tema-1-genoma-humano-medium-10-preguntas

• El texto proporcionado abarca varios aspectos del genoma humano
• Incluye su organización, componentes y proyectos de investigación

Organización del Genoma Humano

• El genoma humano se compone de regiones codificantes (genes) y no codificantes
• El 97% del genoma humano no codifica proteínas, mientras que el resto sí
• El ADN genómico y las secuencias relacionadas con los genes constituyen el 37% del genoma
• El ADN extragénico representa el 63% restante
• El genoma nuclear tiene menos del 5% de regiones codificantes
• El genoma mitocondrial tiene el 97% de regiones codificantes

Genoma Nuclear

• El ADN extragénico se divide en ADN repetido (55%) y ADN de copia única y poco repetido (8%)
• El ADN repetido se clasifica en secuencias en tándem (10%) y secuencias dispersas (45%)
• El ADN en tándem incluye ADN satélite, minisatélites y microsatélites
• El ADN disperso se compone de transposones y retrotransposones (LTR, LINES y SINES)

Tipos de ADN Repetido

• El ADN satélite es poco frecuente en procariotas y arqueas
• El ADN satélite en humanos es menos denso y rico en A-T
• Las secuencias de ADN satélite son cortas, se repiten millones de veces, son heterocromatina y se asocian a centrómeros
• Las secuencias ALFOIDES son un ejemplo de ADN centromérico
• Las secuencias ALFOIDES tienen 171 pares de bases ricos en AT
• Las secuencias ALFOIDES se repiten miles de veces hasta completar regiones de 3 x 10^6 pares de bases
• Las secuencias ALFOIDES se transcriben pero no se traducen
• Las funciones de las secuencias ALFOIDES son estructurales y de estabilidad celular

VNTRs, Minisatélites y Microsatélites

• VNTR (repeticiones en tándem de número variable) es ADN moderadamente repetido
• Los minisatélites tienen secuencias de 6 a 100 pares de bases que se repiten cientos de veces en tándem
• Los microsatélites tienen secuencias de 2 a 5 pares de bases (STRs) que se repiten cientos de veces en tándem
• Los microsatélites y minisatélites son útiles en el DNA fingerprinting para la identificación forense

Transposones y Elementos Transponibles

• El 45% del genoma humano está constituido por transposones o elementos transponibles
• Algunas de estas secuencias pueden moverse de una localización a otra del genoma
• Los transposones se clasifican en clase I (retrotransposones) y clase II (transposones de ADN)
• Los retrotransposones (42% del genoma humano)
• Los retrotransposones se transponen a través de un intermediario de ARN (ADN-ARN-ADN) y tienen origen vírico
• Los retrotransposones se dividen en transposones LTR y no-LTR
• Los transposones LTR son similares a retrovirus y contienen genes gag y pol
• Los transposones no-LTR son los más numerosos y activos incluyen LINES (20%) y SINES (13%)
• La transposición se asocia con inestabilidad genómica y procesos tumorales
• Los transposones de clase II (3% del genoma humano) se transponen directamente como ADN, requieren transposasa
• La transposición conservadora en clase II, es un mecanismo de "cortar y pegar"
• Los transposones de clase II activos se relacionan con patologías

ADN Génico y Secuencias Relacionadas

• El ADN codificante (genes) comprende secuencias únicas y funcionales
• Los genes contienen elementos funcionales que incluyen secuencias codificantes
• Los genes son la región del genoma con información necesaria para la síntesis de una molécula funcional (RNA o Proteína)
• Incluyen secuencia codificante, es decir, que se transcribe y, a menudo, se traduce
• La mayoría son de copia única
• Algunos genes son funcionales multicopia (familias génicas)
• La estructura de un gen humano incluye exones, intrones, regiones UTR y zonas reguladoras
• Los exones son regiones codificantes
• Los intrones son zonas que no forman parte del producto final

Genes Multicopia y ADN No Codificante

• Los genes multicopia pueden estar organizados en familias génicas
• Las familias génicas clásicas están en tándem y con copias idénticas de un gen
• Las familias multigénicas con genes agrupados tienen menos homología en regiones específicas
• La mayoría son de copia única
• Los ADN no codificantes son de secuencia única o de copia múltiple
• A partir de una copia de un gen pueden surgir copias no funcionales por varios mecanismos
• Los genes truncados son copias incompletas, los fragmentos génicos son porciones internas, los pseudogenes son copias inactivas

Pseudogenes

• Los pseudogenes procesados se originan por retrotransposición
• El retrotransposición ocurre si se insertan junto a un promotor
• La familia Alu surgió por la retrotransposición del gen que codifica para la secuencia 7S

Proyecto Genoma Humano

• El Proyecto Genoma Humano (PGH) se originó en EEUU en 1990, con el objetivo de estudiar la estructura y función del genoma
• El PGH ha buscado marcadores de ADN y estudios de ligamiento
• En 1998, se revisaron objetivos con el primer borrador secuenciación completa en 2003
• También el desarrollo de tecnologías de secuenciación y genómica funcional
• Craig Venter lideró esta parte (iniciativa privada): secuenciación de secuencias de cADN
• Incluía además: genómica comparada, estudio de implicaciones éticas, legales y sociales
• El primer borrador de la secuencia del genoma humano se publicó en Abril de 2001
• Estaba cubriendo el 90% del genoma con índice de error de 1/1.000 pares de bases y con 150.000 vacíos
• No todos los genes están bien representados
• En abril de 2003 la versión del proyecto Genoma Humano se consideró “finalizada” cubriendo el 99% del genoma
• El índice de exactitud era mayor (<1/10.000 pares de bases) los vacíos se redujeron
• Tiene el 2% del genoma es codificante, ≈ 30.000 genes
• Aproximadamente el 50% es ADN repetitivo, los exones promedian los 150 pb y los intrones muestran gran variación
• G+C = 41%
• La versión del genoma humano que hoy utilizan laboratorios del mundo entero es la GRCh38
• En abril de 2022 el Consorcio T2T publicó el proyecto del Telomere (Telómero) to Telomere
• Descubrieron genes candidatos que eran desconocidos
• Se identificó un 8% faltante, relacionado a secuencias repetidas en centrómeros

Proyecto 1000 Genomas

• El Proyecto 1000 Genomas es un catálogo de variabilidad humana de personas sanas en poblaciones a nivel mundial
• El Estudio 1000 Genomas se incluyó en IGSR (The International Genome Sample Resource)
• Se basa en IGSR (The International Genome Sample Resource)

Proyectos Genómicos y Medicina Personalizada

• El Proyecto 100.000 Genomas se usa en la búsqueda de bases genéticas en pacientes con enfermedades poco frecuentes y cáncer
• El Proyecto 100.000 Genomas persigue descubrimientos médicos basados en genética
• Se lanzó en UK a finales de 2014 para secuenciar 100.000 genomas de pacientes
• El proyecto "Beyond 1 Million Genomes' (B1MG) es una iniciativa Europea Horizon 2020 para secuenciar un millón de genomas
• Los proyectos 'tres millones de genomas africanos’ (3MAG) están enfocados en genomas africanos
• La secuenciación genómica se integra en iniciativas de medicina personalizada y es una de las ciencias ómicas
• La genòmica hace parte de este mundo de estudios a gran escala

Genoma Mitocondrial

• El genoma mitocondrial es más pequeño que el genoma nuclear, con 16.569 pb y 37 genes
• Contiene 13 ARNs mensajeros (proteínas), 22 ARNs de transferencia y 2 ARNs ribosómicos
• El genoma mitocondrial tiene herencia materna y no recombinación de genomas parentales
• El genoma mitocondrial codifica 7 subunidades del complejo I, 1 del citocromo b, 3 del COI, II, III, y 2 del ATP 6 y 8
• Las mitocondrias de los espermatozoides no contienen ADN porque carecen del factor TFAM
• El ARNt de glicina participa en la degradación de ARNm
• Las características especiales del genoma mitocondrial incluyen:
• Utilización de un código genético modificado
• Alta velocidad de mutación (muy polimórfico)
• Presencia en poliploidía
• Organización y expresión muy específicas
• Herencia exclusivamente por vía materna
• No recombinación de genomas parentales

Genoma Nuclear vs Genoma Mitocondrial

• El genoma nuclear tiene 3.000.000.000 pb, mientras que el mitocondrial tiene 16.569 pb
• El número de copias por célula diploide es de 2 para el genoma nuclear y variable para el mitocondrial
• El genoma nuclear es lineal y tiene nucleosomas, mientras que el mitocondrial es circular y no tiene nucleosomas
• El genoma nuclear tiene 20.000 genes, mientras que el mitocondrial tiene 37
• La densidad génica en el nuclear es de 1 gen cada 30-60 kb, mientras que en el mitocondrial es de 1 gen cada 0,45 kb
• El genoma nuclear es ADN codificante en un 2% y los intrones en genes son Sí
• El Genoma mitocondrial es ADN codificante en un 97% y No tiene intrones
• Secuencias con recombinación y transmisión sexual son más comunes en el genoma nuclear