ADN - Resumen de la clase PDF

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ADNNúcleo: ● Se encuentra principalmente todo el ADN. Compuesto por una doble membrana lipídica , una externa y una interna. Hay proteínas acopladoras y anexas que comunican a las proteínas nucleares como la lámina A (proteína clave para mantener la integridad del núcleo y mantener los procesos estr...

Description

Núcleo: ● Se encuentra principalmente todo el ADN. Compuesto por una doble membrana lipídica, una externa y una interna. Hay proteínas acopladoras y anexas que comunican a las proteínas nucleares como la lámina A (proteína clave para mantener la integridad del núcleo y mantener los procesos estructurales) que se acoplan al ADN. ● El ADN en el núcleo se encuentra junto a las histonas formando los nucleosomas, cromatinas. Hay filamentos intermedios, actina F, microtúbulos (componentes del citoesqueleto) que se conectan con el núcleo por medio de las proteínas accesorias nesprinas 1,3,4 y otras adaptadoras como las dineinas , quinesinas, preptinas. Las proteínas zoom permiten comunicar las nesprinas con la lámina A lo que permite la interacción entre el citoesqueleto y el núcleo, transmisión de fuerzas, comunicando el exterior e interior. ● En el complejo de poro nuclear se lleva a cabo la importación y exportación de moléculas . ● Cuando la lámina A tiene errores por mutaciones pueden llevarse a acabo de procesos específicos de farnesilación que es la adición de farnesina lo cual deriva en la generación de la progerina (forma mutada de la lámina A) lo que produce defectos mecánicos en el núcleo, desorganización de la cromatina, inestabilidad genómica, activar mecanismos extracelulares, alteración e inhibición las vías de señalización normales, la expresión genética se altera, se altera la proliferación , autorrenovación y diferenciación de las células madres. ● Genera progeria o síndrome de Jonathan Hutchinson, enfermedad genética por la cual debido a una proteína mutada, las células no pueden renovarse y se acelera el envejecimiento.

Componentes del núcleo:

Cromatina: unión del genoma e histonas que contribuyen a la condensación. Varios factores intervienen en la condensación de cromosomas. Hay 2 tipos de cromatina ➢ Heterocromatina: Más condensada,más inactiva, más empaquetada, enrollando más a las histonas, tiene dilaciones, metilaciones y acetilaciones. grupos metilos unidos a las bases del ADN. no habrá expresión de ARNm. Silenciamiento genético. Zonas oscurecidas ➢ Eucromatina: abierta, activa, disponible. abundantes acetilaciones, grupos acetilos unidos a la secuencia de ADN e histonas que hacen una estructura abierta, desenrollada para promover la transcripción. Zonas claras

Transporte nuclear ● Es clave para la expresión genética porque los primeros procesos se dan en el núcleo Replicación: nueva hebra de ADN a partir de una existente y transcripción: formación de una RNA. Pero la síntesis de proteínas se da en el citosol. ● Las proteínas generadas en el citosol deben ir al núcleo para funcionar como las proteínas nucleares: polimerasas Dos tipos de procesos: Mediado por la proteína Ran que es una proteína G: Importación 1. La proteína (molécula de carga) es importada al núcleo por una señal de localización nuclear conformada por un péptido o aminoácido que es reconocido por la importina 2. Se une a esta molécula de carga formando un complejo de carga (binario) y la internaliza 3. Viene la proteína Ran inactiva, se activa por el GEF y promueve la separación de la molécula de carga de la importina en el núcleo 4. El mismo Ran se une a la importina, es exportado por el complejo del poro nuclear y llega al citosol 5. En el citosol, el GAP (proteína g) acelera la función GTPasa que tiene la Ran e inactiva la Ran con GTP, liberándola de la importina. 6. Se repite el proceso Exportación por la exportina y RAN (proteína reguladora) que se activa por el GEF 1. La Ran activa forma un complejo de carga (ternario) que sale del núcleo

2. El GAP promueve la inactivación de la proteína Ran por hidrólisis 3. Se libera la molécula de carga, la exportina y la Ran inactiva en el citosol 4. Pueden volver a ser importadas

Independiente de la proteína Ran Exportación: Participan las T1XN, F1XN (proteínas de transporte) que se ensamblan con un RNAm procesado en el nucleo ( transcripcion) 1. La proteínas de transporte se unen al ARNm formando una ribonucleoproteína 2. El complejo pasa por el poro nuclear y es exportado 3. La proteína hidrolasa DBP5 (consume ATP) lleva a cabo la liberación del ARNm y proteínas de transporte. 4. El ARN maduro va al citosol 5. Pueden ser reimportadas ➢ Hay gasto energético

Estructura del ADN ● El ADN es una doble hebra. ● Si se analiza una hebra está unida por enlace fosfodiéster mediados por los fosfatos. Compuesta por nucleótidos que es fosfato, azúcar pentosa (ribosa) y base nitrogenada (púrica: adenina y guanina y pirimidina: timina, citosina). ● Cada hebra tiene una dirección de 5 a 3 y de 3 a 5. En el 5 el fosfato está unido en el carbono 5 de la ribosa y el OH está unido al carbono 3 de la ribosa. ● Cuando se forma el dúplex de ADN, las bases nitrogenadas forman puentes de hidrógeno. La timina forma 2 puentes de hidrógeno (fuerza intermolecular) con la adenina y la citosina forma 3 puentes de hidrógeno con las guanina, un poco más fuerte. ● Los puentes de hidrógeno son de menor fuerza que los enlaces covalentes, si fueran covalentes no habría,replicación, transcripción ● La hebra complementaria va en sentido contrario

Condensación del ADN 1. Las dobles hélice del dúplex se enrollan en las histonas formando un nucleosoma 2. La agrupación de nucleosomas produce la formación de perlas de collar, 3. Las perlas de collar agrupadas como racimo de uvas forman una fibra de 30 nm. 4. Si se sigue empaquetando, se generan bucles 5. La agrupación de bucles forma plegamientos de orden superior de cromatinas. Lo que se observa que compone al cromosoma interfásico en el microscopio

Replicación del ADN ● Si no hay replicación, no hay material genético que se pueda transmitir a las células hijas.

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La mitad de la hebra original se va a una célula hija y la otra mitad a la otra por eso la replicación es semiconservativa. Entre una generación y otra se conserva solo la mitad de la información genética. Las arqueas y bacterias tienen ADN circular y sólo un origen de replicación, una horquilla o burbuja de replicación. Inician en un punto y dan la vuelta completa hasta generar una hija. En eucariotas se tiene varios puntos de origen que se complementan hasta llegar a la replicación completa de ADN. ADN lineal.

Maquinaria de replicación :Se lleva a cabo por eventos: 1. Definición de un sitio de origen 2. Reclutamiento de una helicasa (enzima que apertura la doble hebra, para formar la burbuja de replicación) 3. Unión de proteínas que ayudan a formar el complejo de preiniciación 4. Llegada de primers o cebador y polimerasas: Los primers son fragmentos compuestos de ARN, formados del complejo alfa primasa o en bacterias DNA g. Su función es servir de iniciador para que la polimerasa siga añadiendo nuevos nucleótidos en la hebra nueva. 5. Síntesis de ADN

Enzimas: En procariotas: ● Muy efectiva ● no requiere la formación de un complejo de preiniciación ● solo tiene un origen de replicación. Iniciación 1. Helicasa: Abre la doble hebra, rompiendo los enlaces de hidrógenos. 2. RPA/SSB (proteínas de unión o hebra simple): Estabilizan a la cadena simple que se está abriendo por la helicasa para que no se vuelvan a unir el duplex. 3. Topoisomerasa: liberar tensiones en las zonas contiguas a donde se apertura la doble hebra.Induce cortes y gira favoreciendo la apertura y disminución de fuerzas de tensión que impiden que la doble hebra se aperture. 4. Primasa: sintetiza el cebador o primer Elongación

5. Polimerasa III: Añade nucleótidos 6. Polimerasa I: remueve primers Terminación 7. Ligasa: Une extremos donde ya no hay primers. En la hebra retrasada ➢ Polimerasa epsilon: hebra adelantada ➢ Polimerasa delta: cadena retrasada

➢ Hay 2 hebras, una conductora y otra retrasada. ➢ La hebra conductora se sintetiza en una sola síntesis de manera continua, sin interrupciones. Puede leer a la cadena molde de 3 a 5 y sintetiza de 5 a 3 para la transcripción o replicación, lo cual coincide con la dirección que la helicasa abre la doble hebra. ➢ La hebra retrasada tiene que leer de 3 a 5 y depende del avance de la helicasa y forma los fragmentos de Okazaki que son pedazos de ADN. Después se quita los primers y la ligasa se encarga de cerrarla. ➢ En la retrasada deja varios primers en la adelantada solo uno.

En eucariotas: Mayor regulación por mecanismos moleculares. 1. Para que el complejo de reconocimiento de origen se una al dúplex de ADN tiene que haber actividad CDK (enzimas quinasas dependientes de ciclinas, principales reguladoras del ciclo celular que promueven la replicación) 2. Después de unirse, las proteínas Cdc6 y Cdc 1 reclutan y propician la unión correcta de 2 helicasas (proteina de mantenimiento) 3. Se generan 2 hebras abiertas. Estado de baja activación CDK 4. En la fase S, se pasa a un estado de alta actividad de CDK en fase S. Formación de complejos CDK que permiten que se activen enzimas quinasas que fosforilan a otras proteínas como la Cdc 45, Dpb2, Sld2, GIMS(componentes del complejo de preiniciación de la replicación). También se fosforila Cdc6 y Cdt 1 promoviendo su liberación y del complejo de reconocimiento de origen porque ya cumplieron su función. 5. Complejo de preiniciación listo, comienza la apertura de la doble hélice por acción de helicasas fosforiladas 6. Unión de polimerasas y primers, formación duplex de complejo de iniciación. 7. Formación de hebras nuevas Zoom en parte 3

Mutaciones Mutaciones espontaneas

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Por errores de la polimerasa. Adición de un nucleótido incorrecto. Dan variabilidad genética que contribuye a la evolución

Mutaciones inducidas

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Agentes químicos: sustancias nocivas como benzopireno, benceno (cancerígenas, sulfato de cobre, ácido bórico, fórmico) producen daños en el ADN, producen desaminaciones, convierten bases nitrogenadas en otras,, Físicos: rayos ionizantes (rayos x) pueden desplazar, eliminar,reemplazar nucleótidos o transformar a radicales y no ionizante (rayos ultravioleta, tienen menos energía) ocasionan dímeros de timina Biológicos: virus del papiloma humano(VPH) que modifica el ciclo celular, desactivación de la P53 (proteína reguladora del ciclo celular, supresora de tumores) generando proliferación de células mutadas, cáncer cervical. Helicobacter pylori (bacteria persistente porque puede adaptar su genoma por mutaciones para no ser degradada por las defensas )que induce la activación de las defensas inflamatorias elevando los niveles de ROSS, cáncer gástrico.

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Mutaciones y polimorfismos ● La acumulación de mutaciones en determinados locus, se van conservando. ● Son más frecuentes en las zonas que no son abundantemente expresadas (la mayor parte), ahí se generan los polimorfismos que son las formas distintas de encontrar un mismo gen. Generan cambios fenotípicos pero no fenotípicos. ● Pueden aumentar la susceptibilidad de enfermedades o generar una enfermedad. ● Es parte de la huella dactilar. ● Hacen que cada genoma sea único en cada persona. Sirven para ver rasgos de paternidad por la similitud ya que algunos polimorfismos se transmiten, investigación criminal. ● Genoma es diferente por factores ambientales (sustancias), genéticos(propios errores, mutaciones)

Mecanismos moleculares de reparación de ADN Escisión de bases

Cortar,retirar y sustituir los apareamientos erróneos, mutaciones puntuales. 1. ADN glucosidasa que renueve la base nitrogenada, dejando el nucleósido 2. Una endonucleasa retira el nucleótido incorrecto 3. Una liasa y DNA polimerasa introduce el nucleótido correcto.

Escisión por apareamiento

Para apareamientos incorrectos y micro inserciones y deleciones. 1. Daño es reconocido por proteínas MSH2 Y MSH6 que se unen al ADN y detectan la mutación. 2. La endonucleasa retira la base incorrecta 3. La helicasa, abre la hebra 4. La exonucleasa corta en la zona contigua para que se reparar la zona dañada 5. DNA polimerasa y ligasa reparan

Escisión de nu cleótidos

Para aductos químicos como dímeros de timina. Separación de bases nitrogenadas con alteración temporal de la forma del ADN 1. Reconocimiento previo por 23B y XPC 2. Apertura de doble hélice por helicasa y proteínas accesorias como XPG, RPA y TFIIH (función helicasa) 3. Endonucleasas XPF y XPG cortan la secuencia donde está el dinero y lo retiran

4. Polimerasa y ligasa reparan el daño, insertando la secuencia correcta Unión de extremos no homologos

Recombinación homóloga (crossing over)

Corte de la doble hebra debido a una rotura por radiación ionizante (rayos x) 1. Proteínas DNA-PK y heterodímeros KU80/KU70 se unen a la zona cortada y median la formación de extremos rectos 2. Ligasa une los extremos de nuevo Problema: Se pierde parte de la información genética ● ● 1. 2. 3.

4. Transposición

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Material genético se combina, entrecruzamiento de cromosomas. Repara daños en el ADN Las exonucleasas dejan espacios vacíos, 3 monocatenarios Invasión por proteínas RecA o Rad 51, fusionandose Extremo 3 terminal se extiende por la ADN polimerasa y complementa la secuencia del otro, reparando el daño y recombinando Se obtiene ADN mezclado y reparado

Movilización de un fragmento, insertandolo en otra secuencia, ● Transposón es una secuencia de inserción. Sus genes contienen información genética para expresar las enzimas que los insertan. ● Se obtiene ADN nuevo con secuencia distinta pero que ayuda al proceso de reparación de errores en otras zonas. Variabilidad genética. ● 3% del genoma está formado por transposones basados en el ADN. ● Efecto a nivel de los exones (parte codificable del RNAm) 1. Corte escalonado con extremos no apareados por una transposasa. 2. Inserción del transposón con dos zonas de repetición invertida que sirve para completar la secuencia que falta 3. Ligado por una ligasa

Epigenética ➢ Dogma de la biología molecular: ADN se convierte en ARN que se convierte en proteína en el citosol ● Epigenética: -controlar la expresión de gen para ser convertido en ADN sin cambiar la secuencia. -Expresión génica que no involucra necesariamente a la secuencia del ADN. -No modifica la secuencia de nucleótidos, modifica la presencia o niveles de grupos pequeños como metilos o acetilos que se unen a las histonas y secuencia de ADN para modificar la expresión genética o silenciar. -Regulada por el metabolismo que depende de factores ambientales y ciertas enfermedades como cáncer, diabetes. Hetrocromatina: Patrones claros y específicos y abundantes de metilación que cierran la estructura. Genes silenciados Eucromatina: Más activa, descondensada y dispuesta para la transcripción. Patrón claro de acetilación principalmente ➢ Esto es debido a la epigenética. ● Grupos metilo y metilo no cambian la secuencia del ADN.

¿Cuales son los eventos involucrados en la replicación de ADN en nuestro organismo? 1. Proteínas se unen al origen de replicación para permitir el reclutamiento de helicasas no activas 2. Las helicasas se activan y se aperturan los puentes de hidrógeno para que se incorporen los nucleótidos. 3. Topoisomerasa que elimina las tensiones producido por el desarrollo de las hebras 4. La primasa y polimerasa alfa se encargan de sintetizar los primeros nucleótidos. Primasa incorpora una secuencia corta de ARN y polimerasa alfa un segmento corto de ADN. 5. Se forma un cebador mixto de ARN y ADN Hebra conductora 6. Polimerasa epsilon incorpora nucleótidos 7. Proteína RPA permite que las polimerasas se mantengan 8. RFC y PCNA(función de abrazadera deslizante) permiten el desplazamiento y adecuada incorporación de nucleótido.

Hebra retardada 6. La polimerasa delta incorpora nucleótidos 7. el cebador mixto se va formando con la ayuda de RPA, 8. RFC y PCNA(función de abrazadera deslizante).Se forman fragmentos de Okazaki que se unen finalmente para formar la cadena.

¿Qué es el ciclo celular?¿Cuáles son los eventos celulares involucrados en los puntos de regulación? 2 etapas Interfase: G1: Célula crece, duplica sus organelas S: Replicación de ADN G2: Célula sigue duplicando centriolos, se duplican los centriolos, formación del huso Mitosis ➢ Para que pase de una etapa a otra necesita de 2 moléculas: Las ciclinas activan a las quinasas, las quinasas fosforilan a otras enzimas. -Ciclinas: varían su concentración,varias -CDK (quinasa dependiente de ciclina): constantes, varias Puntos de regulación Lugar Punto de restricción

G1

● Cuando el punto de restricción está activado se juntan y actúan sobre el retinoblastoma ● Las CDK hiperfosforilan y se separa de la E2F que sirve como factor de transcripción ● se va a los genes y activa el proceso de transcripción para sintetizar proteínas y pasar a la etapa S.

La ciclina D trabaja con dos quinasas, la quinasa 4 y 6.

Primer punto de control

Final de G1 e inicio de fase S

● Cuando está activado se juntan y actúan sobre el retinoblastoma ● Las CDK hiperfosforilan y se separa de la E2F que sirve como factor de transcripción, se va a

Participan las ciclinas E y A que actúan sobre el CDK 2

los genes y activa el proceso de transcripción para sintetizar proteínas y pasar a la etapa S. ● Se verifica que la célula haya crecido adecuadamente, que las condiciones ambientales sean adecuadas y que el ADN este intacto. S

Se busca el origejn de replicación, rotura de puentes de hidrógeno que genera 2 ADN

Segundo punto de control

G2

● Cuando está activado ciclina B y A que trabajan con se juntan la CDK1 ● Activan el factor promotor de la mitosis (MPF) y se inicia la mitosis. ● Se verifica que el ADN este bien y que haya sido duplicado adecuadamente

Tercer punto de control:

entre la metafas ey anafase

● Se verifica que las cromátidas hermanas esten unidas adecuadamente al huso acromático y su adecuada separación. ● Las cohesinas las mantienen unidas y cuando se pasa a la mitosis se activa el complejo promotor de la anafase que actúa sobre la securina, la ubiquitiniza (unión de ubequitina que las

marca para degradarlas) para que las separas degraden a las cohesinas, permitiendo que las cromátidas hermanas se separen.

Inhibidores de CDK: Por daños Punto de restricción: P16, P53 (proteína supresora de tumores) que activa a la P21 que impide que las ciclinas y CDK se unan. P53 también activa a la GADD45 que repara el ADN. P17 también actua....