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Del DNA a la proteína: regulación de la expresión
Genética Médica – Tema 3
regulación de la expresión génica
Griffiths AJ et al., (2000)Tamarin RH (1996)
Klug WS y Cummings MR (1999)
Tema 3: Expresión y control
Klug WS y Cummings MR (1999)Solari AJ (1999)Animaciones:
http://vcell.ndsu.nodak.edu/~christjo/vcell/animationSite/transcription/movie.htmhttp://vcell.ndsu.nodak.edu/~christjo/vcell/animationSite/translation/movie.htm
• Introducción
Genética Médica
• Regulación de la expresión génica• Metilación• Impronta genómica• Lionización del cromosoma X
Tema 3: Expresión y control
• Lionización del cromosoma X
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Sabemos que…
• Los productos de todos los genes son los RNA (á id ib l i )RNA (ácidos ribonucleicos)
• Transcripción: copia de DNA a RNA (transcritos)
• Estos RNA serán traducidos en la síntesis de una secuencia polipeptídica
Tema 3: Expresión y control
de una secuencia polipeptídicaTraducción
RNA• Diferencias con el DNA
– Constituido por una sola cadena de pnucleótidos puede adoptar muchas formas tridimensionales complejas
– El azúcar de sus nucleótidos es una ribosa. Presenta también esqueleto fosfato-ribosa
– Contiene Uracilo en lugar de
Tema 3: Expresión y control
Contiene Uracilo en lugar de Timina U·A
• Tipos:– RNA informativo– RNA funcional
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Tipos de RNA1. RNA informativos: mRNA (mensajeros)
Es el intermediario en la síntesis del– Es el intermediario en la síntesis del producto funcional definitivo del gen, la proteína.
– En eucariotas el transcrito se procesa para dar lugar al mRNA
Tema 3: Expresión y control
Tipos de RNA2. RNA funcionales
– RNA transferente (tRNA): transportadores de a.a. en la t d iótraducción
– RNA ribosómico (rRNA): componentes de los ribosomas. Guías de ensamblaje de los a.a. en la traducción.
– RNA de interferencia (iRNA) / microRNA: pequeñas moléculas que intervienen en la regulación génica
– RNA nuclear pequeño (snRNA): implicados en la maduración del mRNA, regulación de FT y mantenimiento de los telómeros
Tema 3: Expresión y control
– RNA citoplasmático pequeño (scRNA): involucrados en el transporte de proteínas
– Otros: snoRNA (modificaciones del rRNA), scaRNA (biogénesis de snRNP), gRNA (edición del RNA), etc.
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Tipos de RNA
Tema 3: Expresión y control
micro RNA
Las operaciones que utilizanDNA y RNA se basan en laDNA y RNA se basan en la
complementariedad de las secuencias
nucleotídicas y en la unión de proteínas
Tema 3: Expresión y control
y en la unión de proteínasa sitios específicos
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Transcripción: fases
• Iniciación• Elongación • Terminación• Procesamiento del RNA
Tema 3: Expresión y control
Transcripción: fases1. Iniciación en eucariotas:
• En los promotores de RNApol II: secuencias TATAE i i l d• Existen otras secuencias reguladoras
• Se necesita la unión de factores de transcipción
TATA G+1
5’ 3’GG(C/T)CAATCT
RNA polimerasa
Tema 3: Expresión y control
-25-70Promotor Caja TATA
Caja CAAT
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Fases de la transcripción2. Elongación:
• La RNA polimerasa cataliza la elongación 3’• La RNA polimerasa cataliza la elongación 3 manteniendo una burbuja de transcripción
• Superenrollamiento de la cadena de DNA aguas arriba y aguas abajo acción de las topoisomerasas
Tema 3: Expresión y control
La RNA polimerasa no verifica la fidelidad de la copia
Fases de la transcripción3. Terminación:
• La polimerasa reconoce las señales de• La polimerasa reconoce las señales de terminación: secuencias ricas en GC seguidas de 6 o más T
• Estas secuencias suponen la formación de lazos en el RNA y una cola de U
• El RNA y la polimerasa se disocian del DNA
Tema 3: Expresión y control
5’UTR 3’UTRSegmento traducible a proteína
Líder Trailer
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Fases de la transcripción4. Procesamiento del RNA eucariota:
• La transcripción da lugar al transcrito primario o pre-mRNA
• Cada transcrito contiene un único gen• Maduración:
• Unión de la caperuza: 7-Metilguanosina en el extremo 5’
• Corte del RNA 20 bases aguas debajo de la
Tema 3: Expresión y control
• Corte del RNA 20 bases aguas debajo de la secuencia AAUAAA
• Adición de una cola poli(A)• Eliminación de los intrones: mecanismo de
corte y empalme
Procesamiento del mRNA en eucariotas
Tema 3: Expresión y control
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Transcripción inversa
• El RNA puede servir como molde para la í t i d DNAsíntesis de DNA
• Todos los virus RNA pueden producir DNA polimerasa dependiente del RNA (transcriptasa inversa o retrotranscriptasa)
• Es la forma de infectar la célula
Tema 3: Expresión y control
• Es la forma de infectar la célula
Traducción: fases
• Iniciación• Elongación • Terminación
Tema 3: Expresión y control
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Iniciación1. Unión del mRNA a la
subunidad pequeña del ribosoma
ó
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2. AUG primer codón en eucariotas Met
3. Unión del tRNA-Met al sitio P (Peptidil)
2 3
Tema 3: Expresión y control
AP
Elongación 4
4. Entra el segundo t-RNA al sitio A (Aminoacil)
5. Enlace peptídico por la peptidil transferasa y salida del t-RNA AP
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transferasa y salida del t-RNA descargado
6. Se desplaza el mRNA, el peptidil pasa al sitio P y entra el tercer t-RNA al sitio A
AP
Tema 3: Expresión y control
AP
AP
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Terminación 7
7. La cadena se elonga hasta el codón stop
8. El codón stop es reconocido por un factor de terminación
8 9
por un factor de terminación9. El polipéptido se libera del sitio
P y las dos subunidades del ribosoma se disocian
AP
Tema 3: Expresión y control
AP
Resumen
• La secuencia de un polipéptido está d t i d l i ddeterminada por la secuencia de nucleótidos del gen en que está cifrada
• La cadena de mRNA tiene la misma secuencia que la “cadena sentido” de DNA
Tema 3: Expresión y control
DNA• Los ribosomas leen el mRNA de 3 en 3
nucleótidos empezando por 5’ 3’
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A lo largo de todo el procesoA lo largo de todo el procesode transcripción y traducción
se mantiene la colinealidad entrela secuencia de nucleótidos de un gen
y la secuencia de aa de la í
Tema 3: Expresión y control
proteína final
El código genético
• Regla de correspondencia entre la i d l ótid d l DNA/RNAsecuencia de nucleótidos del DNA/RNA
y la secuencia de a.a. de las proteínas• Codón triplete: cada grupo de 3 nt
Los ribosomas leen el mRNA de 3 en 3 nucleótidos empezando por 5’ 3’
Tema 3: Expresión y control
nucleótidos empezando por 5 3• Hay 4 nucleótidos 4x4x4=64 codones
distintos (sólo 20 a.a.)
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El código genético
Tema 3: Expresión y control
3’
5’
Ala
• La especificidad codón-a.a. recae en el tRNAtRNA
El código genético
A ti dó
• tRNA:– Estructura de trébol– El bucle central contiene el triplete denominado
anticodón– El anticodón se une al codón mediante
emparejamientos RNA-RNAEl ti dó tá i t d 3’ 5’
Tema 3: Expresión y control
Anticodón– El anticodón está orientado 3’ 5’– El bucle 3’ reconoce al ribosoma– Cada tRNA es específico de un a.a.
(unido a su extremo 3’)
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3’Ala
• El número de codones para un a.a. varía
El código genético
5’El número de codones para un a.a. varía entre 1 y 6
• Algunos aa son transportados al ribosoma por varios tRNA con distintos anticodones
• Ciertas especies de tRNA pueden colocar sus aa específicos en respuesta a varios codones
Tema 3: Expresión y control
Anticodón
aa específicos en respuesta a varios codones mediante una hibridación relajada del extremo 3’ del codón y 5’ del anticodóntambaleo
• Desplazamiento de la pauta de lectura
Características del código
• No está solapado: una base pertenece a un único triplete
• No existen signos de puntuación entre codones
• Es un código degenerado (1aa varios
Tema 3: Expresión y control
• Es un código degenerado (1aa varios codones)
• Universalidad (con excepciones)
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El código degenerado d b l d dda cierta permisibilidad
a la aparición de mutaciones sin que suponga
un cambio aminoacídico en la proteína
Tema 3: Expresión y control
p
Las proteínas
• Una proteína es una cadena de a.a. (polipéptido)
• Hay 20 a.a. que pueden constituirHay 20 a.a. que pueden constituir proteínas.
• 4 Niveles de organización de las proteínas:– Estructura primaria: secuencia
lineal de a.a.– Estructura secundaria:
interacciones entre a.a. próximos hélice α o láminas β
(principalmente)– Estructura terciaria: plegamiento
La forma es esencialpara la función de
la proteína
Tema 3: Expresión y control
p gde la hélice u otras estructuras secundarias
– Estructura cuaternaria: unión de dos o más estructuras terciarias
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• Introducción
Genética Médica
• Regulación de la expresión génica• Metilación• Impronta genómica• Lionización del cromosoma X
Tema 3: Expresión y control
• Lionización del cromosoma X
• Objetivos de la regulación:Armonía estructural equilibrio celular– Armonía estructural, equilibrio celular
– Diferenciación: típico de eucariotas pluricelulares
Tema 3: Expresión y control
La célula sólo sintetizará aquellas proteínas o enzimas que necesita.
Esta síntesis está regulada de forma estricta.La regulación responderá a un estímulo.
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Expresión génicaDNA
TranscripciónRegulación de la Transcripcional
p
RNAm maduro
RNAt
a.a.
Polipéptido
No todos los genes se expresan simultáneamente:- Genes constitutivos: se expresan a nivel constante- Genes regulados: se expresan en distinto grado
gexpresión génica
Procesamiento
TransporteProteína
Tema 3: Expresión y control
TraducciónRibosoma
expresan en distinto grado según las condiciones
Niveles de regulaciónTraduccional
• Regulación génica en eucariotas:–Responder a cambios fisiológicos Responder a cambios fisiológicos
(cambios ambientales)–Circuitos genéticos regulados en el
desarrollo (regulados por genes del desarrollo)
– La mayoría de los genes se regulan a
Tema 3: Expresión y control
–La mayoría de los genes se regulan a nivel transcripcional
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• Señales de transcripción en eucariotas:– Utilización de tres sistemas de transcripción:
– Genes de clase I: RNAr 5,8S, 18S y 28S RNA li Ipolimerasa I
– Genes de clase II: RNAm, snRNA RNA polimerasa II
– Genes de clase III: RNAt, RNAr 5s, scRNA RNA polimerasa III
– Cada polimerasa necesita secuencias de regulación diferentes, colocadas en distintos sitios
Tema 3: Expresión y control
– Cada polimerasa requiere distintos factores de transcripción
– Las secuencias codificantes (exones) se alternan con las no codificantes (intrones)
• Control en cis de la transcripción:
Regulación transcripcional en eucariotas:
• El promotor mínimo y los elementos proximales:
• Intensificadores: activan la transcripción• Silenciadores: reducen la transcripción inhibiendo a
-30pb
GGGCGG CCAAT TATAmRNA
-100pb-200pb
Tema 3: Expresión y control
plos activadores
– Son capaces de actuar a distancia (>50 kb)– Pueden colocarse aguas arriba o abajo del promotor– Poseen estructura compleja
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R ió
Promotor
Inicio transcripción
5’UTR
Exón 1 Exón 2 Exón 3 Exón 4
FintranscripciónIntrón 1 Intrón 2 Intrón 3
R ió l dRegión
l d
Gen eucariota
Regulación transcripcional en eucariotas:Los bucles de DNA acercan las proteínas reguladoras, unidas a intensificadores o silenciadores a las secuencias promotoras.
Unidad de transcripción
Región reguladoraaguas arriba
Región reguladorainterna
reguladoraaguas abajo
Tema 3: Expresión y control
• Control en trans de la transcripción:• Proteínas reguladoras que se unen al promotor y
elementos proximales y ayudan a la polimerasa de
Regulación transcripcional en eucariotas:
elementos proximales y ayudan a la polimerasa de RNA II a iniciar la transcripción (FACTORES DE TRANSCRIPCIÓN)
• Tanto la regulación temporal como la específica de tejido dependerá de la presencia de los factores de transcripción
• Existe gran variedad de factores de transcripción: inductores represores mixtos
Tema 3: Expresión y control
inductores, represores, mixtos• Factores específicos de tejido o de un estadio de
desarrollo• 1 secuencia cis – varios factores, 1 factor - varias
secuencias
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• Estructura de las proteínas reguladoras:• Presentan un dominio de unión al DNA que sobresale del
cuerpo central de la proteína
Regulación transcripcional en eucariotas:
cuerpo central de la proteína• Frecuentemente presentan hélices alfa que encajan en el
surco mayor del DNA• Distintos motivos de unión al DNA
Tema 3: Expresión y control
Regulación transcripcional en eucariotas:
¿Quién controla al controlador?
• Las proteínas reguladoras poseen dominios que interaccionan con señales moleculares del estado fisiológico de la célula
• Ejemplos: hormonas (determinación del sexo), calor (heat shock
Tema 3: Expresión y control
calor (heat shock proteins), stress, metales, etc.
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Regulación post-transcripcional en eucariotas:
• Maduración del RNAm:– Protección del extremo 5’
con CAP (G modificada)– Corte 3’ a la señal de
poliadenilación (AAUAAA)– Adición de cola de poli(A)
(cientos de bases)– Eliminación de intrones
(maduración alternativa)Edición del RNA
Tema 3: Expresión y control
– Edición del RNA (corrección)
• Vida media variable– Secuencias que otorgan
inestabilidad
RNA de interferencia (siRNA)• El RNA de interferencia es una técnica consistente en la
introducción de un RNA exógeno de doble cadena
Regulación post-transcripcional en eucariotas:
g(dsRNAs) complementario a un RNAm conocido con el fin de destruir específicamente dicho RNAm, disminuyendo o impidiendo la expresión génica.
• El RNA de interferencia es una técnica de silenciamiento génico utilizada para estudiar la ausencia de una acción génica normal en cultivos celulares.
• El RNA de interferencia regula la expresión a nivel de
Tema 3: Expresión y control
• El RNA de interferencia regula la expresión a nivel de RNAm y ofrece una vía rápida y sencilla de determinar la función de un gen in vitro.
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Regulación post-transcripcional en eucariotas:
RNA de interferencia (RNAi): Andrew Fire & Craig C. Mello (Nobel de Medicina 2006)
Introducción dsRNA
Tema 3: Expresión y control
Degradación del mRNAhomólogo
Regulación post-transcripcional en eucariotas:
microRNA• RNAs endógenos de doble cadena imperfecta
que dan lugar a un microRNA activoque dan lugar a un microRNA activo• Función: Regulación de la expresión génica
(disminuye)• Funciones reguladoras del: Ciclo celular,
división celular en el desarrollo embrionario, apoptosis, control del tamaño de órganos y t jid
Tema 3: Expresión y control
tejidos• Regulación de la producción de microRNAs:
promotores tipo RNA polimerasa de tipo II
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microRNA
Animales:
Tema 3: Expresión y control
Animales:Unión a la 3’UTR
Tema 3: Expresión y control
http://en.wikipedia.org/wiki/MicroRNA
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Tema 3: Expresión y control
microRNAs expresados en SNC de ratón
Utilización en terapia
• Difícil introducir cadenas largas de dsRNA en las células de mamíferos debido a la respuestalas células de mamíferos debido a la respuesta del interferón.
• Aplicaciones potenciales:– Tratamiento de la degeneración macular y virus
sincitial respiratorio – Tratamienot de fallo hepático en ratones
Tema 3: Expresión y control
Tratamienot de fallo hepático en ratones.– Terapia antivírica (VIH, hepatitis)– Tratamiento de enfermedades neurodegenerativas.– Cáncer
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Regulación post-traduccional en eucariotas:
Proteolisis intracelular: • Señales para la proteolisis:
– El extremo amino: metionina aa estabilizantes o desestabilizantes
– Secuencias PEST corta vida media (enzimas del control metabólico, factores de transcripción, quinasas, fosfatas y ciclinas)
– Cajas de destrucción RAALGNISN (ciclinas)– Motivos KEFRQ degradación lisosomal
• Sistemas de proteolisis intracelular:
Tema 3: Expresión y control
– Lisosomas (endopeptidasas y exopeptidasas)– Ubiquitinación: unión de ubiquitina– Calpaínas: proteasas dependientes de Ca– Proteosoma 26S:cuerpo catalítico complejo
Regulación post-transcripcional en eucariotas:
• Acumulación proteica:– Alzheimer β-amiloide, Tauβ ,– Parkinson Parkina, Tau– Creutzfeldt Jakob, kuru Prion– Huntington Huntingtina– Enfermedad de Pick Tau– Demencia frontotemporal Tau– Síndrome de down Tau– Demencia pugilística Tau
Tema 3: Expresión y control
Demencia pugilística Tau
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• Introducción
Genética Médica
• Regulación de la expresión génica• Metilación• Impronta genómica• Lionización del cromosoma X
Tema 3: Expresión y control
• Lionización del cromosoma X
Cambios epigenéticos cambios reversibles del DNA (químicos) que permiten que los genes se expresen o no dependiendo de condiciones exteriores.Herencia epigenética transmisión de información (no DNA) a través de la mitosis o meiosis, esta información modula la expresión de genes sin alterar su secuencia.
Metilación Metilación en mamíferos: Adición de un grupo metilo a la posición 5 de la dC (dmC) en dinucleótidos CpG (normalmente en las llamadas islas CpG >200bp y %CG>50%)
Tema 3: Expresión y control
Islas CpG asociadas a promotores en 50% de genes funciones reguladoras
85% de los genes sellados tienen islas CpG
Cambios en la estructura de la cromatina
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Metilación Metilación de mantenimiento:adición de grupos metilo a la cadena de DNA recientemente sintetizada mantenimiento del patrón de metilaciónEnzima: Dnmt1 (DNA metilasa 1)
Metilación de novo: adición de grupos metilo en posiciones nuevas en ambas cadenas.Enzimas: Dnm3a y Dnm3b
Tema 3: Expresión y control
Enzimas: Dnm3a y Dnm3b
Mutación en Dnm3b síndrome ICF (inmunodeficiencia, inestabilidad centromérica cromosómica y anormalidades faciales)
Metilación
Mecanismos de regulación:
Bloqueo de unión de proteínas (F.T.) a los promotores en las islas CpG
Proteínas de unión a metilcitosinas pueden interceptar la interacción con los factores de transcripción
Tema 3: Expresión y control
p
Atracción a histonas deacetilasas eliminación de grupos acetilo de las histonas compresión del nucleosoma
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Metilación
Funciones:
Regula la expresión génica (inhibe)
S ió d t lSupresión de genes tumorales
Regulación de genes específicos de tejido
Metilación anormal:
Iniciación y progresión tumoral
Inactivación de genes supresores tumorales
Tema 3: Expresión y control
Inactivación de genes supresores tumorales
Promoción de la inestabilidad cromosómica
Aumento de mutaciones
Metilación La metilación se modifica en numerosas enfermedades y está relacionada con la respuesta a medicamentos
Proyecto epigenoma:identificar y catalogar las posiciones variables de
metilación (VMP)
p
Proyecto genoma
Tema 3: Expresión y control
metilación (VMP)
¿cómo y cuándo se activan los genes?
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• Introducción
Genética Médica
• Regulación de la expresión génica• Metilación• Impronta genómica• Lionización del cromosoma X
Tema 3: Expresión y control
• Lionización del cromosoma X
Impronta genética
Hemicigosis funcional de ciertos genes producida por el origen parental de los alelos
Impronta genómica o sellado genómico: mecanismo de regulación aleloespecífico de la expresión génica
Hemicigosis funcional: uno de los alelos se encuentra silenciado o con expresión diferente.El sello (imprint) se coloca en los óvulos y espermatozoides durante la gametogénesis.Herencia epigenética: sin cambio de secuencia
Tema 3: Expresión y control
Imprinting: impronta, marcaje, marcado, troquelado, impresión, estampación, improntación, SELLADO (silenciamiento)
aleloespecífico de la expresión génica
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Historia:
Descubrimiento en mamíferos en la década de 1980 en las experiencias de transplante de pronúcleos a embriones unicelulares
Cigotos ginogénicosCigotos androgénicos
No viables
Buen crecimientoPlacenta pequeña
Poco crecimientoPlacenta grande
Disomías uniparentales fenotipos anómalos y opuetos
Inactivación de los cromosomas X parentales en células de
Tema 3: Expresión y control
Inactivación de los cromosomas X parentales en células de membranas extraembrionarias
Los genes se expresan de forma distinta según provengan del padre o de la madre
Impronta genética Proceso reversible:- Se mantiene tras la fecundación (M)
í M M- Se elimina en la línea germinal (E)- Se restablece en la gametogénesis (R)
M M
ER
Sellos de = sexo E + RSellos de = sexo E R
Diferenciación según el origen:
Reacondicionamiento según nuevo sexo
Tema 3: Expresión y control
Momento del sellado:- Sellado materno: maduración del ovocito- Sellado paterno: en la línea germinal antes de meiosis
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YY BB YY BB
N. Herencia bialélica codominante S. Gen sellado (paterno)
YB YB YBYBYY
YBYB YY YY
YY
YY YYYBYB
YB YB YB YBYY
YBYB YY YY
YY
YY YYYBYB
Tema 3: Expresión y control
Árboles genealógicos hipotéticos que ilustran la herencia de dos alelos
Impronta genética 11p15.5 15q11-q13
El 80% de genes sellados se encuentran agrupados en g pzonas cromosómicas
Regulación coordinada por los centros de sellado IC(imprinting centers)
La regulación puede extenderse a miles de pb
Tema 3: Expresión y control
Error en la regulación expresión anómala del grupo
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Impronta genética
Expresión de genes sellados:p g
- La expresión monoalélica puede depender del tejido o de la fase del desarrollo.
- Un gen puede comportarse de forma monoalélica en un tejido y bialélica en otro.
- El monoalelismo puede perderse en el desarrollo
Un sellado perpetuo estaría implicado en la regulación
Tema 3: Expresión y control
- Un sellado perpetuo estaría implicado en la regulación génica (p.e. tisular).
Impronta genética Genes sellados:
- Genes de proteínas implicadas en el desarrollo y Genes de proteínas implicadas en el desarrollo y crecimiento del embrión: factores de crecimiento, receptores de factores de trascripción, factores de corte y empalme, regulación del ciclo celular, canales de iones, RNA no traducible.
- Genes de factores cognitivos.
- Genes de desarrollo del lenguaje, integración social.
Tema 3: Expresión y control
- Genes de fenotipos conductuales: propensión al alcoholismo, esquizofrenia, trastornos afectivos bipolares.
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Impronta genética Implicaciones en Medicina:
Errores en la impresión de sellado Neoplasias y enf. mentales
Activación de un alelo normalmente sellado o silenciamiento del único alelo expresado
Ejemplos:-Síndrome de Prader-Willi (15q11-q13)Síndrome de Angelman (15q11 q13)
Tema 3: Expresión y control
-Síndrome de Angelman (15q11-q13)-Síndrome de Beckwith-Wiedemann (11p15)
Región 15q11-q13 Sellado maternoUBE3A (sellado paterno)Genes que se expresan en cerebro
SNRPN
UBE3A
http://herkules.oulu.fi/isbn9514270274/html/x838.html
SPW: 1/10.000 nacidosHipotonía, pobre reflejo de succión, hiperfagia obesidad, pequeña estatura y extremidades, retraso mental moderado.Causa genética: deleción paterna, disomía materna, mutaciones en el IC. SNRPN: Small nuclear riboprotein (splicing)
UBE3A: Ubiquitin protein ligase
Tema 3: Expresión y control
Asociación con 20 trastornos conductuales:
- Autismo- Epilepsia- Esquizofrenia
SA: 1/10.000 nacidosHiperactividad, arranques de risa, torpeza, espasmos, habla mínima, retraso mental severoCausa genética: deleción materna, disomía paterna, mutaciones en el gen UBE3A, mutaciones del IC
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Tema 3: Expresión y controlhttp://info.med.yale.edu/chldstdy/plomdevelop/genetics/00margen.htm
• Introducción
Genética Médica
• Regulación de la expresión génica• Metilación• Impronta genómica• Lionización del cromosoma X
Tema 3: Expresión y control
• Lionización del cromosoma X
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• Hembras XX – Machos XY Cromosoma X supernumerario:
Inactivación del cromosoma X (Lyonización, hipótesis de Lyon (Mary F. Lyon, 1961))
supernumerario:– Los genes en cromosomas sexuales son poco
numerosos no se actúa (mariposa)– El cromosoma X del macho se sobre-expresa
(drosófila)– Los cromosomas X de la hembra se hipo-transcriben
(C elegans)
Tema 3: Expresión y control
(C. elegans)– Uno de los cromosomas X de la hembra se inactiva
(mamíferos)• Inactivación de 150 millones de pb y miles de genes
Inactivación del cromosoma X
• Durante los primeros días de desarrollo embrionario un cromosoma X se inactiva (14embrionario un cromosoma X se inactiva (14 días)
• Inactivación al azar• Clonal • Expresión variable de los heterocigotos X*X
Mosaicismo (XmXp)
Tema 3: Expresión y control
( p)• La inactivación es inducida por el gen XIC (XIST
transcripto específico de la inactivación del X)
• Mecanismo de compensación génica
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Inactivación del cromosoma X
Tema 3: Expresión y control
Corpúsculo de BarrInactivación del Barr
Número de corpúsculos de Barr
cromosoma X
Tema 3: Expresión y control
corpúsculos de Barr = número de
cromosomas X - 1
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Displasia ectodérmica anhidrótica
Inactivación del cromosoma X
Normalmente afecta a hombres
Mutación en el gen DEA Ausencia de glándulas sudoríaparas
Tema 3: Expresión y control
Mujeres heterocigóticas para el sindrome ligado al sexo con extensión y localización del
tejido al azar
MOSAICO
Tema 3: Expresión y control
QUIMERA
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Inactivación del cromosoma X
• Ventaja genética para el sexo femenino:Protección del sexo femenino frente a la – Protección del sexo femenino frente a la presencia de mutaciones perjudiciales en uno de los cromosomas X
– La mujer es funcionalmente hemicigótica pero con dos poblaciones celulares distintas
– El hombre es hemicigoto obligado y siempre á l i j di i l
Tema 3: Expresión y control
expresará las mutaciones perjudiciales
• Compensación de dosis génica
Gen XIC=Xist + Tsix (Centro de inactivación
cromosómica = transcrito específico de la inactivación del X)
• Xist en brazo largo proximal de Xq13. Xi t t ib RNA tú• Xist se transcribe a una RNA que actúa sobre el propio cromosoma (en cis)
• Tsix es el antisentido de XistAcumulación del RNA en la región periférica al gen
Tema 3: Expresión y control
Cambio en la conformación de la cromatina
Extensión del cambio a todo el cromosoma
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Gen XIC=Xist (transcrito específico de la inactivación del X)
• 8 exones, aprox. 80kb y un transcrito de 15kb15kb.
Exones 1 2 3 4 5 6 7 85’ 3’
Pasos en la inactivación del X
Tema 3: Expresión y control
1. Reconocimiento de los cromosomas X y marcado del gen Xist2. Extensión de la señal de inactivación (cis)3. Fijación del efecto mediante metilación de CpG
Tema 3: Expresión y control
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Etapas de lionización
• Pre-lionización: fertilización 14d– 2 y 4 blastómeras XX– 4 blastómeras: expresión del Xist en Xp expresión
preprogramada similar a la“impronta genética”– Inactivación selectiva de Xp en cel. trofoblásticas (no
lionización)
• Lionización: el día 14 a tiempos distintos distribución no regular en los distintos tejidosP t li i ió t l l lí
Tema 3: Expresión y control
• Post-lionización: permanente salvo en la línea germinal
Excepciones en la inactivación de X
• Genes de la región pseudoautosómica ANT3 XE7 MIC2
ARDS ARSE GS1 STS KAL
• Genes cercanos a la región pseudoautosómica (KALIG1 y STS)
• Genes cercanos al Xist (RPS4X)
ARDS ARSE GS1 STS KALXG59ZFXDFFRXTIMP1UBE1 PCTK1, DXS423E
XE169 RPS4XWI12682
Tema 3: Expresión y control
• Otros del brazo corto: ZFX y UBE1
IL9R ALD