estrucutra cromatina y cromosomas
TRANSCRIPT
1
1
El genoma bacteriano incluye un cromosoma circular y moléculas pequeñas circulares (plásmidos)
No existe núcleo definido
ADN en “región nucleoide”
Varios dominios de 40-80 Kb superenrrolladosasociado a ARN y proteínas
El nucleoide bacteriano
2
Cromatinacomplejo compuesto por ADN y proteínas
Eucromatina zonas menos condensadas. Nivel de condensación varía a través del ciclo celular. Material genético transcripcionalmente activo
Heterocromatina zonas más condensadas, cambia poco el grado de condensación a través del ciclo celular. Material genético transcripcionalmente inactivo. Dos clases de Heterocromatina: Constitutiva (no se expresa nunca, en centrómeros y telómeros) y Facultativa (Cromosomas enteros que son inactivados en una línea celular)
Toda la cromatina se condensa previamente a la división celular
El nucleo interfásico
3
El genoma nuclear humano comprende 46 moléculas de ADN lineales
El largo sumado de este ADN es mas de 1.5 metros
El diámetro del núcleo es aprox. 10 nm
10,000 nm
El núcleo eucariota
4
Durante la división se visualizan cromosomas individuales
Los cromosomas metafásicos son la forma más condensada de la cromatina
Los cromosomas son herramientas de segregación del material hereditario
Cuáles son los pasos de compactación?
El ciclo celular
5
A partir de núcleos aislados se puede aislarse cromatina
Al microscopio electrónico se observan fibras de 30 nm y collar de cuentas de 11 nm
La cromatina: microscopía
A baja concentración salina.
Collar de cuentas de 11 nmde diámetro.
Delgado filamento que conecta estructuras semejantes a perlas denominadas nucleosomas
A concentraciones salinas mas altas
Cromatina como un zigzag de nucleosomas.
Fibra de 30 nm de ancho, Solenoide
6
Análisis bioquímico
Cantidades similares de ADN y proteínas
Digestión de ADN con nucleasas:
repetidos de 160-200pb
Proteínas básicas –HISTONAS
La cromatina: bioquímica
2
7
Primer nivel de compactación
8
• Proteínas básicas pequeñas• Altamente conservadas• Centro globular y colas ricas en Lys y Arg• Sitios de acetilación de Lys en colas N terminales (+)• Sitios de fosforilación en Ser en colas de H1
Las histonas H2A, H2B, H3 y H4 son las encargadas del primer nivel de empaquetamiento (fibra de 11nm)
9
Las histonas H2A y H2B forman un dímero
Dos H3 y dos H4 forman un tetrámero
Dos dímeros H2A-H2B y un tetrámero H3-H4 forman un octámero con forma de disco aplanado
El octámero de histonas
10
El nucleosomaUnidad repetitiva básica fundamental de la estructura de la cromatina. Proteínas encargadas: HistonasForman un núcleo o core. El ADN se enrolla su alrededor (aproximadamente 146 pb en 1.75 vueltas de doble hélice de 11 nm de ancho). El núcleo es un octámero que contiene dos dímeros H2A, H2B, y un tetrámero de H3 y H4
11
Segundo nivel de compactación
12
• No forma parte del octámero
•Organiza el ADN a la entrada y salida del octámero
La histona H1 son las encargadas de empaquetar el ADN en la fibra de 30nm (Solenoide)
3
13
Hélice nucleosomal
6 nucleosomas por vuelta
El solenoide
14
•La modificación de histonas es VITAL en la expresión génica•La acetilación y desacetilación de histonas es cíclica
Cuentas 10 nm
• Colas cargadas + Se unen al ADN de nucleosomes adyacentes
• Alto nivel de histona H1
NO es posible la transcripción
Fibra de 30 nm
• Colas acetiladasNO se unen al ADN
• Bajo nivelde histona H1
Existe transcripción génica
Correlación estructura función
15
Tercer nivel de compactación
16
+ 2M NaCl
histonas
Eliminación de histonas(Tratamiento con detergentes leves o altas concentraciones salinas)
Matriz nuclear proteica y bucles de ADNunidos a la matriz
Matriz nuclear
DNA loops
Proteínas no histonas son las encargadas de formar los bucles de cromatina
17
Igual tratamiento en cromosomas metafásicos revela un esqueleto proteico del cromosoma (scaffold) del que salen bucles de ADN de 30 a 100 Kb
La matriz nuclear proteica es el scaffold durante la interfase
El andamiaje (scaffold)
18
Existen regiones de ADN que se unen al scaffoldSARs (scaffold attachment regions)MARs (matrix attachment regions)SARs=MARs
Bucles o loops de cromatina
Loops of 30 – 90 kb
4
19
Cada dominio se transcribe independientemente
Figura - se muestra la cromatina empaquetada en una serie de dominios de loops de cromatina, cada uno conteniendo de 20.000 a 100.000 pares de nucleótidos de ADN condensado en la fibra de 30 nm. Los loops que debe ser transcriptos, pueden descondensarse individualmente expandiendo la fibra de 30 nm contenida en loops de cromatina para que su ADN sea accesible a las proteínas necesarias para la replicación o transcripción. Esta descondensación es dirigida por enzimas que directamente modifican la estructura de la cromatina, como las ARN polimerasas que actúan en el desenrollamiento del ADN. La fibra de 30 nm se une al esqueleto cromosómico (scaffold) debido a la presencia de ADN topoisomerasas en la base de los loops de cromatina.
20
Nivel superior de compactación
21
cromátide
radial loopchrosomosome model
1μm
10 μ
m
cromátide
Cro
mos
oma
mitó
tico
Los bucles de ADN fijados al scaffold se pliegan formando una superhélice
Dominios condensados
22
Forma de máxima compactación de la cromatina
Unidad estructural segregacional de la información hereditaria
El cromosoma metafásico
CentrómeroConstricción primariaSitio de unión de proteínas que forman cinetocoro
Brazos Porciones del cromosoma entre el centrómero y el telómero
Constricción secundaria Región organizadora nucleolar con genes ribosomales
TelómerosRegiones terminales de los
cromosomas
23
Citogenética: técnicas de estudio de los cromosomas
La CITOGENETICA analiza la cantidad y morfología de los cromosomas
Los cromosomas se pueden describiren base a la posición del centromero.(Metacéntricos, submetacéntricos, acrocéntricos y telocéntricos).
Cariotipo ordenamiento de loscromosomas segun su tamaño y la posicion del centrómero.
24
Cariotipo Humano 46, XY (convencional)
5
25
Bandeo cromosómicoTratamiento desnaturalizante o enzimático del cromosoma y posterior tinción.Cada cromosoma revela un patrón específico de bandas claras y oscuras(bandeo G)
26
Aberraciones cromosómicas
Aberraciones numéricas – Alteración en el número de copia de algún cromosoma
Aberraciones estructurales – Alteración en la constitución interna de cada cromosoma
Mediante el cariotipado se pueden analizar anomalías numéricas y estructurales, cosa que sería muy difícil de observar mediante genética mendeliana.
27
Idiograma
Un idiograma es la representación esquemática del tamaño, forma y patrón debandas de todo el complemento cromosómico, los cromosomas se sitúan alineadospor el centrómero, y con el brazo largo siempre hacia abajo
28
Revelan diferencias estructurales en la cromatina que constituye cada banda
Tratamiento desnaturalizante o enzimático y tinciónBandas oscuras y claras (1-10 Mb)
•Bandeo G•tratamiento con tripsina
Bandas claras zonas activasreplicación temprana
Bandas oscuras zonas inactivasreplicación tardía
•Bandeo R •patrón opuesto a Bandeo G
•Bandeo C•heterocromatina constitutiva •pericentromérica
Técnicas de bandeo cromosómico
29
Cariotipo humanoFórmula cromosómica 46, XX
30
Cariotipo Humano: Bandeo G
Fórmula cromosómica 46, XY
6
31
Cariotipo humano: Bandeo GFórmula cromosómica: 47, XY, +21
32
Cariotipo humano: Bandeo GFórmula cromosómica: 47, XX, +18
33
Cariotipo humano: Bandeo GFórmula cromosómica: 45, X0
34
Cariotipo humano: Bandeo GFórmula cromosómica: 47, XXY
35
Cariotipo humano: Bandeo GFórmula cromosómica: 46, XY, t(4;5)