T1 - Genoma Humano _ Médium

Genoma Humano

• El texto se centra en la organización del genoma humano, con énfasis en el genoma nuclear y mitocondrial.

Organización del Genoma Humano

• El 97% del genoma consiste en regiones codificantes
• Menos del 5% del genoma consiste en regiones codificantes
• El ADN génico y las secuencias relacionadas con los genes comprenden el 37% del genoma.
• El ADN extragénico conforma el 63% del genoma.

ADN Codificante

• Los exones son ADN codificante
• Dentro de ADN codificante, hay entre 20,000 y 25,000 genes.
• El 1,5% es ADN Codificante.

ADN No Codificante

• Intrones, UTRs (regiones no traducidas), pseudogenes, genes truncados y fragmentos génicos son ADN no codificante
• El 35,5% es ADN No Codificante.

ADN Extragénico

• El ADN repetido comprende el 55% del ADN extragénico.
• El ADN de copia única y poco repetido comprende el 8% del ADN extragénico.
• El ADN satélite, minisatélites y microsatélites se encuentran en tándem y representan el 10% del ADN extragénico.
• Los transposones y retrotransposones se encuentran dispersos y constituyen el 45% del ADN extragénico.

ADN Repetido

• El ADN satélite no se encuentra frecuentemente en procariotas ni arqueas.
• En humanos, el ADN satélite es menos denso en las zonas ricas en A-T.
• Este ADN se repite millones de veces y es altamente repetitivo.
• Es heterocromatina y se asocia a centrómeros.
• Presentan secuencias invertidas terminales de 9-40 pb
• Es heterocromatina y está asociada a centrómeros
• El ADN satélite se compone de secuencias de ADN centromérico, un ejemplo son secuencias ALFOIDES
• Secuencias ALFOIDES: Secuencia de 171 pb rica en AT, se repite hasta completar una región de 3 x 10^6 pb
• Las secuencias ALFOIDES se transcriben pero no se traducen
• Tiene funciones estructurales y de estabilidad celular
• VNTR (repeticiones en tándem de número variable) se considera ADN moderadamente repetido
• Se dividen en minisatélites (secuencias de 6 a 100 pb) y microsatélites (secuencias de 2 a 5 pb)

VNTR

• Los MINISATÉLITES son secuencias de 6 a 100 pb.
• Los MICROSATÉLITES son secuencias de 2-5 pb y se denominan short tandem repeats (STRs).
• VNTR- Minisatelites y microsatelites, se repiten cientos de veces en tándem, forman agrupaciones. Se diseminan por el genoma
• Los microsatélites y minisatélites se usan en DNA fingerprinting, una técnica de identificación forense
• Las secuencias de ADN repetido comprenden el 45% del genoma humano.
• Estos elementos pueden moverse de una localización a otra del genoma.

Clasificación de los Transposones

• Clase I o Retrotransposones (42% del genoma humano)
• Clase II o Transposones (3% del genoma humano)

Retrotransposones

• Los retrotransposones se transponen a través de un intermediario de ARN (ADN-ARN-ADN) y son activos en el genoma humano que tienen probable origen vírico
• Para retrotransponerse, requierenTranscriptasa inversa
• Los transposones LTR son muy poco.
• Los transposones LTR tienen estructura parecida a retrovirus, a veces contienen genes gag y pol , típicos de retrovirus
• Los HERV-K ("retrovirus endógeno humano tipo K") se transponen en humanos
• El VIH induce expresión de HERV-K
• La expresión de HERV-K se asocia con cáncer y enfermedades autoinmunes.
• LINES Son secuencias autónomas: Tienen Transcriptasa Reversa propia Familia L1
• Son mayoritarios y los únicos activos
• La transposición se asocia con inestabilidad genómica y con procesos tumorales.
• SINES Secuencias no autónomas: necesitan TR de una LINE cercana Familia Alu SVA- Secuencias no autónomas: necesitan TR de una LINE/ Contienen a HERVK10-like region/ Son los más activos

Transposasa

• Clase II (3% genoma humano)- para transponerse, se tranponen diractamente y requieren una Transposasa
• La Transposicion conservadora - un mecanismo de cortar y pegar
• Presentan secuencias invertidas terminales de 9-40 bp
• La mayoría de las transposasas son fósiles inactivos en humanos al tener truncada la Transposasa
• En humanos, los transposones activos se relacionan con la patología

ADN Génico y Secuencias Relacionadas

• El ADN no codificante, dentro del ADN génico, puede ser de secuencia única o multicopia (familias multigénicas). Genes truncados, fragmentos génicos, pseudogenes

Elementos Funcionales: Genes

• Los genes de copia única y los funcionales multicopia

Gen

• Región del genoma que contiene la información necesaria para la síntesis de una molécula funcional (RNA o Proteína). Incluye secuencia codificante, es decir, se transcribe y, muchas veces, se traduce
• Se encuentran los exones, intrones, regiones UTR (untranslated regions) y zonas reguladoras

Genes Multicopia

• Son ADN repetitivo codificante que proceden de un único gen ancestral y se han obtenido por duplicaciones
• Sus miembros se organizan por homología y pueden ser familias génicas clásicas (en tándem) o multigénicas con genes agrupados
• Copias idénticas del mismo gen, Ej. Histonas, rRNA, tRNA, snRNA
• Copias diferentes del mismo gen que han sufrido ligeras variaciones en su secuencia

Familias Génicas Clásicas

• La información se encuentra dentro del documento

Familias Multigénicas con genes agrupados

• Como consecuencia de los procesos evolutivos, una copia de un gen sufre mutaciones dando lugar a una variante funcional del gen original.

ADN NO Codificante

• Copias incompletas de un gen (falta extremo 3' o 5'). Fragmentos génicos: porción interna de una secuencia génica
• Pseudogenes Copias inactivas, no funcionales, de un gen.

Proyecto Genoma Humano

• Estudio de la estructura y la función del genoma completo: genómica
• El catalogo de variabilidad humana de personas sanas

ADN Núclear vs ADN Mitocondrial

• 2001: primer borrador.
• 2003: Está terminado
• T2T: Telomero a telomero/ se han encontrado zonas que antes no se descibriieron
• Objetivo buscar la base genética en pacientes con enfermedades poco frecuentes y cáncer y sus familias

Proyecto de 100.000 genomas:

• Búsqueda de base genética en pacientes con enfermedades poco frecuentes y cáncer y sus familias. Iniciado en el Reino Unido en 2014 para secuenciar 100,000 genomas de pacientes.

Proyecto B1MG

• Iniciativa Europea para secuenciar 1 millón de genomas en la UE para 2022, incluyendo pacientes con cáncer, enfermedades comunes, infecciosas y raras.

Proyecto 3MAG

• Proyecto para aumentar la representación de la variación genética africana en el genoma humano de referencia
• El África se concentra la mayor diversidad genética humana
• La edición de 2021 se marcó un nuevo genoma de referencia

"Ómicas"

• Sufijo para referirse al estudio de la totalidad o del conjunto de algo
• Ejemplos: genómica, transcriptómica, proteómica, metabolómica, metagenómica, exómica, epigenómica, microbiómica, lipidómica

Genoma Mitocondrial

• Utilización de un código genético modificado
• Alta velocidad de mutación (muy polimórfico)
• Presente en poliploidía (↑ADNmt/ mitocondria) → x copias
• Organización y expresión muy específicas
• Herencia exclusivamente por vía materna
• No recombinación de genomas parentales

Organización Genoma Mitocondrial

• Tamaño genoma mitocondrial < genoma nuclear
• ADNmt: 16.569 pb y 37 genes
• 13 ARN mensajero (proteínas)
• 22 ARN de transferencia
• 2 ARN ribosómico
• H (↑nt G): 2 ARNr, 14 ARNt, 12 proteínas
• L (↑nt C): 8 ARNt, 1 proteína
• OXPHOS
• 7 (ND1, 2, 3, 4L, 4, 5 y 6)
• 1 (cyt b)
• 3 (COI,II, III)
• 2 (ATP 6 y 8)

Genoma Nuclear vs Genoma Mitocondrial:

• Tamaño, número de copias, tipo de DNA, número de genes, densidad génica, ADN codificante, intrones en genes, secuencias repetitivas, recombinación y herencia del genoma nuclear y mitocondrial.
• El genoma mitocondrial tiene ADN codificante del 97% vs 2% ADN Codificante en el genoma Núclear