Tema 2 Condensación del DNA, cromatina y cromosomas anotaciones flor PDF

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seminarios, DNA, profesor: Primitivo...

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Tema 2: Condensación del DNA, cromatina y cromosomas Ejercicio 1 a) Los DNAs celulares se encuentra de forma natural superenrollados. V b) Las colas N-ter de las histonas interactúan con los nucleosomas pero no el DNA. V c) Aunque la fibra de 10nm es accesible a la transcripción, la fibra de 30nm se asocia con bajo nivel de expresión. V d) Las histonas nucleosomales están más conservadas y son más básicas que la histona H1. F *La histona H1 es más básica que las histonas core. e) El DNA eucariótico, en los nucleosomas, se enrolla negativamente de forma levógira en un enrollamiento solenoidal. V f) Un enlace topológico indica imposibilidad de separación de hebras, aunque no estén ligadas físicamente. F *Tienen que estar ligadas físicamente, creo que la segunda parte de la frase está mal, debería de ser: aunque no estén ligadas covalentemente. g) Los nucleosomas suelen estar posicionados sobre el DNA. V h) Las histonas nucleosomales sufren modificaciones covalentes en sus colas N-terminales y (ocasionalmente) en sus dominios de plegamiento histona y C-ter. V i) Las interacciones DNA-histonas nucleosomales se producen, principalmente, entre los dímeros H2A-H2B y el DNA nucleosomal central. F *Se producen mayoritariamente entre los dímeros H3-H4 y el DNA nucleosomal. j) Las colas N-terminales de las histonas nucleosomales estabilizan y compactan la fibra de 30nm de la cromatina. V k) Las secuencias teloméricas repetitivas protegen al DNA y ayudan a la replicación telomérica. V l) La estructura de la cromatina se condensa, en parte, debido a la formación de lazos que en ciertos casos, se asocian a proteínas de la matriz nuclear. V m) Las histonas nucleosomales son proteínas básicas que no presentan carga a valores de pH muy elevados. V *Pierden los protones que son “secuestrados” por los grupos hidroxilo del medio ¿? n) La histona H1 ayuda al empaquetamiento de la fibra de 30nm. V ñ) La telomerasa rellena los huecos monohebra de los telómeros. F o) Todas las lisinas de una histona se acetilan (o metilan). F p) La estructura de la eucromatina se puede propagar a lo largo del DNA. F q) Las HAT (KAT) introducen acetilos en Arg de histonas. F

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r) La condensacion de los cromosomas mitóticos se sustenta por la unión a proteinas cohesinas y condensinas. V s) La fosforilación reduce las cargas positivas de histonas nucleosomales (como la H4) y favorece la condensación de la cromatina, vía H1. F *La fosforilación no reduce las cargas positivas sino que aporta cargas negativas por tanto, favorece la descondensación de la cromatina. t) Sin las topoisomerasa, las células no pueden replicar o empaquetar su DNA. V u) Metabolitos celulares, como el acetil-CoA, o coenzimas (como NAD+, ATP, SAM) podrían ser elementos esenciales en el condicionamiento de la estructura cromatínica. V v) Los sitios hipersensibles se relacionan con lugares de expresión génica. V x) La sumoilación se asocia con desacetilación y cromatina activa. F *La sumoilación se asocia con desacetilacion ya que recluta a HDAC y por tanto con cromatina inactiva, compacta. y) Los nucleosomas experimentan cambios espontáneos y dependientes de complejos enzimáticos. V Ejercicio 2: ¿Puede superenrrollarse un DNA lineal bicatenario? Un DNA lineal bicatenario solo se puede superenrrollar si está topológicamente limitado, bien sea por la longitud, por que tiene los extremos atados (no libres) o porque está interaccionando con otras proteínas. Si es un DNA lineal bicatenario que no cumple esos requisitos no se puede superenrrollar. Ejercicio 3: ¿Cuál es el efecto de la acetilación de un residuo de Lys sobre la carga de una proteína histona? ¿Y el de la metilación de una Lys? ¿En dónde se metila? La acetilación es una modificación covalente que afecta a todas las histonas, tanto las core como la H1, principalmente afecta a la H3 y H4. El grupo acetilo provienen del acetil-CoA y el proceso es catalizado por la histona acetiltransferasa (HAT) que es una enzima escritora, el grupo acetil es retirado por una histona desacetilasa (HDAC). El grupo acetilo se intercambia por un H del un residuo de lisina en la posición épsilon amino. Esto provoca una eliminación de la carga positiva de la lisina y por tanto la rotura de la interacción electrostática entre ese grupo cargado positivamente y la carga negativa presente en el esqueleto fosfato. De esta forma, la acetilación se asocia con descondensación de la cromatina y por tanto con expresión génica. Mientras que la desacetilación se asocia con compactación y con represión. La metilación de las lisinas es llevada a cabo histona metiltransferasa (HMT) y la desmetilación puede llevarse a cabo por dos vías: pueden usar histonas desacetilasas que depende de FAD y retiran grupos metilo de lisinas mono y di metiladas. También se pueden desmetilar usando desmetilasas con dominios Jumonji que desmetilan lisinas mono, di o trimetiladas usando cetoglutarato. La metilación tiene lugar en el residuo épsilon amino. La metilación no reduce la carga positiva pero aumenta la hidrofobicidad y afinidad por las colas del DNA. Por tanto el efecto que tenga sobre la cromatina va a depender de que residuos metile. Ejercicio 4. ¿Qué efecto tiene la formación de nucleosomas sobre las siguientes propiedades de una molécula de DNA circular cerrado? a. Su número de enlace (Lk)→ Su número de enlace disminuye en 1.

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b. Su superenrollamiento/retorcimiento (Wr)→ Disminuye en 1. c. Su grado de compactación→El grado de compactación aumenta. Ejercicio 5a: ¿Qué requisito es necesario/imprescindible para que se produzca un cambio en Lk? Puesto que el Lk es una propiedad topológica lo que implica que no va a variar bajo deformaciones continuas, es decir, bajo fluctuación térmicas o interacción con otras proteínas, la única manera de que varíe es que se produzca una deformación discontinua como un mella. Ejercicio 5b: ¿Existe transferencia nucleosomal entre moléculas de DNA? Si que existe transferencia de nucleosomas entre moléculas de DNA y es un proceso que llevan a cabo complejos remodeladores de la cromatina que depende de ATP en ayuda de chaperonas que introducen los nucleosomas en sitios diana que reconocen. Ejercicio 6: ¿Qué dominio(s) proteico reconocen la acetilación de las colas N-ter de las histonas? Las histonas acetiladas son reconocidas por proteínas con bromodominios. ¿Y la metilación de las colas N-ter de las histonas? La metilación es reconocida por: cromodominios y homeodominios de plantas que reconocen Lys metiladas y dominios Tudor que reconocen Arg metiladas. Ejercicio 7. Un nucleosoma forma enlaces de hidrógeno ¿con qué parte del DNA? A. B. C. D.

Con el esqueleto fosfodiéster y con bases a través del surco menor. Sólo con bases a través del surco mayor. Sólo con bases a través del surco menor. Con el esqueleto fosfodiéster y con bases a través del surco mayor.

Ejercicio 8. Indica a que se refieren los siguientes términos: a) TADs; b) secuencias barrera; c) Territorios cromosómicos; d) Efecto posicional y efecto posicional por variegación. Los TAD o dominios de asociación topológica son dominios funcionales que contienen una serie de genes sometidos a un mismo patrón de expresión como consecuencia de la identidad de las secuencias reguladoras. La organización es bastante estable entre las células ya que la distribución de los TADs no cambia durante la vida y, es la misma en todas las células de la misma especie. Los elementos aisladores son los que ayudan a mantener los límites entre los TADs ya que evitan que los genes dentro de un dominio puedan ser influenciados por otros. Las secuencias barrera son regiones que evitan la propagación de la heterocromatina. Frecuentemente contienen sitios de unión para proteínas con actividad HAT que acetilan a un residuo de lisina y de esta forma evitan e impiden la metilación del mismo residuo de lisina ya que ambas modificaciones son incompatibles. Por tanto, pueden evitar la propagación de la heterocromatina. Los territorios cromosómicos son regiones del núcleo que se encuentran preferentemente ocupadas por unos cromosomas determinados. Los diferentes territorios cromosómicos están separados unos de otros por regiones no cromatínicas en las que están enzimas y proteínas implicadas en la expresión. Las posiciones no son inmutables ya que pueden tener diferente distribución en distintos tipos celulares y a lo largo del desarrollo. Frecuentemente los cromosomas suelen tener a los mismos vecinos en células del mismo tipo. El lugar que ocupa un cromosoma parece estar relacionado con la actividad transcripcional, los cromosoma ricos en 3

genes suelen localizarse en el interior del núcleo mientras que los pobres en genes suelen localizarse en la periferia. El efecto posicional hace referencia a la variabilidad de la expresión génica después de que un nuevo gen ha sido insertado resultado de la naturaleza aleatoria de la inserción. Si se inserta en las proximidades o dentro de una región heterocromática, ese gen se va a inactivar y a compactar. El efecto posicional puede operar en el espacio o en el tiempo. La variegación por efecto de posición está causado por inactivación de un gen en determinadas células por el efecto de posición. La medida o extensión de la expansión de la heterocromatina puede diferir en distintas células. Ejercicio 9: ¿Cómo logran las células de un organismo eucariótico introducir superenrollamientos negativos en su DNA? Para que se puedan introducir superenrollamientos negativos las células eucariotas utilizan los nucleosomas. El enrollamiento alrededor de un octámero de histonas requiere la eliminación de una vuelta de hélice, se genera un superenrollamiento solenoidal levógiro alrededor del octámero. Esto genera tensión superhelicoidal que se relaja generando un superenrollamiento positivo plectonémico en el otro extremo de la molécula. De esta forma el superenrollamiento neto es 0. Con ayuda de una topoisomerasa, elimina el superenrollamiento positivo y de esta manera queda con un superenrollamiento neto negativo. Ejercicio 10. Explicar por qué la inserción de una secuencia de d(CpG)n, donde n>20, en una molécula de DNA circular superenrollado negativamente conlleva a la pérdida de superenrollamiento. NO TENGO NI IDEA Ejercicio 11: ¿Qué importancia tienen la presencia de los telómeros en los extremos de los cromosomas? Los telómeros asegura la replicación completa de los extremos del cromosoma mediante la acción de la telomerasa. Son importante porque en ausencia de ellos los extremos de los cromosomas serían reconocidos por enzimas de reparación del DNA causando fusiones cromosómicas y otras anormalidades genéticas. Esta inhibición de la degradación se inhibe por la formación de estructuras peculiares formadas en los extremos de los cromosomas que es lo que se conoce como el G-cuádruplex, atraen un complejo de proteinas que reciben el nombre de Shelterinas que esconden a los telómeros de las enzimas de reparación. Por otro lado son importantes porque aseguran la replicación del DNA eucariota. Ejercicio 12. La figura muestra sitios donde puede insertarse un gen en el genoma. ¿Qué nivel de expresión se espera después de la inserción en la región de cromatina altamente empaquetada o en la región de cromatina abierta? No se a que figura se refiere. La inserción de un gen eucromático en una región altamente compactada lleva a la inactivación de esa gen y por tanto a ausencia de expresión. Si se inserta en una región abierta, los niveles de expresión no se verán modificados. Ejercicio 13. Describe 2 características estructurales requeridas para que una molécula de DNA se mantenga en un estado superenrollado negativamente. NO SÉ A QUE SE REFIERE. Ejercicio 14. Indica si es correcto que la histona H1: 4

a. Forma parte del nucleosoma/cromatosoma. Forma parte del cromatosoma pero no del nucleosoma. b. Se asocia a cromatina activa. No es correcto, se asocia con cromatina inactiva. c. Su expresión se incrementa con la expresión génica. Falso d. La fosforilación de H1 condensa la cromatina. Falso, la fosforilación de la H1 por quinasas y se desplaza por las HMGs lo que permite el acceso a coactivadores transcripcionales. El proceso se revierte por H1 fosfatasa y enzimas que eliminan las modificaciones de histonas y funcionan como correpresores. Ejercicio 15: ¿Cuál es el papel de las variantes de histonas? ¿Qué características las diferencian de las canónicas? Las variantes no alélicas o variantes de reemplazamiento son isoformas diferentes a las canónicas. Al igual que las variantes canónicas, se heredan una del padre y otra de la madre. Existen variantes no canónicas de todas las histonas core excepto de la H4. Están menos conservadas que las histonas canónicas, aparecen en menor cantidad y no están codificadas por los mismos genes pero aparecen por pares. Presentan sus propios vehículos de deposición, es decir, presentan sus propias chaperonas de histonas. A diferencia de las variantes canónicas que se sintetizan a lo largo de la fase S y se van depositando por detrás de la horquilla de replicación, las variantes no canónicas son sintetizadas durante la interfase y son depositadas sobre la cromatina ya ensamblada. Estas variantes confieren funciones especializadas a las regiones en las que se insertan. Por ejemplo, la H2AX reemplaza a la H2A en regiones de DNA dañado, la H2AX presenta residuos de Ser que pueden ser fosforilados creando sitios de reconocimiento para proteínas con dominios determinados como 14-3-3 que son proteínas que reparan el DNA. Las histonas H2AZ y H3.3 hacen que los nucleosomas sean más inestables y puede producirse la pérdida de los mimos dejando sitios que pueden ser reconocidos por proteínas reguladoras. La CENP-A es una variante de la H3 que se encuentra en los centrómeros y se cree que proporciona sitios de unión para un componente del cinetocoro.

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