1. ESTRUCTURA DEL DNA:

Característiques: - doble hèlix - A = T . G Ξ C (ponts d’hidrogen)

- cadenes antiparal·leles - Watson i Crick

- bases nitrogenades - Dirección 5’-3’

- lineal (el cromosoma) o circular (en bacteris)

- monocatenaria (només virus) o bicatenaria

La cadena té direcció: 1r enllaç lliure 5’, l’últim enllaç lliure 3’

DNA format per nucleòtids: 4 diferents (en general)

Pentosa: desoxiribosa (a diferència del RNA que té ribosa: presenta un grup OH) desoxi, li falta un OH (en el C2) que fa que sigui més estable, però li costa més entrar en reaccions, per això és el que porta l’info i no el que la transporta.

RNA: eucariotes monocatenari, en virus bicatenari

1.1 El descobriment de l’estructura (doble hèlix)

I. 1869: Es va descobrir en limfòcits. Es va treballar amb pus, on d’allà es va trobar i aïllar la “nucleïna” ja que només el va trobar en el nucli de les cel. (mat. Genètic de les cel del pus limfòcits: cel de la sang amb un nucli molt gros). Van determinar que era rica en P i tenia un PM elevat (ja que nucleïna té DNA i proteiïnes)

II. als anys 20: es va descobrir que el DNA tenia 4 bases nitrogenades

III. Phoebus A. Levene va demostrar que el DNA estava format per un sucre (desoxiribosa) + grup fosfat + base nitrogenada. Va proposar una estructura: tetranucleotic de Levene ja que amb els experiments que va fer va veure que tots pesaven el mateix per això hi havia d’haver la mateixa quantitat. En aquestes èpoques encara no es sabia si l’ informació el portava les proteïnes o el DNA però ell va descartar el DNA ja que tenia una estructura molt fixa

IV. Erwin Chargaff: va mesurar les quantitat de bases nitrogenades del DNA i va veure que les quantitat no eren les mateixes: regles de Chargaff on %A = %T i %G = %C (quantitat)

-1 -

V. La difrecció de raig X: Linus Paulling va establir l’hèlix α de les proteïnes. També va dir que el DNA era una triple hèlix (segurament per una mala imatge de la radiografia)

VI. abans de Watson i Crick, hi va haver Wilkins i Frankling que van aconseguir imatges molt bones però el jefe de Frankling va considerar que per ser dona i perquè no es portaven molt bé no podia fer res així que va passar les imatges a WiC.

VII. 1962 (Nobel) Model de la doble hèlix. Van establir el model.

1.2. La doble hèlix

El DNA és una doble hèlix enrotllada helicoïdalment “a dretes”

Té diferents tipus d’enllaç: el que determina que tingui orientació és el fosfodiester entre nucleotics 5’ i 3’ una cadena: 5’P → 3’ OH l’ altre: 3’OH → 5’P

Doble hèlix antiparal·lela

Els ponts d’hidrogen “aguanten” les dos cadenes

Interior molt compactat: no hi pot haver aigua

Genera dos solcs: un menor (1mm) un major (3’4mm)

Hi ha 3 dobles hèlix:

- A : apareix en deshidratació

Compactació dels nucleòtids

- B : Watson – Crick

- C : en algun moment de la transcripció

Conseqüències:

-2 -

- molta informació emmagatzemada i de manera molt estable

- informació duplicada (2 cadenes)

- fàcil de duplicar

- difícil de mutar

- hi ha d’haver mecanismes que la despleguin

- ha d’existir un mecanisme de traducció a proteïnes.

Les Regles de Chargaff: d’equivalència

1. La proporció de Adenina (A) és igual a la de Timina (T). A = T . La relació entre Adenina i Timina és igual a la unitat (A/T = 1).

2. La proporció de Guanina (G) és igual a la de Citosina (C). G= C. La relació entri Guanina i Citosina és igual a la unitat (G/C=1).

3. La proporció de bases púriques (A+G) és igual a la de les bases pirimidíniques (T+C). (A+G) = (T + C). La relació entre (A+G) i (T+C) és igual a la unitat (A+G)/(T+C)=1.

No obstant això, la proporció entre (A+T) i (G+C) és característica de cada organisme, podent prendre per tant, diferents valors segons l'espècie estudiada. Aquest resultat indica que els àcids nucleics no són la repetició monòtona d'un tetranucleotic. Existeix variabilitat en la composició de bases nitrogenades.

1.3 Com es va demostrar que el DNA era el material hereditari?

L'experiment de Griffith, portat a terme en 1928, va ser un dels primers experiments que va demostrar que els bacteris eren capaços de transferir informació genètica mitjançant un procés: transformació.

Experiment con Streptococcus pneumoniae

Causa pneumònia en humans i és letal en ratolins

Per aïllament i repurificació va trobar variables morfologiques:

- Produeix colònies llises presenten càpsula de polisacàrid ( no protegeix)

- Produeix colònies rugoses no presenten capsula de polisacàrid (protegeix)

Colínies llises = virulentes

Colònies rugoses = NO virulentes

-3 -

2. LA REPLICACIÓ

Dogma central de la biologia molecular :

Semiconservativa: cadascuna de les cadenes té un motllo per la nova.

a. Conservativa: es genera una nova hèlix nova

b. Semi conservativa

c. Dispersiu: la cadena nova té una part de nova i una de vella

La demostració: Meselson i Stahl: Van cultivar E.coli en nitrogen 15 (pesa més que el 14, típic). D’aquesta manera tots els bacteris cultivats tenien N15 i van canviar l’ambient per N14. Seguidament van centrifugar amb gradient d’arseni (que permet separar les molec. pel seu pes)

Hipòtesis: La hipòtesi semiconservativa sobre la síntesi de DNA proposada per Watson i Crick suposa que les dues cadenes del DNA es separen i cadascuna d'elles serveix de motlle perquè es sintetitzi el bri complementari. El resultat de la síntesi serien dues molècules que tindrien una cadena original i altra de nova síntesi

-4 -

Forqueta de replicació: la cadena s’ha de poder obrir per això hi ha d’haver un lloc on les dos cadenes actuen de motllo, aquest és la forqueta de replicació.

Demostració: 1963: Cairns: Cultivar bacteris amb timidina tirtaina (radioactiva). El 1r pas del cicle (F1) hipoteticament genera una cadena que és radioactiva (calenta) i l’altre no (freda). En F2 (2n cicle) pots veure que tens la que tenies i que la on esta apareixent. A la zona on el motllo i la nova sintesi hi ha més radioactivitat (on hi ha la forqueta) genera una cadena F2 doblement radioactiva

-5 -

2.1 Com es produeix “in vivo”?

Que necessitem per unir les dos cadenes?

- DNA polimerasa: que presenta tres activitats diferents:

i. Polimerasa (5’ – 3’): uneix nucleotics de 5’ a 3’

ii. Exonucleasa (3’ – 5’): trenca enllaços de la cadena de DNA (elimina)

iii. Exonucleasa (5’ – 3’)

Hi ha tres tipus

I. Exonucleasa 5’ – 3’

II. Tots tenen les activitats però és el que predomina

III. Polimerasa

- Síntesi semidiscontinua:

En direcció 3’ – 5’: es dona bé. El motllo queda lliure: cadena líder (conductora)

5’ – 3’: creixement al reves. Es sintetitza a troços: cadena retardada. (conseqüència de la DNA polimerasa que només actua en sentit 5’-3’). Fregaments d’Okazaki.

Sempre necessita un inici de doble cadena per poder començar a replicar-se, ja que la DNApoli no pot començar del no res, per aquest motiu es necessita un encebador: fragment curt de RNA complementari. És una còpia del DNA. És un fragment molt curt. Generat pel primosoma

La cadena líder és idèntica a la cadena nova que s’està formant de la cadena retardada.

- Síntesi bidireccional: presenta un origen (ori) i es forma pels 2 costats.

-6 -

- Fiabilitat de replicació: s’equivoca 1/1000milions de vegades

a. Activitat exonucleassa 3’ – 5’

b. DNA poli I degrada els encebadors de RNA i els refà amb DNA

c. Hi ha moltes raons que fa que no afecti, i que no es manifesti: ex. depèn del lloc on cauen les

3. MUTACIÓ I RECOMBINACIÓ

Són efectes sobre el DNA.

3.1 Tipus de mutacions: transicions – transversions

Són canvis entre bases nitrogenades:

- purina – purina transició¸ són les

més freqüents

- pirimidina – pirimidina

- purina – pirimidina transversió

3.2 Origen

El que hem de tenir clar, és que són mutacions espontànies, és a dir, son a l’atzar. Les mutacions induïdes són les produïdes com a conseqüència de l’exposició a agents mutagènics químics o físics.

-7 -

Demostració: les mutacions són induïdes o espontànies?

1) Test de fluctuació Luria i Delbürk:

Tenim 4 rèpliques d’un mateix cultiu, el posem en un medi:

(A) si fossin induïdes a cada replica hi hauria el mateix nº de mutacions, en tots els casos.

(B) no s’hi troba una lògica, hi ha molta més variabilitat a l’hora en que apareix la mutació, en cada rèplica hi ha un nombre x de mutacions. No té a veure el medi cel·lular amb l’agent mutant

2) Test de rèplica en placa: tenim una placa --> hi cultivem bacteris -->posem un tampó per fer una rèplica --> una placa la posem amb penicil·lina (mata les cèl que no són resistents) --> observem algunes colònies que sobreviuen i d’altres que moren. Comparem aquesta placa amb l’altre i s’observa que sobreviuen les mateixes.

Conclusió: mutacions espontànies ja que veiem que apareixen després de posar la penicil·lina, és a dir l’ambient no condiciona el canvi. (amb això demostrem que no és induït)

3.2 Mecanismes de mutació espontània

Són aparellaments de bases incorrectes, que la DNApoli no posi la base que toca.

Que pot passar?

a) canvi d’un aa que no sigui d’un codificant no afecte

b) canvi d’un aa que canvi la proteïna

c) producció d’un codo stop greu

3.2.1 Perquè apareixen els errors?

-8 -

I) tautòmers: de manera espontània els nucleotics poden prendre formes alternatives. Les “formes normals” s’enllacen bé, però els tautòmers no s’aparellen amb qui corresponen.

Exemple: C* (diferent de la C) s’enganxa amb una A transició

T* amb G transició

A* amb C transició.

G* amb T transició

Com podem veure només provoca transicions. Les transversions són molt més rares (forma enòlica = tautomèrica)

II) INDEL: es modifica una regió codificant (microsatèl·lit menys de 6pb), no només una base com el cas anterior. Es tracta de la delació o l’inserecció d’un o molts pocs nucleòtids. Es produeix en regions amb seqüències repetides. El que passa és que hi ha un lliscament d’una de les dos hèlices (la motlle o la nova) donant lloc a un “aparellament erroni desplaçat”

- si el moviment és de la motlle es produeix una delecció

- si el moviment és de la nova es produeix una addició

-9 -

III) Lesions espontànies en el DNA: es produeixen en la doble cadena de DNA (es modifica tot el DNA)

- Despurinització: cau la base púrica per tan queda un forat, és un risc perquè hi pot entrar alguna altre base. Es sol solucionar ràpid

- Desaminació: es perd un NH2 la Citosina es torna Uracil. Provoca que si posi una altre base en el DNA.

- Radicals d’Oxigen: oxidació de les bases

3.2 Mecanismes de mutació induïda: esta causat per mutàgens. Hi ha tres grans tipus

I) Anàlegs de base: reemplaçament d’una base, es formen compostos químics semblants a les bases que aquests es poden posar en el DNA i tenir propietats diferents de la que hi tocaria.

-10 -

Exemple: - 5 bromiluracil ≈ timina s’enllaça a una G (quan li tocaria amb una A)

II) Actuen alterant la base de manera que aquesta s’aparella amb una altre de manera específica.

- Els agents alquil·lants com el metanol sulfat d’etil (EMS) o el NG. El que fan es afegir grups alquil (metil o etil) a moltes posicions diferents però es relaciona amb el canvi d’Oxigens (quan s’enllaça amb el C).

exemple: en EMS G es modifica de forma permanent i s’enllaça amb T

el gas mostassa

III) Agents intercalats es col·loquen entre mig de les bases, poden penetrar entre mig de les cadenes i s’assemblen a un parell de bases més.

Exemple: benzopirè, es troba a qualsevol cosa que crema (tabac), aliments a la brasa, provoca càncer d’escrot

* Les radiacions, ionitzaants, ultraviolants causen mutacions en el DNA.

TEST d’AMES: Compara colònies sense mutagen amb una que presenta mutagen.

S’utilitza la rata ja que moltes subst. Mutàgens es transformen en els òrgans i passen a ser metabòlits perjudicials per la salut i són perillosos, un exemple d’òrgan és el fetge. Un metabòlit perjudicial és l’alcohol (beguda) i l’anticongelant.

Procés: rata morta li agafem el fetge (“filtre”) + mutagen placa cultiu on hi ha el mutagen i els metabolits. És on es valora l’efecte

Amb aquest test es valora si la substància és dolenta/perjudicial per la persona/animal o no.

3.3 Resposta de la cèl·lula: mecanismes de reparació1. Reversió directa

-11 -

La cel. pot es danya per fotoreactivació: per la llum UV, fa que el DNA apareixen dimers de Timina. Les nostres cel poden reparar aquest dany (ja que fa molts anys que l’home conviu amb els UV) l’enzim CPDfotoliassa és el que repara

Reparació del DNA mitjançant la poli

2. Dependents d’homologia

Reparació per escissió de bases. Danys en bases i no hi ha volums anòmers (no hi ha un “bony” en la cadena)

Funciona amb unes glicoasses que reconeixen i tallen l’enllaç fosfodiester és a dir fan saltar la base, i provoca un forat en la cadena. La Poli insereix al forat les bases complementaries començant per l’extrem 3’OH del DNA tallat. Finalment la DNAligassa lliga.

És d’homologia perquè “copia igual” que la motlle

Reparació per nucleòtids: 1r. Reconeixement de la lesió, que potser més greu que l’anterior

2n. Enganxa un complex multiproteic que obra i provoca un forat (30 nt 5’ i 3’)

3r. En el forat si posa la poli i la ligasa. La cadena intacta fa de motlle

Si aquest mecanisme no funciona: síndrome de Cockeing molt sensible a la llum UV. No duren gaire de vida, envelleixen ràpid

Després de la replicació és possible que hi hagi un mal aparellament i es poden reparar (després que hagi passat l’exonucleassa) però tampoc ho fa a la perfecció aleshores hi pot quedar algun error. Per fer el procés de reparació la cel ha de saber distingir entre la motlle i la còpia, per fer-ho hi ha unes marques epigèniques que són present a la motlle, són fenòmens deguts a l’alteració del DNA que no involucren canvis en la seqüència de bases, freqüentment afecta la forma en que s’expressa les seq. Aquestes alteracions són estables i s’hereten, en el sentit que passen d’una cel a una altre que exemple són les metilacions, que es transmeten de pares a fills i es posen després de la replicació, per tant les que tenen les marques epigèniques velles són les motlle.

3. Sistemes SOS actua en danys del DNA quan l’únic sortida per la cel es ser un tumor o morir-se, abans de que passi això intenta reparar l’error.

-12 -

En aquest cas funciona la dna poli bypas/translació:

- que presenta una butxaca molt més grossa que les poli per aquest motiu accepta qualsevol cosa, també pot anar més enllà de la lesió.

- No té activitat 3’-5’ exonucleasa, si fa alguna cosa malament no ho arregla.

- Només poden incorporar uns quants nucleòtids, no milions de bases

Porteïna RecA: és una proteïna que s’uneix al DNA de cadena senzilla (en la forqueta, hi ha un tap perquè no pot continuar) és on hi ha l’error que esta en la motlle ja que ha petit una agressió.

Activa l’expressió d’altres gens per la reparació del DNA, la recA detecta que esta danyat i “avisa” les altres proteïnes

La llum ultraviolada fa que es formin RecA així la cel ja esta preparada per reparar.

Danys en el DNA que no es poden reparar per homologia, les dos parts estan danyades:1. Ruptures de doble cadena

a. Unió d’extrems no homòlegs: funció a partir de les prot Ku70/Ku80 que reconeixen els extrems i recluten proteïnes que generen els extrems necessaris (on en el P a d’estar en 3’ i OH en 5’) perquè es puguin renovar i enganxar-se amb la lligasaEl punt de trencament és “estrany”, no ha de ser el mateix punt de la cadena.

-13 -

b. Recombinació homologa: el dany després de la replicació, on els cromosomes són dobles (2 cromàtides germanes, 2 cromàtides no germanes). En la replicació normal, hi ha contacte entre les cromàtides no germanesQuan hi ha danys l’integritat i la proximitat de la cromàtide germana s’utilitza per reparar el dany en la replicació. SDSAFunciona amb enzims especialitzats:

- uns detecten la lesió recluten uns enzims que digereixen uns fregaments de cadena senzilla amb lesió i aquest queda recobert per Rad51 (≈RecA)

- Rad51 el que fa és reclutar proteïnes per repara la lesió. Formarà part de l’invasió de cadena: cadena senzilla inhibeix al cadena germana L’objectiu és refer-la per això vas a buscar l’altre que és idèntica i també hi ha d’haver intercanvi.

La cèl fa una meiosi, passa de ser 2n a n (ho fa en la meiosi 1) que és on hi ha l’entrecreuament (on hi ha l’intercanvi de mat. genètic dels cromosomes) això provoca que hi hagi diversitat de l’al·lel

- Al·lel: forma concreta que pren un gen, exemple: OK2 codifica una proteïna que porta el pigment marro dels ulls, aquest gen presenta 2 al·lels:

un que funciona ulls marronsal·lel

un que no funciona ulls blaus.

Tothom és portador dels 2 al·lels que estan a la seqüència de DNA, en cromosomes homòlegs. Els Al·lels estan units en grups en funció de la seva localització cromosòmica.

Els al·lels formen part del mateix cromosoma, si no hi hagués recombinació no hi hauria variabilitat, sempre s’heretaria el mateix.

Són desviacions mendelianes: perquè no és una segregació independent però s’hi aproxima perquè es trenquen i es formen de nou.

Els al·lels es barregen, quan més junts estan entre ells més difícil és que hi hagi recombinació.

3.4 Com es produeix la recombinació a nivell molecular?

1r. Una proteïna (SPO II) talla la doble cadena i queda unida als extrems per protegir i reclutar altres proteïnes

2n. L’extrem 5’ es talla parcialment perquè es pugui unir a un complex proteic que protegeixi. Provoca el procés d’invasió de la doble cadena.

-14 -

3r. La proteïna rad51/Rec1 fa la recombinació. Fa l’encreuament de 2 cadenes no germanes 4rt. Es forma un heterodúplex: doble cadena formada per cadenes que tenen una seqüència

diferent (només passa en cromosomes no homòlegs)Provoca que les seqüències dels dos cromosomes homòlegs no siguin idèntiques ja que

aquest provenen de pares diferents i han anat patint processos de còpia.DMC1: proteïna especifica per la recombinació meiòtica. Actua ajudant Rad1. és important

per la regulació. 5é. Es forma un llaç D. La DNA poli

omple els espais vuits que s’han fet pel trencament i l’enllaçament i la lligassa uneix.

6é. A continuació s’explicarà: és una resolució

3.4.1 Resultats inesperats

Hi ha dos factors que ens poden fer donar resultats que no ens esperaven:

a) resultats genètics inesperats: cada cromosoma homolag (AA/aa) format per dos cromàtides germanes a la divisió mitòtica 1 es separa a 2 cromàtides. En teoria s’hauria de separar quedant una porció de 4:4 (4 A i 4 a). No obstant es troben ratios aberrants: 6A:2a, 3A:5a.

Perquè passa això? El problema esta en la formació de l’heteroduplex on després es desencadenen processos de reparació: fenomen de conversió genètica. La cel. Detecta que la DNApoli ha fet un error i el corregeix, si això passa hi ha una conversió i es pot donar en qualsevol de les dos

cadenes.

b) Model de Holliday: Nº de quiasmes molt menor del que fa SPO2. Aquest model explica la recombinació.

-15 -

Unió de holliday: La unió Holliday é una estructura de quatre cadenes de DNA que se forma durant recombinació homologa.

El procés d’invasió es pot produir o no el quiasme. Aquesta decisió es fa tan bon punt es fa el tall.

- Si no hi ha entrecreuament (2 cromàtides idèntiques = SDSA.cromàtides germanes)

- Hi ha quiasmes: invasió en cromàtides no germanes. Només en un cas és quan hi ha recombinació.

(6). quan el quiasme es talla horitzontalment

(7). en aquest cas el tall és vertical, i només queda un trocet intercanviat però no hi ha barreja de cromosomes, és a dir no hi ha entrecreuament.

3.4.1

El procés d’invasió es pot equivocar i no anar al punt que li correspon. És a dir, no es dóna en el mateix punt sinó que vagi en un altre lloc. Això es resol i provoca una situació

La conseqüència/causa: s’equivoca perquè en el genoma hi ha elements repetits (drivers de l’evolució): troços de DNA que s’assemblen uns als altres) això és freqüent.

-16 -

4. LA TRANSCRIPCIÓ

És el pas de DNA a RNA.

RNA transmet l’informació, “l’agafa” del DNA i el tradueix a proteïnes

RNA es fa al nucli però després per ser funcional surt al citoplasma. L’experiment de pols i caça ho demostra:

Subministrament de precursors radioactiu que marquen específicament RNA a les cel. Durant un petit període de temps (pols). Un cop les cel han incorporat el mat radioactiu es transfereixen a un medi amb precursors sense marcar (caça). Així es possible seguir el destí del RNA marcat duran el procés de pols, ja que la síntesi es dona amb precursors sense marcar. Les mostres de cel agafades desprès de la caça mostraven un marcatge en el nucli indican que RNA es sintetitzava a dins. En canvi les mostres agafades després de la caça mostraven un marcatge radioactiu en el citoplasma.

4.1 RNA

- propietats: molec de cadena senzilla, això implica que sigui més flexible i que es pugui plegar sobre ella mateixa estrc. 3D complexa aparellament intramolecular (entre bases no complementaries)

Té ribosa, el grup OH fa que sigui més activa

Uracil (pirimidina) s’aparella amb A. Però en els aparellaments intramolec. S’aparella amb G, els ponts d’hidrogen entre ells són més dèbils

Pot catalitzar reaccions biològiques

- tipus: a)missatger: transporta l’info fins a fora del nucli

b) funcional: en troben de diferents tipus:

- tRNA (porten els aa)

- rRNA: formen part de la ribosa

- smallnuclearsRNA: fan processos d’splacing, processen la transcripció

- miRNA (animals), siRNA (plantes): són molt importants per l’expressió gènica o resposta immune

-17 -

4.2 La transcripció en procariotes:

És la síntesi de RNA (es diu així perquè recorda el procés de còpia)

La doble cadena de DNA s’obre focalment formant la bombolla de transcripció i es copia UNA cadena de DNA. Quina? Tot depèn del gen que s’estigui transcrivint, però a tots els gens és el mateix.

Els ribonucleòtids són: G – C, C – G, A – U, T – A

La síntesi es dóna en sentit 5’ – 3’

Quan parlem de:

Estructura d’un gen: és amb la cadena no motlle (copia literal de RNA) CADENA COFICANT

La regió 5’ d’un gen: fen referència de la cadena no motlle.

Les fases:

I. Iniciació: la regió promotora/promotor: és una seq. Específica que es troba a l’extrem 5’ de la cadena codificant. La primera base que hi ha és la primera que es transcriu però no és la mateixa base que es codifica a aa.

El nucleòtid +1 és el primer que es comença a transcriure, uns pb de bases més enllà és on es troba el codó AUG (inici de la traducció) que pot estar al +124, +89 etcetc. Aquest desfasament generarà una UTR (5’ unstranslated region)

exemple: E.coli té unes regions concretes que es sap que són funcions, -35 i -12. Aquestes zones són on s’hi enganxa l’holoenzim polimerasa (s’enganxa a -35 i a -12 ocupant tot

-18 -

l’espai) a més aquestes regions no solen canviar, són importants i per això canvien poc, les bases entre mig d’elles també es conserven bé.

Holoenzim: macro estructura formada per diferents subunitats:

2 α: muntatge i assemblatge

σ (factor sigma) reconeix les regions de DNA i s’hi enganxa. Un cop reconegut desapareix, es a dir només el troben en l’iniciació

ω muntatge

β i β’ s’uniexen al DNA

Quan el factor sigma es desenganxa l’holoenzim continua sintetitzant

II. Elongació: és el creixement de RNA. RNApoli sintetiza en direcció 5’ – 33 a partir de ribonucelòtics trifosfat lliures que serveixen com a substrat de l’enzim. Dins de la bombolla es forma un heteroduplex que manté enganxat el DNA, és a dir hi ha desenrotllaments parcials del DNA en la regió que s’esta transcrivint

III. Terminació: Com sap RNApoli que ha d’acabar de sintetizar? No s’atura mitjançant el codo stop, sinó que hi ha una regió de DNA no codificant que porta la informació perquè s’aturi. És una seq especial que desencadena 2 tipus de mecansimes:

- intrínsec: s’acaba la transcripció de manera automàtica. En el DNA: Regió de 40 nucleotids ric en G i C, seguit d’una seria

d’A. Què passa (2coses)?

-19 -

GC crea una doble cadena forta

L’heteroduplex quan hi ha AAAAAA (ponts d’hidrogen febles) provoca que l’holoenzim s’aturi. El problema és que es desestabilitza i “recula” (forma com una forca) i provoca que xoqui amb G-C i provoca que es pari

- Rho: proteïna molt grossa que reconeix la seqüència rut : 40-60 pb amb molts de C. Quan Rho reconeix Rut la RNApoli es desenganxa

LA seq. Rut sol estar una mica abans de que s’acabi la transcripció

-20 -

4.3 La transcripció en eucariotes:

Hi ha molts més gens que s’han de transcriure

Molt més DNA codificant

Molt junt, s’ha de reconèixer moltbé tot

Per aquest tres motius, en eucariotes el procés és més complexa:

Es necessiten 3 tipus de RNApoli, que estan especialitzats en diferents gens:

I: transcriu el ribosoma

II: transcriu els mRNA

III: transcriu els RNA petits

Com que els eucariotes tenen nucli, RNA per poder ser funcional ha de passar al citoplasma per aquest motiu s’ha de protegir, és a dir no passa directament el citoplasma com si fos funcional sinó que passa un pre-mRNA (transcrit primari) és immadur.

Trobem la cromatina i també unes proteïnes que el compacten. Les proteïnes que el compacten la cel. les fa servir com a mecanisme de regulació, es fa amb marques epigenètiques: el compactar – des compactar fa que sigui una regió molt metilada que no es transcriu

3 fases:

I. Iniciació: per l’inici es necessiten factors de transcripció que són proteïnes diferents a la RNA poli, que s’han d’enganxar al DNA perquè es pugui començar el procés. Cada poli té els seus factors de transcripció propis, per exemple RNApoli II té TFII (A, B, C, D, E, F, G i H) tot això fa que la proteïna TBP (proteïna de unió a TATA) reconeixi la seqüència TATAbox (-30, promotor) que s’hi enganxi i provoca que altres factors hi vagin i es formi el complex d’iniciació. Un cop hi son tots els factors desapareixen i es comença l’elongació

-21 -

II. Elongació: similar que en procariotes

III. Terminació i processament del pre-mRNA: la subunitat β surt i es fosforila o desfosforila segons convingui, provoca el recultament o l’alliberament de proteïnes que necessiten (això depen del RNA).

Als extrems:

5’ s’hi afegeix enzimàticament una caputxa que conte 7-metilguanosina a l’extrem acabat de formar. Serveix per:

- protegir mRNA d’atacs enzimàtics- estimula la traducció del mRNA- ajuda en el procés d’splacing (retirada

dels introns)

3’ ens indica la terminació de la transcripció. Es tallat uns 10-20 nulecotics més enlllà de

la senyal de poli adenilació (AAUAAA) que és reconeguda per un enzim. Finalment amb l’ajuda de l’ATP s’hi afegeix una cua d’AAAA

4.5 Splicing (talla i enganxa)És el procés on s’alliberen els introns i s’ajunten els exons. Es produeix en el nucli. Hi ha

dos maneres: 1. mitjançant una proteïna: espliceosoma. 2. L’intró catalitza el seu propi tall1. Hi ha unes seqüències implicites que són reconegudes per l’espliceosoma:

- els dos primers nucleotics de l’intro son sempre GU que s’uniran a U1 per formar el lloc on s’ajuntaran

-22 -

- un nucelotic A localitzat aproximadament 30 nucleotics de l’extrem 3’ de l’intró s’unira a U2 i formaran el punt de ramificació

- els dos últims nucleòtids de l’intró són sempre AG i s’uneixen a U5 per formar el lloc acceptor de la unió

Això provoca un llaç. Ara la reacció es produeix en 2 etapes, 1r l’alliberació del primer exó i 2n l’alliberació del segon exó

5. LA TRADUCCIÓ

És un canvi de llenguatge

5.1 Les proteïnes: polímers d’aa units per un enllaç peptidic4 estructures/plegamentsEs sintetitzen com un polímer de cadena senzilla

5.2 RNA de transferència:

-23 -

Crick ja va postular que hi havia d’haver un adaptador/connector entre RNA i proteïnes, i que hauria de contenir tan nucleòtids com els aminoàcids

Sabem que hi ha una regió del tRNA complementaria al mRNA

També es sap que hi ha d’haver uns enzims que reconeixen el que hi ha a l’anticodó (tRNA) i que posen l’aa corresponent.

L’enllaç entre aa i tRNA és covalentEls enllaços intramolec. són fonamentals per la

conformació de la molècula Codó – Anticodó: mRNA és on es troba el codó i es

llegeix de 5’ a 3’, en canvi l’anticodó (tRNA) és de 3’ a 5’

Quan no s’escriu el 5’ és a l’esquerra en el codó

5.3 Ribosoma: es troba tan en cel. eucariotes com procariotesS’associa als tRNA i al mRNAFormat per proteïnes i rRNA

Característiques: S’estructura en dos subunitats PETITA (30S i 40S) i GRAN (60S i 50S) És el lloc d’unió del mRNA (subunitat petita) El centre actiu s’hi troba la peptidil-transferassa, que reconeix els ribonucleòtids

trifosfat entrants. Presenta tres llocs d’unió amb el tRNA:

A: Aminocil tRNA carregat P: Peptidil cadena naixent de proteïnes E: Exit on surt tRNA sense aa

-24 -

5.3. Les fases (procariotes)I. Iniciació: Hi ha diferents factors d’iniciació: IF1, IF2 (asseguren que s’hi unirà

el tRNA correcta) i IF3 (fa falta per mantenir associat el missatger)Primer s’ha de col·locar tR NA en contacte amb el 1r codó en el lloc

P. Ho fa mitjançant unes seqüències especials que es troben a 5’ uns 6 o 7 nuclòetids més enllà de la senyal inic (coo): shine-dalgaro AGGAGGU és complementaria a una zona del 3' del rRNA 16S. De manera que deixa col·locat la subunitat petita correctament per quan s’ajunti la subunitat gran

Un cop es munta el complex de cofactors + enzims + GTP si pot unir la subunitat gran i començar el procés

Eucariotes Procariotes

Eucariotes: RNA es troba al nucli i passa al citosol on es troba embolcallat per proteïnes i plegat. Per aquest motiu la cel s’ha d’assegurar que es desfasi de la seva estructura, l’encarregat de fer-ho és eIF4 (n’hi ha de diferents tipus) que s’associa a la subunitat 40S + i al tRNA iniciador (metionina) i tot aquest complex llisca per la cadena de mRNA des de la caputxa (marca de principi absolut) fins que troba el 1r AUG que és on comença a llegir

Un cop reconegut el codó - anticodó s’uneix la subunitat grossa, eIF4 salta i comença la traducció.

II. Elongació (procariotes i eucariotes) El ribosoma funciona seqüencialmentLa situació inicial: complex ternari de tRNA + aa + EFTU (factors proteics que li

permet entrar al ribosoma)

-25 -

Quan entra al lloc A no hi ha reconeixement i salta, és a dir passa al lloc P on si que n’hi ha i això provoca que EFTU s’elimini. Ara tot queda col·locat de manera que els aa estan en el centre peptidil permeasa: on es forma l’enllaç peptidic, entre els aa del lloc P i els de l’A així l’aa de P va a A. Seguidament un altre factor EFG fa de “falca” i tira el ribosoma cap endavant per posar el tRNA sense aa (que l’acaba de donar) al lloc E i deixar l’espai A lliure, és a dir tot es mou una posició. S’allibera el factor EFG i tornem a tenir la situació inicial.

La cadena creixent d’aa té un túnel de sortida en el ribosomaEls enllaços codo-anticodó no es desplacen, es mou el ribosoma sencer

III. Terminació (eucariotes, procariotes)Quan s’acaba la síntesiCodó stop: UGA, UAG, UAANo hi ha cap anticodó que llegeixi aquestes seqüències, però si unes proteïnes que desencadenen el desmuntatge del ribosoma:

- UGARF2 - UAA RF3 és un cofactor que necessita els dos

- UAG RF1L’entrada del realising factor en el lloc A, provoca l’entrada d’una molec. d’aigua i això provoca l’hidrolisi i el trencament. Finalment el ribosoma no és funcional i es separa.

6. EL CODI GENÈTIC

És solapat: si cada lletra forma part de més d’una paraula o no. En aquest cas és no solapat i es sap perquè en les mutacions només s’altera una posició en la proteïna, si fos solapat afectaria a tres posicions

El codó: les paraules no poden ser de 2 lletres

Aleshores és de 3 64 combinacions (20aa), encara que sobre informació però es sap que cada aa esta codificat per més d’un codó: degenerat

És universal: en tots els organismes és igual (en la gran majoria, sempre hi ha excepcions) per exemple en els eucariotes el CODImitocondrial i el CODIdelnucli són diferents.

-26 -

6.1 Disminueix l’efecte de la mutació: com? 5 característiques i una propietat que ho demostra:

Els aa no són tots iguals, però hi ha grups (bàsics, alifàtics, àcids..) per tan si hi ha un canvi d’un bàsic per un bàsic no hi ha gaires problemes

1. La 1ra posició del codó si es canvia no és perillós, perquè es canvia per un similar

2. La 2ona posició els canvis de transversió provoquen canvis greus, en canvi les transicions són canvis d’aa similars

3. La 3ra posició les transicions no provoquen canvis, les transversions només la meitat de les vegades

4. Sempre que ens les dos posicions hi hagi una G o C (GC,GG, CG, CC) el que hi hagi a la tercera posició és indiferent. Ja que els PH són forts i fa que a la 3a es pugui equivocar més facilment

5. Només quan A o U ocupa la 1a posició, la 3a posició ha de ser fiable.

En el codi genètic es produeix el balanceig: 3a posició variable, i el codi genètic ho té en compte i minimitza els riscos. Això és utilitzat també perquè hi ha menys tRNA que codons per tan hi ha d’haver tRNA que puguin llegir més d’un codó

-27 -

6.2. Síntesi de tRNA:

És necessari un enzim: aminocil tRNA sintetasa, és un enzim gros i important, que reconeix l’anticodó i l’uneix al tRNA .

Aquesta reacció té dos etapes, primer una en que s’activa l’aa amb ATP i la de transferència del aa activat a l’extrem 3’ del tRNA

No es sol equivocar, té una fiabilitat extrema

7. REGULACIÓ DE l’EXPRESSIÓ GÈNICA en PROCARIOTES

Els bacteris utilitzen tot allò que hi ha disponible a la natura és a dir són oportunistes/ reguladors. A més per fer les seves funcions cel·lulars siguin eficients en diferents condicions ambientals, l’important és els nivells de les proteïnes presents o absents en el medi. És a dir tenen gens per cada moment que els han d’activar desactivar segons el que es troba en el medi. Per tan han de contactar amb la natura. En resum:

- Han de ser capaços de reconèixer el que hi ha al medi- Han de ser capaços de connectar – desconnectar l’expressió dels gens

Quan s’ha d’activar un gen, hi ha d’haver una interacció DNA-proteïna, aquesta activació es dona a dos llocs: - promotor: on s’enganxa RNApoli. Funcionen per defecte

- operedor: regió del gen on s’uneix una proteïna moduladora, que fa que si uneixi un activador: fa que es produeixi la interacció, desactivador: no és produeix.

Hi ha dos tipus de regulació + (positiva) : la transcripció no es produeix fins que la molècula reguladora estimula directament la producció de RNA.

- (negativa): l’expressió gènica es produeix fins que és desconnectada per un desactivador.

-28 -

Positiu (activador)Unit transcripció

No unit no transcripció

Negatiu (desactivador)Unit no transcripció

No unit transcripció

7.1 Com actuen els activadors/desactivadors:

Són interruptors gènics.

Actuen per al·losterisme: capacitat d’un enzim de modificar la seva estructura quan si uneix algun compost en particular. Hi ha dos estats diferents: activat/desactivat, és a dir quan es pot unir al DNA o quan no si pot unir. Això provoca que sigui o no funcional, és a dir depèn de l’efector si esta unit al centre actiu de la proteïna.

7.2 Opero Lactosa:

Opero: conjunts de gens que estan controlats per un sol lloc de regulació. En el de lactosa esta format pels gens estructurals Z Y A i les seves seqüències adjacents de DNA conegudes com a regió reguladora.

Els gens que codifiquen l’estructura primària dels enzim són els gens estructurals en la lactosa els gens lacZ, lacY, lacA són els necessaris per poder produir lactosa, sense aquests no es podria produir la lactosa.

-29 -

El gen lacI regula la transcripció dels gens estructurals produint una molècula repressora. En aquest cas l’efector és la lactosa, quan no n’hi ha en el medi s’uneix a l’operador i actua com a repressor inhibeix al transcripció. En canvi quan tenim lactosa en el medi el gen lacI (que esta físicament separat dels altres) es desenganxa de l’efector i això provoca un canvi conformaciónal que provoca que s’activi i es dóna la transcripció. La transcripció només es dona quan el repressor no esta unit a la regió operadora.

7.2.1 Modificacions

El substrat preferit de qualsevol reacció les la glucosa ja que dóna més energia que no pas la lactosa per tan hi ha d’haver un mecanisme que faci que no hi hagi glucosa en el medi i que si que hi hagi lactosa perquè es pugui donar el mecanisme. És a dir les cèl·lules prefereixen glucosa en comptes de lactosa i si aquesta esta present no s’activa l’opero lac, encara que hi hagi lactosa. Així existeix un mecanisme de regulació de la proteïna que fa que l’unió de la polimerasa present faciliti el procés, aquesta proteïna és CAP (proteïna activadora per catabolit) que aquesta unió depen d’una altre molècula cAMP (monofosfat de adenosina ciclic) que catalitza la conersió de ATPA a cAMP.

En absència de glucosa els nivells de cAMP s’incrementen i no es produeix repressió (b), en presència de glucosa, els nivells de cAMP decreixen i es produeix la repressió (a). Si hi ha una mica de glucosa i una mica de lactosa es produeix poc mRNA

-30 -

7.3 Opero arabinosa

En aquest cas és un opero induïble, en que la mateixa proteïna reguladora fa tan d’activador com de desactivador.

Presenta els gens araB, araD i araA que estan codificats per araC. En absència de arabinosa la proteïna es comporta com un repressor, provoca un canvi conformacional en el DNA i no hi ha transcripció. En canvi quan n’hi ha la proteïna araC s’uneix al lloc araI de l’operó i el complex funciona d’activació

A part també presenta el sistema AMPc (influència de la glucosa), per tan perquè funcioni aquest operó hi ha d’haver present els gens i la proteïna cAMP

7.4 Atenuació del mecanisme. Opero triptòfan

Funciona amb gens implicats en la síntesi d’una molècula, és tota una maquinària.

En el cas del triptòfan, sabem que si en el medi de cultiu hi ha suficient quantitat de triptòfan els enzims necessaris per la seva síntesi es reprimeixen. També hi ha una seria de enzims que codifiquen per cinc gens continus, formen part d’un operó, que en presència de Trip aquest gens es reprimeixen de manera continua, això provoca que no és produeixi cap d’aquests enzims. En aquest cas el triptòfan funciona com a corepressor ja que ell participa en la no síntesi de triptòfan, és a dir quan n’hi ha al medi no transcripció

A part de funcionar com l’opero lactosa, encara que és el reves, també funciona per atenuació:

Triptòfan: tenim una seqüència líder que es troba entre l’operador i el primer gen que codifica un pèptid de 14aa (2 d’aquest son triptòfan). A més la seqüència líder (mRNA) pot agafar l’estructura 2ª és a dir es pot plegar en forma de forca, tanmateix hem de recordar que en cel. procariotes la transcripció i la traducció es dóna simultàniament.

Per tan pot haver-hi dos situacions diferents:

-31 -

cis – trans /mutacions dominants – recessiu

- Cis (enganxat a allò que regula): afecte en la cadena de DNA en aquesta no hi ha mediador, actua en el punt exacte de la mutació. Afecten llocs d’unio de prot. La transcripció del que vindrà darrera d’aquell punt

- Trans (no enganxat al DNA) hi ha un mediador (una proteïna que es mou i es desplaça) actua allà on vol del genoma. Per exemple si afecta al factor sigma es transcriu perquè afecta a un mediador.

- Triptòfan en el medi: el ribosoma tradueix ràpid, però només fins arriba a la regió 2 on això provoca que entre la regió 3 i 4 del mRNA es formi una forca que no permet que es continuï la traducció, és a dir no es sintetitzen tots els gens

- Sense triptòfan: el ribosoma s’atura a l’espera del triptòfan, aquesta aturada provoca un tirabuixó entre 2 i 3 que el mateix temps provoca que 3 i 4 no es puguin unir formant una forca, en aquest cas com que no hi ha cap obstacle es pot traduir tot.

Com hem dit abans és un mecanisme de repressió si s’uneix Trip no hi ha traducció. També és un mecanisme s’anomena d’atenuació: perquè funciona segons el que hi ha el medi i el mecanismes s’adapta o s’atenua en funció de la disponibilitat del trip. En aquí hem de veure que encara que hi hagi trip en el medi la traducció comença però no acaba, és a dir no s’inhibeix completament.

L’atenuador: és una seqüència gènica que regula la traducció en procariotes, en el cas del Trip es troba en la seqüència líder

7.5 Regulació de grans grups de gens

Un exemple de la regulació és el factor sigma del ribosoma que pateix un procés d’esporulació: en certes condicions la cel s’esporula, és a dir comença una divisió desigual on les cel resultants tenen factors σ diferents, i això provoca que hi hagi diferents gens E per fer la coberta, F per empaquetar, és a dir es va donant especialitzacions. És una manera de regular grans conjunts. També s’ha de dir que no tots els promotors són reconegut per totes les σ.

-32 -

Hi ha una quantitat de factors en un gen que actuen d’una manera o una altre segons com es trobi la cel. en el medi regulació gènica

8. REGULACIÓ GÈNICA EN EUCARIOTES

Es pot produir a diferents nivells, sent control de la transcripció el més important que controla l’expressió gènica. Aquesta regulació és complicada, complexa i intervenen moltes coses.

Les cèl euc. porten l’ informació genètica repartida en molts cromosomes, i aquests estan rodejats per una membrana nuclear, a més que la transcripció esta separada de la traducció tan espacialment com temporalment.

Per aquesta regulació es necessita - promotor: TATABOX és troba a -30, és on s’hi uneix la RNApoli II i els factors de

transcripció GTF- elements pròxims al promotor: a 5’, també s’hi uneix GTF actuen en cis: efecte local- enhancer (activadors) UAS: són seqüències activadores, regió de DNA lluny del gen que

es troben independents d’ells, però després per la seva disposició s’ajunta amb els factors. Actuen en les seq. Promotores: proteïnes que necessiten el gen per regular-ho. Actuen a distància, a ells s’uneixen algunes proteïnes de la transcripció. Regulen grups petits de gens. Actua en un o pocs centres cel·lulars actuen en trans: a distància

- prot. Reguladores: serveix per modular la transcripció, tenen un o mes dels 5 dominis funcionals:

1. Un domini que reconeixi una seqüència reguladora al DNA (lloc d’unió DNA-proteïna)

2. Un domini que interaccioni amb una o més proteïnes de la maquinària transcripcional

3. Un domini que interaccioni amb proteïnes unides a seqüències reguladores properes en el DNA, de manera que puguin actuar cooperativament

4. Un domini que influeixi en la condensació de la cromatina

5. Un domini que actuï com a sensor de les condicions fisiològiques dins de la cèl·lula

7.1 Sistema GAL dels llevats:

-33 -

Hi ha 3 gens: GAL 7, GAL 10 i GAL 1 que funcionen amb galactosa. Si en el medi hi ha glucosa això significa que no s’activarà, en canvi quan hi ha galactosa s’activa, els 3 gens estan influenciats per un activador (UAS) GAL on en aquest s’hi pot enganxar GAL 4 (proteïna reguladora) per tan hi haurà transcripció.

Les proteïnes reguladores tenen diferents dominis: GAL 4 en té dos:- unió de DNA: reconeix l’enhancer- unió de la proteïna: reconeix estructures diferents

Són part independents de la proteïna, i tenen funcions diferents i independents.

GAL 4 sempre esta unit a l’enhancer però a vegades també a GAL 80 (repressor) que impedeix la transcripció. Quan no hi ha GAL 80, GAL 4 recluta proteïnes per fer la transcripció.

GAL 80 té afinitat per GAL 4, però si en el medi hi ha glucosa GAL 3 que presenta un centre al·lostèric on s’hi uneix galactosa provoca que GAL80 tingui molta més afinitat a GAL3 que no pas a GAL 4, de manera que el domini d’unió a proteïnes queda lliure hi pot iniciar la transcripció.

En aquí cal destacar la modulació proteïna – proteïna per la regulació.

Hi ha una activació en doble sentit, és a dir pot fer la transcripció i també hi ha proteïnes per modificar la cromatina, que també ho fa GAL 4, que també implica que hi hagi transcripció

7.2 La cromatina

Les modificacions a la proteïna és un procés important de regulació. Un exemple és el silenciament gènic: un gen que no es transcriu mai o només un cop i després s’atura i esta allà però no funciona. Això esta relacionat amb l’activació de cromosomes sencers.

-34 -

Les histones i la remodelació de la proteïna, hi ha uns codis d’histones: es coneixen unes 150 seqüències diferents, certes pautes en la metilació/acetilació provoquen respostes igual o semblants. Quan hi ha acetilació d’histones hi ha transcripció, quan hi ha desacetilació es compacte.

7.3 Fenomen d’imprinting

Fenomen genètic en que certs gens són expressats d’una manera depenent del sexe del progenitor. En aquest cas només s’expresa una de les dos còpies dels eucariotes (pare o mare). Si és el matern la còpia que no s’expresa és la de la mare, i viceversa.

Com funciona?

Tenim 2 gens Igf2 i H19 que transciuen per unes prot diferents

Hi ha regions de l’enhancer que poden acutar sobre els dos gens

Hi ha un aïllador que impedeix que l’enhancer vagi a Igf2 per tan H19 s’expresa i l’altre no al·lel matern

Al·lel patern canvi i modificació del DNA, hi ha una metilació (marca epigènica) a la regió de l’aïllador, ara l’enhancerpot arribar a Igf2 aleshores aquest s’expresa i l’altre no perque hi ha la metilació que altera el promotor de H19

Perquè es metila el del pare? Igf2 s’expressa sempre, és la còpia tan en mascles com en femelles. Son cromosomes homòlegs i la metilació es diferent en funció si ve del pare o de la marea. Es igual el sexe que sigui així fa que en tots els casos la regió del cromosoma estigui metilat.

-35 -

En línia germinal hi ha un reset, que es produeix en la meiosi i es metilen tots, en les femelles es remeti-la perquè sigui el patró de femella. Els patrons de metilació es transmeten és el fenomen d’impronta

GENÈTICA MENDALIANA

8. GENÈTICA MENDALIANA

Com es transmeten els caràcters? Perquè els fills s’assemblen als pares? Perquè els germans són diferents?

Fenotip: és el que observemGenotip: un o varis gens responsables del fenotipAl·lels: els factors de l’herència. Cada genotip el formen 2 al·lels: un del pare l’altre de la

mareHomozigot: al·lels iguals – Heterozigot: al·lels diferents / Dominant – Recessiu

8.1 Teoria cromosòmica de l’herència. Les lleis de Mendel:

Els loci (porten l’info, és on hi ha els al·lels) estan en els cromosomes que són diploides, on a cada cromosoma hi ha 2 còpies.

1-. Segregació al·lèlica:

Parental: genotips diploides amb 2 al·lels

-36 -

Fecundació, Meiosi : separació dels al·lels, gàmetes portadors d’1 al·lel

F1: fills amb un genotip amb 2 al·lels (pare / mare)

La descendència depèn dels gàmetes dels pares. Mirant el fenotip no podem saber quin és dominant, es pot saber a partir del genotip de

l’heterozigot

2-. Transmissió independent dels loci

Locus: lloc on es troba la informació genètica dels caràcters

F1 són dobles heterozigots (per forma i llavor) i aquests caràcters es passen de manera independent.

Per comprovar quina possiblitat és més factible hem de mirar la més probable. Per exemple si Volem que sigui noi i afectat en aquest pedigree:

en una hi ha ¼ de possibilitat que sigui mascle i afectat ( ½ * ½) i l’altre ½ aleshores, és més probable que aquest pedigree sigui lligat a sexe

-37 -

LLIGAT A SEXE: aa x a>

50 % Mascle afectat

50% Femella afectada

AUTOSOMIC: Aa x aa

½ Aa ½ aa

½ mascle ½ femella

Encara que en humans el genotip per mascles és XY i en femelles XX, hi ha algunes espècies que és al reves, com per exemple les salamandres (Ambystoma) on els mascles són homogamètics i les femelles heterogamètiques

9.

BASES MOLECULARS de la DOMINÀNCIA

-38 -

9.1 Dogma central

El 1902: es va començar a estudiar la relació entre el material genètic i les proteïnesVa ser A. Garrod, estudiant l’alcaptonúria (herència alcaptonúria) recessiuEs va veure que hi havia un problema amb les rutes metaboliques, hi havia errors innats

del metabolisme. Hi havia una ruta que no funcionava per culpa d’un gen mutat. D’aqui va deduir que el metabolisme esta regulat per un gen

Com que aquest gent és recessiu hi ha haplosuficència una única dosis de l’al·lel és suficient per donar un fenotip normal

Efecte additiu: més dosis de producte genètic va canviat el fenotip (herència intermitja) en canvi amb la dominància hi ha un llista, quan aquest passa es dominant si no arriba al nivell mínim tenim recessivitat.

-39 -

El mecanisme que té la culpa que hi hagi menys dosis gènica és que hi hagi un problema en qualsevol pas del dogma. També hi ha diferents tipus de mutacions (és a dir en la proteïna):

- pot afectar al centre actiu (exó)

- a l’intró, on no afecta el producte gènic, excepte en aquells on es doni el procés d’splacing

- afecti a l’exó però no al centre actiu, dóna una mutació silenciada, que no produeix un canvi fenotípic^

9.2 Perquè hi ha mutacions dominants?

a) Haploinsuficiència: no supera lumbral de la freqüència normal. l’al·lel mutant és dominant

b) Dosis gènica: en la regió Bar de Drosophila un augment de la quantitat (de la dosis) provoca un bloqueig del desenvolupament de l’ull. És a dir la sobre-expressió provoca el bloqueig del creixement de l’ull.

c) Alteració del patró d’expressió dels gens: en les mosques, alguna vegada s’ha donat que en comptes de tenir 2 al·lels per un determinat caracter en tenen 4, per tant això és una mutació.

d) Augment de l’activitat de la proteïna: el domini PEST (Prolina-Glutamic-Serine-Threonina) de les proteïnes són llocs de reconeixement per a les proteases. Mutacionsque eliminen o alteren aquests dominis augmenten el temps de vida de la proteïna, és a dir triga més temps a degradar-se. Ex. Via de senyalització de Notch1

e) Mutacions dominants negatives: pròpies de proteïnes multimèriques (amb unitats del mateix gen que s’uneixen i així s’activa). La mutació provoca que la proteïna no sigui funcional, els heterozigots poden fer diferents subunitatsexemple: la proteïna composta per dos unitats (verda – vermella) només serà funicional

quan aquestes dos estiguin unides, en canvi si tenim una unió homozigòtica: vermell – vermell o verd – verd aquesta proteïna no serà funcional.Malalties d’aquest tipus són l’osteogènesi imperfecte o el gen KIT

nf) Gen letal: són aquells que produeixen la mort de l’individuo. Es donen en homozigosis.

Exemple es el gen White Spotting (Ws) en hamsters. On es dona una distorció de les propietats mendelianes, s’obté una 2:1 (dominant:recessiu)

-40 -

9.3 Modificadors de la dominància:Als anys 20 – 30 (s. XX) dominància és el resultat dels processos fisiològicsFisher Les mutacions són generalment recessives, ha de haver gens capaços demodificar les relacions de dominànciaActualment es considera correcta el que es va dir als anys 20 – 30

Exemple. Melanisme industrial abans de la industrialització, hi havia unes papallones blanques, posteriorment quan hi va haver la revolució industrial les papallones fosques sobrevivien més que les blanques, ja que aquestes eren molt visibles amb el fum. Hi va haver una declivi de les blanques, que aquestes eren el genotip dominant. És a dir hi va haver un canvi de dominància dels al·lels

Mimetisme batesià: l’sp no nociva mimetitza amb una sp nociva. És a dir una espècie inofensiva s'assemblava a una altra perillosa i així aconsegueix eludir l'acció dels depredadors L’sp mimètica no pot superar en número l’sp imitada i es dóna un polimorfisme intrapoblacional en l’sp mimètica. Quan el depredador es menja la tòxica es pensa que l’altre és igual per tan no se la menja.

També existeix la dominància, i aquesta ha permès evitar la formació de fenotips intermedis i aquestes relacions són diferents en poblacions de territoris diferents.

10. INTERACCIÓ

Aquests pedigree no es pot explicar ni una herència intermèdia ja que dos de negres (II, 2 3) donen tres fills diferents (III, 1 2 3) i tampoc pot ser al·lelisme múltiple ja que és difícil d’explicar, els indv han de portar 2 al·lels hi hauria que haver heterozigots. En un encreuament SR x SW ens hauria de donar SS, SW, SR, (que serien els sandy) i un RW que seria un vermell / blanc. I això no pot ser

Tampoc potser dominant/recessiu. Aleshores quan hi ha 2 càracters i no es pot explicar amb el que coneixem, el més fàcil de suposar es que hi ha més d’un locus per diferents caràcters interacció gènica

Exemple: la cresta de la gallina.

4 fenotips És un 9:3:3:1 de Mendel

-41 -

Problema: En els encreuament de D.melanogaster d’ulls color “salvatge” amb soques pures mutants per a altres colors d’ulls, la descendència que s’obté és sempre d’ulls “salvatge”. Quan s’encreuen mosques homozigòtiques per a el color “cinabri “ amb mosques homozigòtiques per a el color “sèpia”, tota la descendència presenta color “salvatge”. Són “cinabri” i “sèpia” al·lels del mateix locus?. Explicar genèticament els resultats d’aquests encreuaments

Al 1941 Beadle & Tatum un gen una cadena polipeptidica. És a dir un gen un enzimHo van descobrir amb la neuroespora i amb els mutants auxotròfics. Van intentar veure a

partir de quin medi/suplement creixia aquesta neurospora, i van veure que hi havia alguns que no podien sintetitzar arginina depenent del medi on es trobaven. S’ha de veure la ruta de biosíntesi per entendre que passa en cada moment.

10.1 Epístasis: Fenomen que consisteix en l’emmascarament de l’expressió fenotípica del genotip del locus

per parts dels al·lels de l’altre loci.Hi ha l’epístasi dominant i la recessiva, per exemple en les cebes ens esperaríem un 9:3:3:1

però en canvi tenim un 12:3:1 perquè tots els genotips que tinguin A en el locus A i aquest sigui dominant és igual el que hi hagi en el locus B. El 12 ve de: 9 A_B + 3 A_bb

En canvi en els hàmsters, hi ha el recessiu, on tenim un 9:3:4 quan trobem un genotip homozigot en el locus B, no es pot saber el que hi ha en A perquè bb bloqueja el locus A.

També existeix una epístasi doble recessiva en el cas del color dels pèsols

-42 -

10.2. Gen modificador (loci modificador)Gen que té un petit efecte quantitatiu en l’expressió d’altres gens intensificant els genotipus.Exemple. Piebald (s) que produeix taques blanques quan són homozigots recessius (ss), però

es coneixen diferents graus de manifestació del genotip degut a un gen modificador. Podria ser que només tingues el cap blanc (depèn del gen modificador que modifiqui el genotip) i la resta amb pigment.

No es sap on són els gens modificadors, no es poden analitzar perquè són gens molt petits

10.3. Gen supressorGen que suprimeix l’expressió fenotípica d’altres gens. Moltes vegades són supressors de

mutacions, és a dir arreglen la mutació. Són fàcil d’analitzarSón especifiques, excepte en bacteris que hi ha gens supressors que suprimeixen més d’una

mutacióExemple. Supressor de Hairless (SuH): aquest gen fa que les mosques tinguin menys quetes,

el Hairless produeix que no tingui quetes i els que tenen els supressor fa que els hi apareix-hi quetes.

En un locus: H+H i en l’altre S+S+ normals (tenen quetes)Gens Notch (via no neural) / Hairless (neural) compateixen per activar o desactivar

els mateixos gens. A la via neural es produeix una mutació hi ha una alteració i tenim que domina la via Notch, pero si la proteïna mutada fa que canviï el genotip pero pot mutar un altre i fer que no es dongui la mutació

-43 -

-44 -