Clase 6 Estructura del Cromosoma Eucariota PDF

Organización de los Cromosomas Eucariotas Dra. Melissa Colón Cesario Adaptado de clase Prof. Iván Dávila Marcano Departamento de Biología UPR-Humacao 1 Genoma Eucariota Tiene uno o más sets de cromosomas lineales. Por lo general tiene mucho más DNA que el procariota. Estará localizado en el núcleo a...

Organización de los Cromosomas Eucariotas Dra. Melissa Colón Cesario Adaptado de clase Prof. Iván Dávila Marcano Departamento de Biología UPR-Humacao 1 Genoma Eucariota Tiene uno o más sets de cromosomas lineales. Por lo general tiene mucho más DNA que el procariota. Estará localizado en el núcleo altamente condensado. A través de la unión a proteínas. Cromatina. El complejo DNA y proteína 2 Organización del cromosoma eucariota Tipos de Secuencias Secuencias únicas o no repetitivas Una o varias veces en el genoma Genes estructurales y las áreas intergénicas En humanos componen cerca del 40% del genoma Secuencias moderadamente repetitivas Varios cientos de copias a algunos miles de copias Incluyen: Genes para rRNA e histonas Los orígenes de replicación Tramposomas ! Secuencias que pueden cambiar de posición en los cromosomas. 4 Tipos de Secuencias Altamente repetitivas Miles a millones de veces Son relativamente cortas Pueden estar distribuidas a través del genoma Ejemplo: secuencias repetitivas Alu en humanos ! secuencias repetitivas móviles de cerca de 300 pb ricas en Guanina y Citocina y reconocidas por una enzima de restricción. Otras están localizadas en forma tandem (juntas) Ejemplo: secuencias AATAT y AATATAT en Drosophila Son comunes en las regiones centroméricas. 5 Genoma Eucariota Variación en Cantidad de Información (fig. 10.10) Plethodon richmondi tiene genoma dos veces más grande que Plethodon larselli Plethodon larselli no tienen más genes que Plethodon richmondi, ¿cómo se explica? 6 Distribución de secuencias en humanos 7 Revisando información 8 Compactación de la cromatina Cromatina- complejo DNA proteína del cromosoma de las eucariotas Nucleosomas Unidad estructural repetitiva observada en los cromosomas. Compuesto de la cadena doble de DNA alrededor de un octámero de histonas (proteínas histónicas). El octámero esta formado por cuatro histonas diferentes H2A, H2B, H3, H4 (dos de cada una) El segmento de DNA que lo rodea tiene 146 pb y completa 1.65 vueltas alrededor del octámero. 9 10 Compactación de la cromatina 11 Estructura del Nucelosoma La estructura general del nucleosoma recuerda un collar de perlas. Reduce el largo del DNA a un 1/7 de su largo total. 12 Proteínas histónicas Son proteínas básicas Contienen muchos amino ácidos con carga positiva ! Lisina y arginina Hay 5 tipos de histonas Formando el octámero ! H2A, H2B, H3 y H4 H1 es una histona de unión Se une al DNA entre dos nucleosomas ¨linker DNA¨. Figura 10.13 13 Compactación de la cromatina – proteínas histónicas 14 Experimentos para revelar estructura del nucleosoma Roger Kornberg (1974) Propone primer modelo del nucleosoma Basó su propuesta en: Observaciones de la cromatina Experimentos bioquímicos Difracción de rayos X Imágenes de microscopía electrónica Markus Noll Pone a prueba el modelo de Kornberg Utilizó el siguiente procedimiento Digiere el DNA con la enzima DNasa I Obtiene el peso molecular de los segmentos resultantes del DNA El racional del experimento es que el linker está más accesible a la acción de la DNasa I que el DNA del core, por lo que los cortes se llevarán a cabo en la región del linker, obteniendo fragmentos de DNA de 200pb 15 Experimento de Markus Noll 16 Resultados del Experimento de Markus Noll 17 Interpretación de los datos Copyright ©The McGraw-Hill Companies, Inc. Permission required for reproduction or display Compactación de la cromatina Nucleosomas se compactan para producir fibra de 30 nm de grosor. Se asocian unos con otros La Histona H1 juega rol importante en esta compactación A concentraciones moderadas de sal la H1 es removida. Resulta en la forma clásica de collar de perlas A bajas concentraciones de sal, H1 permanece unida. Los nucleosomas se unen unos con los otros en estructura más compacta. 19 Compactación de la cromatina 20 Compactación de la cromatina 21 Compactación de la cromatina 22 Compactación de la cromatina Tercer nivel de compactación Requiere interacción entre la fibra de 30 nm y la matriz nuclear. La matriz nuclear está compuesta por: La lámina nuclear Proteínas internas de la matriz Compactan DNA en pequeños dominios radiales (¨radial loop domains¨) 23 Formación de dominios radiales 24 Territorialidad Cromosómica (figura 10.21) 25 Eucromatina vs. heterocromatina El nivel de compactación durante interfase no es uniforme. Eucromatina Regiones de los cromosomas menos condensadas. Están activas en transcripción. Regiones donde la fibra de 30 nm formó lazos radiales. Heterocromatina Regiones cromosomales altamente condensadas. En general están inactivas en transcripción. Nivel de compactación mayor a los dominios radiales. 26 Eucromatina vs. heterocromatina 27 Tipos de heterocromatina Heterocromatina constitutiva Son regiones que siempre están heterocromatizadas. Permanentemente inactivas para transcripción. Heterocromatina facultativa Regiones que se pueden heterocromatizar en unos periodo y en otros estar en su estado de eucromatina. Histonas controlan compactación La compactación de la eucromatina es muy alta para que los factores de transcripción y la RNA polimerasa se unan a los genes que se transcriben. Remodelaje de la cromatina Cambia la estructura de la cromatina Regula la capacidad de los factores de regulación de acceder a los genes La cola del centro de histonas se modifica Se han identificado cerca de 50 enzimas que hacen esto. Las modificaciones incluyen acetilación, metilación y fosforilación. Ver figura 10.20 28 Forma predominante en célula que no se divide 29 Cromosomas durante metafase En la fase M, el nivel de compactación llega a su máximo. Las cromátidas hermanas están formadas por heterocromatina Las dos cromátidas tendrán un grosor de 1,400 nm Estos cromosomas altamente condensados llevan a cabo muy poca transcripción si alguna. Cromosomas durante metafase Dos complejos de multiproteínas ayudan a formar y organizar los cromosomas durante metafase. Condensinas Críticas en la compactación o condensación del cromosoma. Cohesinas Importantes en el alineamiento de las cromátidas hermanas. Ambas contienen proteínas conocidas como proteínas SMC Acrónimo = Structural Maintenance of Chromosomes Las SMC usan energía de ATP para catalizar cambios en la estructura del cromosoma. 31 El número de lazos no cambia, sin embargo, se hacen mas pequeños Durante interfase, condensinas están en citoplasma Condesinas se unen a cromosomas y compactan lazos radiales Condesinas viajan al interior del núcleo 32 Cohesinas a lo largo de brazos del cromosoma se liberan 33 Revisando información 34 Referencias Brooker, R.J. 2015. Genetics: Analysis and Principles. 5ta Edición. McGraw Hill, Publ. New York, NY, USA. Pierce, B.A. 2006. Genetics: A Conceptual Aproach, 2da Edición. W.H. Freeman and Company, New York, NY, USA. Sanders, M. F. y J. L. Bowman. 2012. Genetic Analisis: An Integrated Approach. Pearson Publ., New York, N.Y., USA. 35