ORGANIZAREA MATERIALULUI GENETIC

ORGANIZAREA MATERIALULUI GENETICDin punct de vedere funcional se disting trei nivele de organizare a materialului genetic:

genomic

cromozomial

genic

Nivelul genomic

1990 - a fost lansat Proiectul Genomul Uman (PGU, Human Genome Project)

2001 - a fost publicat o prim schi a genomului uman, incomplet i imperfect, dar pentru prima oar era posibil o perspectiv clar asupra structurii genomului uman.

2003 - a fost anunat prima variant finisat cu o precizie de 99,9%, aproape complet a genomului uman. Aceast versiune a fost publicat un an mai trziu.

2007 - s-a ncheiat secvenierea ntregului genom, numeroase date urmnd a fi adugate.

Genomul reprezint ansamblul complex al secvenelor de ADN al unui individ sau specii. Cantitatea total de ADN din celulele umane diploide a fost apreciat la 7 picograme sau 3,5 picograme per genom haploid, ceea ce corespunde teoretic la circa 3,3 miliarde de perechi de baze (pb).

STRUCTURA GENOMULUI UMANGU = un genom nuclear (99,9% ADN) + un genom mitocondrial (0,1%).U.M.F IAI35.000 gene

Caracteristici

Genom nuclearGenom mitocondrialMrime

3200 Mb16,6 KbNumr de molecule de ADN diferite23 (la celulele XX) sau 24 (la celulele XY)O molecul circular de ADN

Asocierea cu proteineMai multe clase de histone i proteine nehistoniceNeasociat cu proteine

Procentul de ADN codant10 %97 %Numr de gene 35.000 gene37geneIntroniPrezeni n cele mai multe geneAbseni

EreditateMendeliana pentru genele de pe autosomi i cromosomul X; paternal pentru secvenele de pe Y

Exclusiv matern

catena H 28 gene catena L 9 gene bucla D - sinteza unei mici piese adiionale, notat ADN 7S, la catena H. Genele mitocondriale:- 13 gene care codific lanuri polipeptidice, 22 gene codific pentru ARNt 2 gene pentru ARNr.

Cromozomii sunt elemente dinamice si constante ale celulei cu functii genetice esentiale.Nivelul cromozomial

In cromozomii eucariotelor: ADN- ul - 13- 16 %, ARN -ul - 12 -13 % proteinele histonice si non histonice - 68 -72 %.

HISTONELELa eucariote au fost identificate 5 tipuri de histone : H1, H2A, H2B, H3, H4. H1 - bogata in lizinaH2A - bogata in leucinaH2B - bogata in serinaH3 - bogata in arginina si cisteinaH4 - bogata in arginina

Histonei H10 (numit i H5) care lipsete n celulele care se divid i apare n celulele difereniate

Histona H2AZ, cu rol important n reglarea transcripiei.

CENP-A este o protein nrudit cu H3 care are rol major n activitate centromerilor.

NON HISTONELEHMG high mobility groupSARs ( scaffold associated regions).

CROMATINA

Prezinta diferite grade de condensare si se prezinta sub doua tipuri morfofunctionale distincte ( clasificare facuta de E.Heitz in 1928): eucromatinaheterocromatina

Heterocromatina este de doua feluri ( clasificare facuta de S.Brown in 1975): constitutivafacultativa

CaracteristiciEUCROMATINAHETEROCROMATINA

CondensareFin dispersatPuternic condensatCompoziie chimicPredomin p.b. C - G; ADN nerepetitiv; proteine nehistonicePredomin p.b. A - T; ADN repetitiv; proteine histonice

ColorareSlabIntens

Activitate geneticActivInactiv

Replicare n faza SPrecoceTardiv

Heterocromatin constitutiv

prezent tot timpul i n toi nucleii celulelor unui organism, este egal pentru cei doi cromozomi omologi

Heterocromatin facultativ este rezultatul unei heterocromatinizri difereniate care duce la inactivarea parial sau total a unuia dintre cromozomii omologi este inegal la cei doi cromozomi omologi. - ex. cel mai tipic l constituie cromatina sexual

HeterocromatinaEucromatina

NUCLEOZOMULAnaliza cromatinei a evidentiat un sistem ierarhizat de fibre de dimensiuni diferite rezultate prin spiralizari succesive.

Nucleozomul contine cantitati aproximativ egale de AND si histone. Masa moleculara a nucleosomului este de cca 262 000 de daltoni, fiind alcatuita astfel : H1 = 24000 H2A X 2 = 28000 H2B X 2 = 28000 H3 X 2 = 30000 H4 X 2 = 22000

Deci in total histonele reprezinta 132000 de daltoni si AND diferenta de 130000 de daltoni ( cca 200 pb).

Prin microscopie electronic s-au identificat nucleozomii de aprox.11 nm n diametru i 6 nm n nlime, legati ntre ei prin fire subiri de acid dezoxiribonucleic.

Etape n structurarea fibrei nucleosomice:

A. Alcatuirea miezului histonic (cate 2 molecule din H2A, H2B, H3, H4).

B. O secventa de ADN (de 146 pb) se infasoara de in jurul miezului histonic

C. Histona H1sigileaz fiecare nucleozom si, simultan, conecteaz doi cte doi nucleozomii nvecinai.

SOLENOIDULdiametrul de 30nm contine 6 nucleozomi/tur

filament de nucleozomi 10 nm filament de solenoid 30 nm

BUCLE LATERALEdiametrul de 300nm20-100kb numite i domenii, ataate la un matrix proteic nonhistonic prin asa-numitele situsuri de ancorareproteinele non histonice Sc1 si Sc2 ( scaffold)modelul de rsucire este specific pentru fiecare bucl.

- fibra bucleiforma se rasuceste suplimentar (grad compactare 20)- 30 proteine non histonice- nr rasuciri la cr 1 ar fi de 29-33 rotatii- cromatida unui cromosom cu diametrul de 700nm

Structura cromozomilor metafazici 2 cromatide unite printr-un centromer

OM - 46MAIMUTA - 42CIMPANZEU - 48BOVINE - 60CAINE - 78PISICA - 38CAL - 64SOARECE - 40DROSOPHILA 8CRAPUL -104

Metode de obtinere a cromozomilor

Tehnici citogenetice clasice

Sisteme de Cariotipare

Cariotip-bandare GTG

Tehnici de citogenetica molecularaHibridizarea n situ cu fluorescen (FISH) este o metod de citodiagnostic molecular n care, are loc hibridizarea, pe baz de complementaritate, ntre o secven specific din ADN-ul cromozomului analizat (ADN int) i o sond de ADN. Tipuri de sonde: centromerice telomerice specifice unui intreg cromozomTestele FISH se pot efectua pe nuclei interfazici din celule ale lichidului amniotic celule ale vilozitilor coriale limfocite, celule din mduva osoas, tumori solide

HIBRIDIZARE FLUORESCENTA IN SITU (FISH)

Aspect normal al nucleului interfazic(sex masculin)Aspect normal al nucleului interfazic(sex feminin)

FISH n sindromul DownFISH la sindromul Edwards

********