Recombinación Genética 2023-2024 PDF

TEMA 4. RECOMBINACIÓN GENÉTICA Homóloga y específica de sitio Internal use -Recombinación genética en la MEIOSIS: Significado biológico de la meiosis Recombinación genética homóloga: Modelo de Holliday Proteínas implicadas en el proceso de...

TEMA 4. RECOMBINACIÓN GENÉTICA Homóloga y específica de sitio Internal use -Recombinación genética en la MEIOSIS: Significado biológico de la meiosis Recombinación genética homóloga: Modelo de Holliday Proteínas implicadas en el proceso de recombinación homóloga -Recombinación genética en el SISTEMA INMUNE: Recombinación específica de sitio: generación de la diversidad de inmunoglobulinas Internal use INTRODUCCIÓN El reordenamiento de la información genética dentro y entre moléculas de DNA comprende diversos procesos conocidos colectivamente como recombinación genética. Como consecuencia se genera variabilidad génica 1. Intercambio de genes entre cromosomas homólogos durante la meiosis -> RECOMBINACIÓN HOMÓLOGA 2. Mecanismos de reparación de DNA dañado (Tema 5) REPARACIÓN POR RECOMBINACIÓN. 3. Reordenamientos de secuencias de DNA específicas que alteran la expresión y función de algunos genes durante los procesos de desarrollo y diferenciación RECOMBINACIÓN (Ej. Genes de las inmunoglobulinas) -> SOMÁTICA. (ESPECIFICA DE SITIO) Internal use Recombinación genética durante la Meiosis Cada cromosoma homólogo, paterno y materno, contiene una combinación de alelos diferente. La recombinación à Generación de cromosomas que contienen parte de cada cromosoma paterno y materno homólogo con nuevas combinaciones de alelos PRINCIPIO DE SEGREGACIÓN INDEPENDIENTE Internal use Recordemos…… En profase I: LEPTOTENO PAQUITENO, DIPLOTENO y DIACINESIS Sobrecruzamiento Las quiasmas à Se forman Se empiezan a ver Se observan bien Imagen real de intermediarios de recombinación observados al microscopio electrónico Intercambio recíproco y exacto Internal use MEIOSIS I: Profase I  Formación de quiasmas, resultado de la recombinación de cromátidas no hermanas (homólogas) Diploteno: Chiasmas Cada extremo se entrecruza con el complementario en el otro cromosoma formando un quiasma (observable en diploteno cuando se ha desmontado el complejo sinaptonémico). En Telofase I tendremos dos Posteriormente los quiasmas se células con la mitad de resuelven en la transición Metafase I- cromosomas cada una de Anafase I de la Meiosis I. ellas Internal use  Durante la Meiosis I: (en la profase I , paquiteno - diploteno): entrecruzamiento de dos de las cromátidas no hermanas, de cromosomas homólogos durante la sinapsis, rotura de las quiasmas y separación de los cromosomas homólogos  Durante la Meiosis II: separación de las cromátidas hermanas. Formación de gametos haploides (si hubo sobrecruzamiento->gametos recombinantes) Significado biológico de la Meiosis: Generación de diversidad genética sobre la que puede actuar la selección natural Internal use La recombinación homóloga durante la Meiosis tiene, al menos, tres funciones conocidas: Ø Proporciona células genéticamente diferentes Ø Proporciona una unión física transitoria entre las cromátidas que es necesaria para la segregación correcta de los cromosomas en Metafase I Ø Mejora la diversidad genética de una población. Internal use  Recombinación homóloga: modelo de Holliday ¿cómo puede una doble cadena de DNA romperse y reasociarse sin generar ganancia o pérdida de nucleótidos? En 1964 Robin Holliday presentó el Modelo de recombinación molecular para explicar la recombinación sucedida en la meiosis. Demostración de su existencia mediante b microscopía electrónica Entre las moléculas de DNA LAS ESTRUCTURAS DE HOLLIDAY homólogas (cromátidas de SE PUEDEN RESOLVER (CORTAR ) cromosomas homólogos) se EN ≠ PLANOS POSIBLES, empalman hebras simples ORIGINANDO UNA REGIÓN homólogas y se intercambian HETERODÚPLEX formando un DNA heterodúplex. Internal use  Mecanismo del Modelo de Holliday: 3’ 1La versión original del modelo 3’ Intermediario proponía que la recombinación se de Holliday iniciaba mediante la introducción de cortes en la misma posición en las dos hebras parentales 2)Cada cadena cortada se desenrrolla e invade la hebra V contraria apareándose cada base con su complementaria. H 3) Se forma entonces el intermediario de Holliday entre las hebras entrecruzadas. 4) Una vez formado el IH, puede ser resuelto por corte y realineamiento de las hebras cruzadas dando heterodúplex recombinantes (8a) o parentales-recombinantes (8b) según el plano de corte. Internal use https://www.youtube.com/watch?v=BhJf9MHHmc4 https://www.youtube.com/watch?v=3Z-9jIorJmg  Modelo actual de Recombinación Homóloga (Modificado de Holliday) El modelo propuesto inicialmente ha servido para elaborar el mecanismo más aceptado actualmente: propone la existencia de un corte de doble cadena en uno de los cromosomas. El otro cromosoma se utiliza como molde para reparar la rotura. Endo E D-Loop : se forman 5 cadenas A de ADN. Internal use Modelo actual de Recombinación Homóloga (Modificado de Holliday) II: Internal use MECANISMO DEL MODELO MODIFICADO: RESUMEN § Rotura de la doble hélice (modificación principal) § Digestión parcial de los extremos 5’ generados. (Actividad 5’-3’ exonucleasa) de tal forma que quedan extremos 3’ “sueltos” § Uno de los extremos 3’ invade la doble hebra complementaria. § Elongación de los extremos 3’ usando como molde el otro cromosoma (primero el extremo invasor y cuando éste a generado la región complementaria para el otro 3’, se activa la elongación en el otro extremo 3’) § Formación de estructuras de Holliday (en este modelo se forman 2 estructuras de Holliday), dos puntos de intersección que hay que resolver (cortar y pegar) § Resolución por corte y posterior ligación de dos cadenas  Enzimas implicadas en Recombinación homóloga: RecA RecA: proteína central del proceso de recombinación. Promueve el intercambio de hebras homólogo responsable de la formación del heteroduplex. 3) La proteína RecA desplaza la 3 hebra homóloga de la que se ha unido formando un heterodúplex heteroduplex · Alpasa D -- · RecA-Arpasa duplex 3´ 2 1 2) Se da el apareamiento específico entre bases complementarias 1) La proteína RecA se une al DNA de la guiado por RecA hebra simple y es capaz de invadir la hebra doble Internal use  Enzimas implicadas en Corte en chi. Recombinación va abriendo hélice la doble homóloga:. RecBCD Complejo RecBCD: üActividad Nucleasa üActividad helicasa https://www.biol.unlp.edu.ar/bioq uimica3/anima48.swf https://www.youtube.com/watch? v=XRbqWcmgE8w Internal use  Enzimas implicadas en Recombinación homóloga III: RuvABC Helieasa RecBD Migración y resolución [ Nucleasa A & NAPS ampps 3 Rep. · Polimerasa S OO helicada pasa & Internal use Homólogos de proteínas de recombinación en Humanos (COMPARTIDAS CON SISTEMAS DE REPARACIÓN T.5) RAD52 (RecBCD) corte exonue I RAD51 (RecA) RP-A (SSB homólogo) En humanos Rad51 interacciona directamente con BRCA2, proteína implicada en el desarrollo del cáncer de mama Internal use Recombinación en el sistema inmune: Recombinación específica de sitio Se denomina también recombinación somática Ocurre entre secuencias de DNA que comparten una pequeña región homóloga. Es mediada por proteínas que reconocen dianas específicas de DNA (sólo en sitios específicos del genoma). Ejemplo: Recombinación en genes de inmunoglobulinas que es la causa de la variabilidad de Anticuerpos. Internal use  Los anticuerpos son proteínas formadas por 4 cadenas… Cadenas ligeras Cada cadena tiene una/varias región/es constante/s (CH y CL) y otra variable (VH variables acon gram y V L) ¿Cómo se obtiene toda esta variabilidad? Mediante mecanismos de recombinación específica de sitio que sufren los linfocitos B a partir de la dotación genética en la línea germinal Cadenas pesadas Internal use  Dotación en línea germinal: 3 loci separados en distintos cromosomas: – Cadena pesada (H): cromosoma 14 – Cadena ligera κ: cromosoma 2 – Cadena ligera λ: cromosoma 22 VDJ-variables -constantes IgG IgM , , ,. 5gA 5gD El número de mutaciones es muy variada. Cadena k Cadena l Internal use Recombinación somática V3 n SSR SR po · I son transcripción ↑ y A a traducción Los precursores de los linfocitos B reordenan los segmentos génicos de las inmunoglobulinas La recombinación somática no se hereda Internal use  Recombinación intracromosómica que requiere señales de recombinación (SSR) Siempre son 12 0 24. Cadena ligera (k) Cadena pesada SSR en cadenas ligeras: Recombinación SSR Recombinación SSR V-D y D-J Entre segmentos V: (7pb)n- de V- J La c no participa en la recombinación · 12pb-(9pb)n SSR 1 V J V D J Entre segmentos J: (7pb)n- O 23pb-(9pb)n · nucletidos SSR en cadena pesada: Entre segmentos V: (7pb)n- 23pb-(9pb)n 2 Entre segmentos D: (7pb)n- 1 2 1 12pb-(9pb)n 1 SSR 9 nuclestidos Entre segmentos J: (7pb)n- & A 23pb-(9pb)n · Se elimina Sólo aparean A D J espaciadores de J 23pb con12pb Como todas las SSR son idénticas, el punto de recombinación es variable Internal y use diferente para cada linfocito B  FASE I : Unión a SSR de RAG1 y RAG2 (MISMA RUTA QUE SISTEMA DE REPARACIÓN NHEJ T.5) Los genes activadores de recombinación conocidos por sus J siglas en inglés de recombination RAGI complejo activating gene (RAG) codifican enzimas que llevan a cabo un C S RAG 2 recombinaza corta importante papel en la reordenación & ADN y recombinación de los genes de la inmunoglobulina y el receptor de E linfocitos T durante el proceso de recombinación V(D)J. Existen dos productos del gen activador de recombinación conocidos como RAG-1 y RAG-2, cuya expresión está restringida a los cuando el linfocito linfocitos durante sus estadios de - > B y T tienen que madurar Los dos segmentos que van a unirse están desarrollo. RAG-1 y RAG-2 son flanqueados por una RSS de 7-12-9 y una esenciales para la generación de RSS de 7-23-9 linfocitos T y B maduros, elementos RAG 1/2 se une a una RSS y después a la otra. RAG1/2 corta generando un complejo con esenciales del sistema inmunitario las dos hebras de ADN cortadas al que adaptativo. permanecen aún unidos las RSS ààà Internal use FASE II Fase II: eliminación de DNA-PKc Artemis las RSS y reunión de los · ligasa fragmentos recombinados En eucaristas. El complejo en forma de horquilla en los extremos es separado por la DNA-PKcs (proteína kinasa dependiente de DNA) y la proteína Artemis Se añade dNTPS por una desoxinucelotidil transferasa El complejo XRCC4 (Cernunnos) -Ligasa IV liga el extremo Internal use  Enfermedades asociadas con defectos en recombinación V(D)J El Síndrome de Omenn: asociado con mutaciones en los genes que son necesarios para la síntesis de RAG1 y RAG2. La condición resulta en una inmunodeficiencia combinada severa (SCID) Deficiencias de Artemis, Cernunnos, y ADN ligasa IV: también han sido documentado. Estas dolencias fueron asociadas con inmunodeficiencias combinadas severas, y también estas deficiencias de unas enzimas importantes en la reparación de ADN pueden causar una sensibilidad a la radiación ionizante Recombinación somátied inmunoglobulinas. · en Resumen tema: Preguntas de exámen https://www.youtube.com/watch?v=cokhflzjTkA Internal use