Elementos genéticos móviles

Elementos genéticos móviles

Elementos genéticos móviles Se pueden mover de un lado a otro del genoma Diferentes nombres: Elementos controladores Genes saltarines Genes móviles Transposones Elementos transponibles

Elementos móviles Un número muy grande de copias de relativamente pocas familias de secuencias Constituyen 25-50% del genoma de los mamíferos Tienen capacidad de moverse en el genoma De cientos a miles de pares de bases Transposición: el proceso de copiarse e insertarse en nuevo sitio del genoma ADN egoísta : no cumple función en hospedero

Granos manchados resultan de la interacción de un elemento móvil con un gen de pigmentación

Descubrimiento En los 40s Barbara McClintock descubrió un sitio en el cromosoma 9 de maíz que se rompía frecuentemente Para romperse requería dos elementos: Ds (necesario para disociación) Ac (necesario para activar).

El elemento transponible Ds causa rompimiento Se dio cuenta de que habían elementos móviles porque Ac era imposible de mapear, en diferentes plantas mapeaba a diferentes sitios

El laboratorio de maíz de Rollins A. Emerson en la Universidad de Cornell, 1929 Premio Nobel

1952 vs 2000 Cromosomas grandes Visibles al microscopio de luz Huso en azul, centrómeros en rojo, cromosomas en verde

Fenotipos producidos por elementos transponibles en granos Ac se puede mover a sí mismo y a otros elementos como Ds Ds no se puede mover solo Manchas: células con genotipos diferentes

Poco a poco se fueron descubriendo en otros organismos Cuando se descubrió que estaban en la mayoría (tal vez todos) los organismos se dio el Premio Nobel a Barbara McClintock en 1983

Elementos transponibles en una rosa Inserción de elementos transponibles: no hay pigmento Se pierde elemento transponible: color

Elementos móviles en procariotas

Dos tipos de elementos en bacterias Elementos IS: cortos y pueden moverse pero no tienen otros genes más que los que necesitan para moverse Transposones: más largos, tienen genes necesarios para movimiento y otros más

Elementos IS Primeros conocimientos moleculares de elementos móviles: estudio de mutaciones de E.coli causadas por inserción espontánea de una secuencia de 1-2kb en medio del gen. Esas secuencias se denominaron secuencias de inserción o elementos IS Existen más de 20 elementos IS en E.coli y otras bacterias

Transposición de IS Transposición de un elemento IS: 1 de 10 5-10 7 células por generación Si la tasa fuera más alta: exceso de mutaciones Tasa pequeña: mayoría de células sobreviven, propagan elementos IS. Los IS se pueden insertar en plásmidos o virus lisogénicos y pasar a otras células

Transferencia horizontal

Estructura elemento IS aprox 50pb Baja expresión Repeticiones Invertidas 5 -GAGC----------GCTC-3 3 -CTCG----------CGAG-5

Transposones en procariotas Genes para transposición y otros más, como resistencia a Ab

Dos tipos de transposición en procariotas (y eucariotas) Conservativa o cortar y pegar

Inserción de un elemento genético móvil Lo que varía entre diferentes elementos es el tamaño de la duplicación

Dos tipos de elementos móviles en eucariotas Clase 1: retrotransposones Clase 2: transposones de ADN

Ciclo de vida de un retrovirus

Retrotransposones tienen características en común con retrovirus Para maduración ADN retrotranscriptasa cubierta

Retrotransposición

Elementos clase 2 Similares a los de bacterias: son elementos móviles de ADN Usan los mismos dos mecanismos de transposición: Replicativo Conservativo

Elementos P de Drosophila son elementos de ADN

Utilidad de transposones de ADN para estudio de genes Se pueden insertar elementos P en genoma. Si hay mutante interesante se busca gen mutante localizando el elemento P. El gen mutante se usa como sonda para identificar el gen silvestre. Elementos P se pueden usar para insertar genes específicos en genomas.

Falta de correlación tamaño de genomacomplejidad del organismo Paradoja del valor C Ej: genoma de salamandra 20x más grande que el humano Sí hay correlación: tamaño genoma y proporción del genoma derivada de elementos transponibles

Elementos transponibles en humanos Autónomo: se pueden mover por sí mismos No autónomos: requieren ayuda para moverse SINES: aprovechan RT de LINEs del genoma. Ej: Alu

Importancia de elementos móviles en el genoma humano Constituyen más del 40% del genoma Figure 4-17 Molecular Biology of the Cell ( Garland Science 2008)

Abundancia de elementos transponibles Ej: Gen HGO (cuando está mutado causa alcaptonuria)

Cómo soportan los genomas tantas inserciones? Mayoría elementos transponibles en intrones Será que no se insertan en exones? Además, la gran mayoría están inactivos y no se pueden mover En algunos casos la inserción parece darse con mayor probabilidad en sitios seguros (como la región centromérica)

Genoma del hospedero mantiene a elementos genéticos móviles en silencio

Tamaño del genoma y cantidad de elementos transponibles

Terapia Génica Uno de los métodos de terapia génica utiliza mecanismo de retrovirus y transposones Aprovecha capacidad del retrovirus de insertar ADN en el genoma del hospedero, para insertar una copia correcta de un gen

Inmunodeficiencia severa combinada Defecto en linfocitos T y B Falla total del sistema inmune Niño burbuja

SCID

Terapia Génica SCID

Ensayo terapia génica para SCID Se insertó gen correcto en retrovirus Se curaron 20 niños 3 de ellos desarrollaron leucemia