Presentacin de PowerPoint

ADN repetitivoGmez Barragn DavidMartinez Caldern VictorRosales Garca Ramss Alejandro

En el genoma humano el componente de codificacin de protena representa alrededor 1,2% del ADN total,

43% de la porcin eucromatica secuenciada del genoma se compone de elementos de ADN repetidos y mviles

Adems de los elementos dispersos, la mayor parte de la porcin heterocromatica no secuenciada del genoma humano (aproximadamente 18% del total) se compone de ADN repetitivo, tanto de elementos mviles como de satlites de ADN repetidos en tndem.'basura 'egosta', o 'ADN parasitario'

El ADN repetitivo es un componente esencial de los genomas; se requiere para el formato de codificacin de la informacin de modo que se puede expresar con precisin y para el formato de molculas de ADN para su transmisin a las nuevas generaciones de clulas. Adems, la naturaleza cooperativa de las interacciones protena-ADN proporciona otra razn fundamental por el cual las secuencias de elementos repetidos son esenciales para der formato al ADN genmico.

Elementos repetitivos del ADN son organizadores necesarios de la informacin genmica.

Amplias divergencias entre los taxones estrechamente relacionados en la repeticin abundancia y tamao del genoma (C-valor) se citan a menudo como prueba de la naturaleza parasitaria de ADN repetitivo.

Este argumento ignora tres aspectos importantes de la organizacin del genoma como un complejo sistema de informacin:

El primer aspecto es que los sistemas complejos y slidos dependen de los componentes redundantes, muchos de los que se pueden eliminar sin afectar de forma detectable el rendimiento general del sistema.

El segundo aspecto pasado por alto es la importancia del tamao del genoma y de la distancia entre las distintas regiones del genoma

El tercer aspecto descuidado de la organizacin del genoma es la importancia del equilibrio estequiometrico entre las protenas que se unen al DNA y sus elementos de reconocimiento afines. Los cambios en la relacin de protenas para elementos repetitivos influencian la estructura de la cromatina y tienen efectos fenotpicos observables. Por lo tanto, la abundancia de ADN repetitivo es flexible pero no neutral adaptativamente.

La idea clave es pensar en el ADN como medio de almacenamiento de datos sofisticada. Para que las clulas puedan accesar, preservar, duplicar y transmitir la informacin de secuencia codificada digitalmente, el ADN tiene que interactuar con otros componentes moleculares.

Estructuralmente y a travs de sus interacciones con otras molculas celulares, el ADN almacena informacin sobre tres escalas de tiempo diferentes:(1) a largo plazo ('gentica'): almacenamiento de informacin de las secuencia de ADN que implica estabilidad durante muchas generaciones del organismo.(2) plazo Intermedio ('epigentica'): almacenamiento que se produce a travs de complejos de ADN con las protenas y ARN en estructuras de la cromatina que pueden propagarse a travs de varias generaciones de clulas. Las modificaciones qumicas de ADN que no cambian la secuencia de datos, tales como metilacin, contribuyen al almacenamiento epigentico.(3) A corto plazo ('computacional'): almacenamiento de informacin que implica interacciones dinmicas de ADN con las protenas y las molculas de ARN que pueden adaptarse rpidamente dentro del ciclo celular al cambiar el entorno celularLa capacidad del ADN para formar complejos con ARN y protena para almacenar informacin en estas tres escalas de tiempo diferentes permite que el genoma pueda cumplir mltiples funciones en las clulas del organismo y en la herencia. El genoma sirve como registro evolutivo del organismo y el repositorio ms bsico de informacin fenotpica especfica. El genoma tambin participa en la ejecucin de los programas de la diferenciacin celular y la morfognesis multicelular durante los ciclos de vida del organismo. El genoma participa en las respuestas computacionales que permiten a cada clula completar su ciclo celular y hacer frente a las circunstancias cambiantes, los errores internos corregir y reparar los daos.

Funcines del ADN, aparte de formar protenas y ARN.

El tiempo La regulacin y la extensin de la expresin de las secuencias que se codifican.La organizacin de la expresin coordinada de las molculas de protenas y el ARN que funciona junto.Empaquetamiento apropiado del DNA dentro de la clula.La replicacin del genoma en sincrona con el ciclo de divisin celular.La transmisin de ADN replicado con precisin a las clulas de la progenie en la divisin celular.La deteccin y reparacin de errores y daos en el genoma.La reestructuracin del genoma cuando sea necesario (como parte del ciclo de vida normal o en respuesta a un desafo selectiva crtico).

Sitios de inicio de genricos (promotores).

Sitios de paro (terminadores en procariotas, seales de adicin poliA en eucariotas).

Seales para el procesamiento del ARN (tales como los sitios de empalme).

Cuando estos sitios de unin son compartidos por varios loci genticos, las clulas alcanzan una expresin coordinada de ARN correspondiente y protenas producto.

Los genomas microbianos tienen una organizacin en operne. Esto sugiere que los cromosomas procariotas se dividen en una serie anidada de carpetas '', que se puede acceder diferencialmente por la clula.

Los genomas eucariotas tienen una estructura jerrquica que refleja al menos tres capas de regulacin. La existencia de carpetas genmicas ha sido descrita como 'indexacin' epigentica del genoma.Por regulacin de la remodelacin de la cromatina y la localizacin de dominios de la cromatina, las clulas lograr coordinar el control sobre los segmentos multi-locus del genoma.

La cooperacin de la interaccin protena-DNA implica secuencias de DNA repetido.

E. coli opern lac represin

las regiones reguladoras contienen mltiples copias de varios sitios de unin diferentes.

La disposicin relativa de los sitios de reconocimiento determina si la protena de unin afectar la transcripcin positiva o negativamente.

Diferentes arreglos de varios sitios de reconocimiento repetidos proporcionan el potencial combinatorio para construir una gama prcticamente infinita de regiones reguladoras capaces de participar en los clculos moleculares sofisticadas con las protenas de unin afn.

DOCUMENTACIN DE FUNCIONES GENMICAS DIVERSAS RELACIONADAS CON DIFERENTES CLASES DE ELEMENTOS DEL ADN REPETITIVOS La tabla 3 ofrece una recopilacin de funciones repetitivas de ADN en funcionamiento genoma. Estos van desde la transcripcin bsica, a travs de la regulacin a nivel transcripcional y post-transcripcional, a la cromatina y la organizacin nuclear, de la transmisin del genoma a la divisin celular, la reparacin del dao y el ADN de reestructuracin. En algunos casos, las categoras funcionales se superponen.

Por ejemplo, la reestructuracin de ADN en repeticiones variables de nucletidos en tndem (VNTR) en bacterias patgenas y organizacin de la cromatina en eucariotas sirven como mecanismos para la regulacin de la secuencia de codificacin y expresin. Adems, los mecanismos de recombinacin cumplen papeles en la reparacin, as como la ingeniera de protenas celulares.

Una caracterstica de la Tabla 3 es que ciertos elementos repetitivos, tales como los mamferos LINE-1 y Drosophila gitana retrovirus / retrotransposones (Pelisson et al., 2002), aparecen en mltiples partidas funcionales. Las clulas tienen la capacidad de introducir una constelacin de seales preorganizadas funcionales en cualquier lugar en el genoma.

Muy recientemente, un papel en la modulacin de la transcripcin LINE1 se ha descubierto (Han, Szak y Boeke, 2004). Dado que alrededor de 850 000 elementos LINE constituyen un notable 21% del ADN eucromatico humano.La nocin de que los elementos LINE es que son los principales organizadores de la arquitectura funcional del genoma Por lo tanto, parece que elementos repetitivos desempean un papel importante en la organizacin de las estructuras de la cromatina y la replicacin del genoma.

Existe una amplia documentacin en la literatura gentica molecular que todas las variedades estructurales de ADN repetitivo desempean papeles importantes en una o ms categoras de tareas genmicas. Elementos de ADN repetitivos ms complejos, tales como retrotransposones, llevan conjuntos integrados de seales que influyen en mltiples funciones. Evolutivamente elementos independientes pueden servir como 'sinnimos' del genoma para proporcionar el formato funcional similar en diferentes especies.

sinnimos genmicos: son elementos evolutivamente independientes (es decir, sin relacin) que pertenecen a la misma clase estructural y que juegan el mismo papel funcional en cada especie.'Synteny hace referencia a la ocurrencia de grandes segmentos del genoma, a menudo megabases de longitud, que comparten el mismo orden de loci genticos y se supone que representa la conservacin de una disposicin genmica funcional.Una prueba importante de la hiptesis de sinnimos genmicos, emerge de los resultados de una comparacin entre las ubicaciones de Alu en el genoma humano y su sinnimos putativos, B1, B2, ID y BC200 en el genoma del ratn

REPETICIONES Y RNAi EN FORMATO DEHETEROCROMATINAEl papel de los elementos repetitivos como sinnimos genmicos en formado de heterocromatina plantea una aparente paradoja. Cmo protenas conservadas involucradas en el establecimiento de la heterocromatina reconocen las secuencias de ADN distintas? Parte de la respuesta parece ser que el reconocimiento de repeticin inicial es logrado por medio de RNAs afines en lugar de por protenasEl papel de RNAi en la formacin de heterocromatina ha sido confirmado por los estudios genticos en la fisin de levadura Schizosaccharomyces pombe. Mutaciones en el DCR y RdRp, hace al loci defectuoso en el RNA de procesamiento de RNAi y silenciamiento de visualizacin de aberraciones en la heterocromatina, la formacin y acumulacin de transcripciones de doble cadena a partir de las repeticiones de matriz flanquean los centrmeros.RNAi se requiere para establecer heterocromatina inactiva alrededor de los centrmeros.Reconocimiento de RNA de repeticiones pueden conducir a la heterocromatina al formateo de una manera que an no se ha determinado. RNAi es necesaria para la funcin del centrmero en S. pombeGENOMA RESTRINGIDO TAXONMICAMENTE.ARQUITECTURA DEL SISTEMAcada organismo tiene un genoma con arquitectura del sistema, de la misma manera que cada sistema de almacenamiento de datos tiene una arquitectura caracterstica.muchas secuencias de protenas y RNA (datos-archivos) se conservan a travs de la evolucin, pero diferentes taxones organizan y dan formato a sus genomas de maneras muy diferentes para la replicacin, transmisin y expresin. En general se requiere la arquitectura del sistema, ya que estos procesos deben estar coordinado para que operen sin interferencia mutua.Un claro ejemplo de genoma taxonmicamente especfico y arquitecturas de sistemas involucra las diferentes seales utilizadas para transcripcin bsica en bacterias y arqueas, organismos que comparten muchas secuencias de codificacin y que tienen el formato completamente diferente para la transcripcin. Estos incluyen, en particular, el locus de choque trmico hsp70 que codifica un grupo de tres protenas chaperonas ortlogos El papel de la arquitectura de repeticiones est dispersa de acuerdo con el conservacin detectada en las posiciones y orientaciones de elementos repetitivos compartidos. una caracterstica ignorada con frecuencia de la arquitectura del genoma asociada con elementos de repeticin es el tamao del genoma global. En las plantas, el tamao del genoma se correlaciona con un aumento en la abundancia de ADN repetitivoLos genetistas moleculares de plantas han sugerido que la longitud total de cada genoma es una importante caracterstica funcional, que influye en el tiempo de replicacin, una caracterstica que se correlaciona con la longitud del ciclo de vida. Tiene sentido que la amplificacin de elementos genticos mviles es un mtodo eficiente de alterar el contenido total de ADN en el genoma. Del mismo modo, la distancia entre reguladoras y secuencias de codificacin puede ser un importante parmetro de control.