso de B. 4. Defecto entre la interacción de apoenzima-cofactor obligatorio.

Defectos I: Transportadores de MEMBRANA PLASMÁTICA: - Familia ABC( A1, C2, C7) - Familia SLC (SLC3, SLC7 aa) - Simporter NIS - Pendrina Receptores de membrana: - RLDL, LRP1, LRP2, etc. - Hormonas: TSH, insulina, glucagón

Defectos II: Proteínas: Enzimas: -  globina - Glu6P-D -  globina - Tiroglobulina - Distrofina Enzimas: - Glu6P-D - GALT - UGT-1 A1 - Tiroperoxidasa - ALA dehidrasa - PBG deaminasa - LPL Cofactores: - Apo CII - Biotina

Tipos Enfermedades lisosomales Hidratos de carbono Aminoácidos Lípidos y lipoproteínas Lipidosis, mucolipidosis Dislipemias Hidratos de carbono Glucogenosis Galactosemia, fructosemia Malabsorción Proteínas Hb Porfirinas Purinas, hiperuricemias Hormonas Tiroides Suprarrenal Enfermedades lisosomales Esfingolipidosis Mupolisacaridosis Lipidosis Otros Enfermedades del sistema de transporte a traves de membrana Fibrosis Cistica Trastornos Tejido muscular Distrofias Enfermedades Multifactoriales Diabetes Obesidad

Epidemiología Enfermedad Incidencia PKU, FENILCETONURIA 1/10.000 Hipotiroidismo 1/2.500 Galactosemia 1/10.000 Deficiencia de Biotidinasa 1/70.000 Hipoplasia suprarrenal congénita 1/12.000 Fibrosis quística 1/2.500 Deficiencia de la Biotinidasa 1/70.000 Distrofia muscular de Duchenne 1/4000 Hemoglobinopatias (talasemias) 1/500 Drepanocitosis (raza negra) 1/1.400

Fraile Gregor Johann Mendel Genetica mendeliana Fraile Gregor Johann Mendel 20-7-1826/ 6-1-1884 Pisum sativum Guisante, arveja o chícharo 1843, en el convento de agustinos de Brünn

Desordenes Genéticos: Categorías Cromosomales Monogenéticos o Mendelianos Multifactoriales 7/1000: Dominantes 2,5/1000: Recesivos 0,4/1000: Ligado X Mitocondrial

HERENCIA AUTOSOMICA Dominante Recesiva Todos los individuos afectados deben tener al menos un padre afectado. Una persona afectada tiene un 50% de posibilidades de trasmitir el rasgo a c/u de sus hijos. Dos individuos afectados pueden tener hijos no afectados. En algunos casos el fenotipo homocigoto puede ser más grave que el fenotipo heterocigoto o ser diferente a aquél. Recesiva La herencia afecta, habitualmente, a las uniones de dos heterocigotas Riesgo de un 25% enfermo de padres heterocigotas. Dos individuos afectados tienen 100 % de descendencia afectada. Suele existir alto grado de consaguinidad. Ex: Albinismo, Fibrosis cistica, Talasemia, etc.

Herencia ligada a X Dominante Recesiva Todas las hijas de los varones afectados están afectadas y ninguno de los hijos está afectado. Una mujer heterocigota afectada trasmitirá el rasgo a la mitad de sus hijos, estando igualmente afectados los varones y mujeres. En promedio habrá doble n° de mujeres afectadas que de varones. Ex. Deficiencia de Glu6P deshidrogenasa, distrofia muscular, etc. Recesiva Están afectados los varones hemicigotos y las mujeres homocigotas Los varones afectados trasmiten el gen a todas sus hijas, pero a ninguno de sus hijos. Las hijas de varones afectados son habitualmente heterocigotas (portadoras) y no estan afectadas. Ex: daltonismo o ceguera para los colores verde y rojo.

Nomenclatura de los Cromosomas (Francia, 1971) P Q 1 2 3 Regiones Bandas P (Petit) Q( Queve) 1 1 q 1.2 Cromosoma Brazo Región Banda

Metabolismo intermediario Patogenia Alteraciones del DNA nuclear o mitocondrial Mutaciones Alteraciones de la síntesis/procesamiento del RNA Genes AB BC CD DE Proteínas (Enzimas) ab bc cd de A B C D E Metabolismo intermediario

Mutación Puntuales Mutaciones sin sentido (nonsense) cerca del 11% de las sustituciones en regiones codificantes. Es el cambio de una base por otra que genera un codón stop. Mutaciones con cambio de sentido (missense) cerca del 45% de las mutaciones. Existe un cambio de base genera otro codón para un aa distinto al original. Mutaciones silenciosa, el cambio de una base no marca un cambio de los aa. Mutaciones de elementos de control o regulatorias, (1,8%). Mutaciones en secuencias consenso del splicing (9,6%).

Mutaciones Del/Ins Grandes deleciones (6,1%) Pequeñas deleciones (15,8) Rearreglos Complejos (0,9%) Grandes Inserciones y Duplicaciones (1,2%) Expansión de repeticiones de trinucleótidos (0,3%)

Espectro de diferentes tipos de mutaciones en genes humanos (Human Gene Mutation Database) 6,1% 15,8% 45,1% 11,2% 9,6% Mutaciones sin sentido  Mutaciones con cambio de sentido 14.363 mutaciones en 783 genes

Resumen de Mutaciones informadas

Mutaciones Puntuales: Sustituciones de una única par de base en genes que causan enfermedades hereditarias

DELECIONES DE GENES Las deleciones son responsables de mas 500 enfermedades hereditarias en humanos. Y estas deleciones pueden ser clasificadas en base a la longitud del ADN delecionado. Algunas deleciones consiste de solo unas pocas pares de bases hasta varias cientos de kilobases

GRANDES DELECIONES DE GENES Grandes deleciones son comunes en la distrofia muscular de Duchenne, GH, RLDL y el gen de 1-globina, SAG: 21 hidroxilasa, etc.

PEQUEÑAS DELECIONES 15,8% Existe un total de 2.368 deleciones de genes causantes de enfermedadescon una longitud de 20 bp o menos

MUTACIONES PUNTUALES QUE AFECTAN SPLICING R: A o G Y: C o T - La porcion 5’ se llama “sitio dador” y la 3’ “sitio aceptor”. - Todos los genes eucariotas tienen una secuencia GT en el extremo 5’ y una secuencia AG en el extremo3’ de cada intron. - Hay un punto de ramificación cercano al sitio 3’ del intron ( es un sitio consenso muy conservado CTRAY

NOMENCLATURA DE MUTACIONES DE SPLICING http://www.hgvs.org/mutnomen/recs-DNA.html

Creación nuevos sitios 9,6% Total 58%  34%  8% Creación nuevos sitios

TIPO DE MUTACION DEFINE LA TECNICA DE BIOLOGIA MOLECULAR A USAR PARA EL DIAGNOSTICO MOLECULAR