ug

1. Estructura y función de los genesEstructura y función de los genes
M. en C. RAFAEL GOVEAM. en C. RAFAEL GOVEA
VILLASEÑORVILLASEÑOR
UAMI-CINVESTAV-IPNUAMI-CINVESTAV-IPN
M. en C. RAFAEL GOVEAM. en C. RAFAEL GOVEA
VILLASEÑORVILLASEÑOR
UAMI-CINVESTAV-IPNUAMI-CINVESTAV-IPN
Versión 1.0Versión 1.0

2. Dicotomía Eucariote-ProcarioteDicotomía Eucariote-Procariote
Diapo 1223Diapo 1223

3. Flujo de la Información genéticaFlujo de la Información genética
El Dogma Central es erróneoEl Dogma Central es erróneo
RTRT

4. Procesos Genéticos BásicosProcesos Genéticos Básicos
RecombinaciónRecombinación
ReplicaciónReplicación
TranscripciónTranscripción
TraducciónTraducción
Reparación...Reparación...
M en C RafaelM en C Rafael
GoveaGovea

5. ¿Qué es un gen?¿Qué es un gen?
Es una secuencia de monómeros (incluyendo susEs una secuencia de monómeros (incluyendo sus
variantes en diversos linajes) que codifica lavariantes en diversos linajes) que codifica la
síntesis de un(os) polímero(s) funcional(es).síntesis de un(os) polímero(s) funcional(es).
mutaciónmutaciónrecombinaciónrecombinación
SelecciónSelección
naturalnatural DerivaDeriva
M en C Rafael Govea VillaseñorM en C Rafael Govea Villaseñor

6. Posición de los genes en un cromosomaPosición de los genes en un cromosoma
Takeda, M 2012Takeda, M 2012 How is the biological information arranged in genome?How is the biological information arranged in genome? AJMBAJMB 2, 171-862, 171-86
M en C RafaelM en C Rafael
GoveaGovea

7. Orientación de los genes en un ADN circularOrientación de los genes en un ADN circular
M en C RafaelM en C Rafael
GoveaGovea

8. OperonOperon
M en C RafaelM en C Rafael
GoveaGovea

9. Operon LacOperon Lac
M en C RafaelM en C Rafael
GoveaGovea
Los genes procarióticos son policistrónicosLos genes procarióticos son policistrónicos

10. mRNA ProcarióticomRNA Procariótico
AUGAUG AUGAUG AUGAUG AUGAUG
ProteínasProteínas
M en C RafaelM en C Rafael
GoveaGovea

11. Regulación de operonesRegulación de operones
M en C RafaelM en C Rafael
GoveaGovea
Loenen, WAM et al 2014Loenen, WAM et al 2014 Highlights of the DNA cutters, a short history of the restiction enzymesHighlights of the DNA cutters, a short history of the restiction enzymes Nucl.Nucl.
Acids Res.Acids Res. 42(1)3-1942(1)3-19
CodificaCodifica Proteínas CProteínas C
Secuencia operadoraSecuencia operadora

12. RNAmRNAm Bacteriano (inicio)Bacteriano (inicio)
Promot orPromot or
M en C RafaelM en C Rafael
GoveaGovea
La RNA polimerasa se une al promotor con laLa RNA polimerasa se une al promotor con la
asistencia de unasistencia de un factor sigmafactor sigma..

13. Unión del factor Sigma + RNApolUnión del factor Sigma + RNApol
M en C RafaelM en C Rafael
GoveaGovea

14. Avance de la transcripciónAvance de la transcripción
M en C RafaelM en C Rafael
GoveaGovea

15. RNAmRNAm Bacteriano (fin)Bacteriano (fin)
M en C RafaelM en C Rafael
GoveaGovea
Al llegar la RNA polimerasa al fin del operon,Al llegar la RNA polimerasa al fin del operon,
se forma una horquilla en el mRNA quese forma una horquilla en el mRNA que
provoca el término de la transcripciónprovoca el término de la transcripción
(terminación Rho independiente).(terminación Rho independiente).

16. RiboswitchRiboswitch
Ver: http://www.powershow.com/view/14cd2-OTJiY/Riboswitches_powerpoint_ppt_presentation
Los Riboswitch son elementos eubacterianos que controlan, enLos Riboswitch son elementos eubacterianos que controlan, en
ciscis, el fin de la transcripción o evitan la traducción en función de, el fin de la transcripción o evitan la traducción en función de
la presencia o ausencia de ligandos (metabolitos diversos)la presencia o ausencia de ligandos (metabolitos diversos)
Los Riboswitch NO necesitan proteínasLos Riboswitch NO necesitan proteínas
para funcionarpara funcionar

17. Inicio de la traducciónInicio de la traducción
M en C RafaelM en C Rafael
GoveaGovea

18. Elongación de la traducciónElongación de la traducción
M en C RafaelM en C Rafael
GoveaGovea

19. Terminación de la traducciónTerminación de la traducción
M en C RafaelM en C Rafael
GoveaGovea

20. 5'
44 66 193 860 pares de bases
760 1092 582
3'
exón 1exón 1 exón 2exón 2 exón 3exón 3 exón 4exón 4
N C
1 299
amino-
ácidos
112 158
aleloalelo ε 2ε 2 CysCys CysCys
aleloalelo ε 3ε 3 CysCys ArgArg
aleloalelo ε 4ε 4 ArgArg ArgArg
Región de unión
a lípidos
Región de unión al
receptor de LDL (ApoB/E)
130130 160
244 272
unión a Aß
Gen de la Apolipoproteína EGen de la Apolipoproteína EA)
B)
Apolipoproteína EApolipoproteína EApolipoproteína EApolipoproteína E
R.G.V./96-97
5.5 kb en 19q13 .25.5 kb en 19q13 .2
AluAlu AluAlu AluAlu AluAlu
intronesintrones

21. Corte y Empalme delCorte y Empalme del
Transcrito Primario (Splicing)Transcrito Primario (Splicing)

22. Splicing (corte y empalme)Splicing (corte y empalme)
PyPy8080NPyNPy8080PyPy8787PuPu7575APyAPy9595GUGU
AGAG

23. SpliceosomeSpliceosome
ElEl espliciosomaespliciosoma es un complejo RNP eucariótico que lleva aes un complejo RNP eucariótico que lleva a
cabo el corte y empalme del transcrito primario durante sucabo el corte y empalme del transcrito primario durante su
transformación en mRNAtransformación en mRNA
Will, CL & R Rührmann (2010)Will, CL & R Rührmann (2010) Spliceosome structure and functionSpliceosome structure and function--Cold Spring Harb PerspectCold Spring Harb Perspect BiolBiol-2-2
5 snRNA5 snRNA
U1U1
U2U2
U4U4
U5U5
U6U6
Más de 50Más de 50
proteínasproteínas
durante eldurante el
ciclo deciclo de
corte ycorte y
empalmeempalme

24. SpliceosomaSpliceosoma
snRNA (˜100-300pb)snRNA (˜100-300pb)
snRNPsnRNP
U1U1
U4/6U4/6
U2U2
U5U5
25x50 nm25x50 nm
50-60S50-60S
50 proteínas en total50 proteínas en total
(menos en cada momento)(menos en cada momento)

25. U2U2
U2U2
El Spliceosoma procede paso a pasoEl Spliceosoma procede paso a paso
U1U1
GUGU UACUAACUACUAAC AGAG
U1U1
UGUG
UACUAACUACUAAC AGAG
U4U4U5U5
U6U6
U2U2
U1U1
U4U4UU
GG
UACUAACUACUAAC AGAG
U5U5
U6U6

26. El Spliceosoma procede paso a pasoEl Spliceosoma procede paso a paso
U1U1 U1U1
UU
GG
UACUAACUACUAAC AGAG
U4U4U5U5
U6U6
UU
GG
UACUAACUACUAAC AGAG
U4U4U5U5
U6U6
U4U4U5U5
U6U6
U4U4

27. U5U5
U6U6U2U2
U5U5
U6U6
El Spliceosoma procede paso a pasoEl Spliceosoma procede paso a paso
UU
GG
UACUAACUACUAAC AGAG
Exón 1Exón 1 Exón 2Exón 2
GUGU UACUAACUACUAAC AGAG

28. Cortes y empalmes alternativos del Transcrito 1º deCortes y empalmes alternativos del Transcrito 1º de
la proteína Tau humanala proteína Tau humana
11 22 33 44 4A4A 55 66 77 99 1010 1111 1212 1313-1-1 88 1414
Exones empalmadosExones empalmados IsoformasIsoformas
sólo constitutivossólo constitutivos 352352
22 381381
1010 383383
2 y 32 y 3 410410
2 y 102 y 10 412412
2, 3 y 102, 3 y 10 441441
4A4A Big TauBig Tau
SNCSNC
?? ??

29. ISOFORMAS DE TAUISOFORMAS DE TAU
45 74 103 275 305 E-391
441
N C
412
383
410
381
352
Dominios de unión a microtúbulos
R1 R3 R4R1 R3 R4
R1 R3 R4R1 R3 R4
R1 R3 R4R1 R3 R4
Tau grandeTau grande
R1 R2 R3 R4R1 R2 R3 R4
R1 R2 R3 R4R1 R2 R3 R4
R1 R2 R3 R4R1 R2 R3 R4
R1 R2 R3 R4R1 R2 R3 R4
R.G.V./96-97
733
EnEn
elel
SS
NN
CC

30. mRNA EucarióticomRNA Eucariótico
AAAAAAAAAA
AUGAUG
UAAUAA
UGAUGA
GUAGUA
+G5’+G5’
ProteínaProteína
M en C RafaelM en C Rafael
GoveaGovea

31. Transcripción de DNA
Ver: http://www.nature.com/nrg/multimedia/rnai/animation/index.html

32. Inicio de la Transcripción Eucariótica
TATA
Inicio de la Transc.
DNA

33. Inicio de la Transcripción Eucariótica
Inicio de la Transcripción
Secuencia deSecuencia de
controlcontrol
enhancersenhancers silenciadoressilenciadores
DNA
TATA
TBPTBP
TFTFIIIIBB
RNApolRNApolIIII
TFTFIIIIAA
TFTFIIIIDD
TFTFIIIIEE
TFTFIIIIHH
TFTFIIIIFF
TAFTAFIIII
130130

34. EnhancersEnhancers
M en C RafaelM en C Rafael
GoveaGovea
Bickmore, WA 2013Bickmore, WA 2013 The Spatial Organization of the human genomeThe Spatial Organization of the human genome AnnRevGenomics Hum GenetAnnRevGenomics Hum Genet 14,19.1-19.1814,19.1-19.18

35. TFTFIIIIBB
TPBTPB
Inicio de la Transcripción EucarióticaInicio de la Transcripción Eucariótica
Inicio de la Transcripción
Secuencia deSecuencia de
controlcontrol
TATA
enhancersenhancers silenciadoressilenciadores
DNA
F.T.T.Ep.F.T.T.Ep. TBPTBP TFTFIIIIBB
-25 bp-25 bp
+1 bp+1 bp

36. RNApolRNApolIIII
Inicio de la Transcripción EucarióticaInicio de la Transcripción Eucariótica
Inicio de la Transcripción
Secuencia deSecuencia de
controlcontrol
TATA
enhancersenhancers silenciadoressilenciadores
DNA
F.T.T.Ep.F.T.T.Ep. TBPTBP
TFTFIIIIBB
RNApolRNApolIIIIRNApolRNApolIIIIRNApolRNApolIIIIRNApolRNApolIIIIRNApolRNApolIIII

37. Traducción del ARNmTraducción del ARNm
(Síntesis de Proteína)(Síntesis de Proteína)

38. Código GenéticoCódigo Genético
ADNADN ARN T.1ºARN T.1º ARNmARNm ProteínaProteína
TranscripciónTranscripción Corte y empalmeCorte y empalme TraducciónTraducciónRéplicaciónRéplicación
M en C Rafael Govea VillaseñorM en C Rafael Govea Villaseñor

39. RibosomaRibosoma
SubunidadSubunidad
MayorMayor
SubunidadSubunidad
menormenor
mRNAmRNA
PolipéptidoPolipéptido
tRNA-aatRNA-aa
tRNA-ptRNA-p

40. Prueba de la existencia de un Mundo de ARNPrueba de la existencia de un Mundo de ARN
previo al actualprevio al actual
30S30S 50S50S
tRNAtRNA
mmRRNNAA
PéptidoPéptido
nacientenaciente
ProteínasProteínas
ribosomalesribosomales

41. Traducción de mRNA
Subunidad mayorSubunidad mayorProteínaProteína
nacientenaciente
mRNAmRNA
tRNA-aatRNA-aa
entranteentrante
Subunidad menorSubunidad menor
Ver: http://www.nature.com/nrg/multimedia/rnai/animation/index.html

42. Traducción de mRNA
Ver: http://www.nature.com/nrg/multimedia/rnai/animation/index.html

43. TraducciónTraducción
M en C RafaelM en C Rafael
GoveaGovea

44. Partícula de reconocimiento de señalPartícula de reconocimiento de señal
(SRP)(SRP)

45. Translocación de proteínas
M en C Rafael Govea VillaseñorM en C Rafael Govea Villaseñor

46. Complejo de Chaperonas GroEl-ESComplejo de Chaperonas GroEl-ES
GroELGroEL

47. Modificaciones PostraduccionalesModificaciones Postraduccionales
• Acetilación (N-ter. e intracadena) rev.Acetilación (N-ter. e intracadena) rev.
• Fosforilación (Ser-Thr y Tyr) rev.Fosforilación (Ser-Thr y Tyr) rev.
• Sulfatación (Tyr)Sulfatación (Tyr)
• Metilación (N-ter. e intracadena: R, D y E)Metilación (N-ter. e intracadena: R, D y E)
• Hidroxilación (Pro)Hidroxilación (Pro)
• ADP ribosilación (Glu (E) y Lys )ADP ribosilación (Glu (E) y Lys )
• Proteólisis (Proteólisis (
• Glucosilación (Asn, Ser, Thr, Lys…)Glucosilación (Asn, Ser, Thr, Lys…)
• Ubicuitinación (Lys)Ubicuitinación (Lys)
• Splicing de proteínas…Splicing de proteínas…

48. Sistema Ubiquitina-ProteasomaSistema Ubiquitina-Proteasoma
UbiquitinaUbiquitina Ubiquitina-Ubiquitina-EE11
ATPATP AMP + PPAMP + PP
EE11
EE22
EE11
Ubiquitina-Ubiquitina-EE22
ProteínaProteínaEE33
EE22
ProteínaProteína-Ubiquitina-UbiquitinaProteínaProteína UU
UU
UU
UU
UU
PéptidosPéptidos
ProteasomaProteasoma

49. ProteasomaProteasoma

50. Autofagia
M en C Rafael Govea VillaseñorM en C Rafael Govea Villaseñor

51. EXPRESION GENICAEXPRESION GENICA en Célulasen Células
EucarióticasEucarióticas
DNADNA
RNARNA
(TRANSCRITO(TRANSCRITO
PRIMARIO)PRIMARIO)
mRNAmRNA
PROTEINAPROTEINA
Diapo 0823Diapo 0823
SplicingSplicing
TraducciónTraducción
TranscripciónTranscripción
M en C RafaelM en C Rafael
GoveaGovea

52. Replicación del ADNReplicación del ADN
M en C RafaelM en C Rafael
GoveaGovea

53. La ADNpol requiere de un cebadorLa ADNpol requiere de un cebador

54. Algunas proteínas del Asa de ReplicaciónAlgunas proteínas del Asa de Replicación

55. Crecimiento del Asa de ReplicaciónCrecimiento del Asa de Replicación

56. Crecimiento de la Cadena retrasadaCrecimiento de la Cadena retrasada

57. Asa de Replicación del ADNAsa de Replicación del ADN
5’5’
5’5’3’3’
3’3’
Cadena líderCadena líder
CadenaCadena
retrasadaretrasada
Fragmento deFragmento de
Okasaki =Okasaki =
3’3’
5’5’
5’5’
3’3’

58. Replicación deReplicación de
ADN circularADN circular
Es el ADN quien se desliza aEs el ADN quien se desliza a
través del Complejo detravés del Complejo de
Replicación y no éste a lo largoReplicación y no éste a lo largo
del ADNdel ADN
El Complejo de ReplicaciónEl Complejo de Replicación
Contiene, entre otras:Contiene, entre otras:
2 DNApol III, Helicasa,2 DNApol III, Helicasa,
RNAprimasa, DNApol I y DNARNAprimasa, DNApol I y DNA
ligasaligasaM en C RafaelM en C Rafael
GoveaGovea

59. Replicación de mDNAReplicación de mDNA
Bernt, MBernt, M et alet al 20122012 Genetic aspects of mitochondrial genome evolutionGenetic aspects of mitochondrial genome evolution Mol Phylogenet and EvolMol Phylogenet and Evol
M en C RafaelM en C Rafael
GoveaGovea

60. Replicación del ADNReplicación del ADN
lineallineal
El Complejo de ReplicaciónEl Complejo de Replicación
Contiene, entre otras:Contiene, entre otras:
2 DNApol III, Helicasa,2 DNApol III, Helicasa,
RNAprimasa, DNApol I y DNARNAprimasa, DNApol I y DNA
ligasaligasa

61. Telomerasa en la replicaciónTelomerasa en la replicación

62. Telomerasa extiende el extremo de 5’ a 3’Telomerasa extiende el extremo de 5’ a 3’

63. Los extremos de los cromosomas eucarióticosLos extremos de los cromosomas eucarióticos
se reparan con...se reparan con...
Ver: http://www.public.asu.edu/~jchen61/ChenLab/Research.html
Una Retrotranscriptasa dependiente de su propio primer deUna Retrotranscriptasa dependiente de su propio primer de
RNA, la Telomerasa una RNP asociada a diferentes proteínas enRNA, la Telomerasa una RNP asociada a diferentes proteínas en
distintos linajesdistintos linajes

64. Editing del RNAEditing del RNA

65. 2 ejemplos de Edición del RNA
M en C RafaelM en C Rafael
GoveaGovea

66. Editing de RNA de A a I
M en C RafaelM en C Rafael
GoveaGovea
Slotkin, W & K Nishikura, 2013Slotkin, W & K Nishikura, 2013 Adenosine-to-inosine RNA editing and humanAdenosine-to-inosine RNA editing and human--Genome MedicineGenome Medicine 5,105-5,105-
Desaminación de la Adenosina ---> Inosina

67. Editing del mRNA del Receptor a la serotonina
M en C RafaelM en C Rafael
GoveaGovea
Slotkin, W & K Nishikura, 2013Slotkin, W & K Nishikura, 2013 Adenosine-to-inosine RNA editing and humanAdenosine-to-inosine RNA editing and human--Genome MedicineGenome Medicine 5,105-5,105-

68. Editing en primates
M en C RafaelM en C Rafael
GoveaGovea
Daniel, ChDaniel, Ch et alet al 20142014 Alu elements shape the primate transcriptome by cis-regulation of RNA editinAlu elements shape the primate transcriptome by cis-regulation of RNA editin GenomeGenome
BiolBiol 15-2-r2815-2-r28
Desaminación de la Adenosina ---> Inosina

69. Interferencia del mRNAInterferencia del mRNA

70. Interferencia de ARNInterferencia de ARN

71. Interferencia de ARNInterferencia de ARN
LamininaLaminina LamininaLaminina
+ siRNA vs laminina+ siRNA vs laminina
Andrew Fire yAndrew Fire y
Craig MeloCraig Melo
Premio NobelPremio Nobel
de Fisiología ode Fisiología o
Medicina 2006Medicina 2006
Fire, A.Fire, A. etet alal (1998)(1998) NatureNature, 391:806-11, 391:806-11

72. RNA Interference (RNAi)RNA Interference (RNAi)
Ver: http://www.nature.com/nrg/multimedia/rnai/animation/index.html
El pre-miRNA sale del núcleo unido a una proteínaEl pre-miRNA sale del núcleo unido a una proteína

73. RNA Interference (RNAi)RNA Interference (RNAi)
Ver: http://www.nature.com/nrg/multimedia/rnai/animation/index.html
Los siRNAs y miRNAs son centrales a la interferencia de laLos siRNAs y miRNAs son centrales a la interferencia de la
traducción de mRNAs mediante el corte guiado del mensajerotraducción de mRNAs mediante el corte guiado del mensajero

74. RNA Interference (RNAi)RNA Interference (RNAi)
Ver: http://www.nature.com/nrg/multimedia/rnai/animation/index.html
Un dsRNA es cortado por Dicer formando un duplex deUn dsRNA es cortado por Dicer formando un duplex de
21 pb21 pb

75. RNA Interference (RNAi)RNA Interference (RNAi)
Ver: http://www.nature.com/nrg/multimedia/rnai/animation/index.html
El corte es guiado por un miRNA (un duplex de 21 a 25 b)El corte es guiado por un miRNA (un duplex de 21 a 25 b)
generado por Dicer a partir de un precursorgenerado por Dicer a partir de un precursor

76. RNA Interference (RNAi)RNA Interference (RNAi)
Ver: http://www.nature.com/nrg/multimedia/rnai/animation/index.html
El corte del mRNA es guiado por un miRNA delEl corte del mRNA es guiado por un miRNA del
complejo RISCcomplejo RISC

77. RNA Interference (RNAi)RNA Interference (RNAi)
Ver: http://www.nature.com/nrg/multimedia/rnai/animation/index.html
El mRNA es troceado por RISCEl mRNA es troceado por RISC

78. RNA Interference (RNAi)RNA Interference (RNAi)
Ver: http://www.nature.com/nrg/multimedia/rnai/animation/index.html
El mRNA troceado termina degradándoseEl mRNA troceado termina degradándose

79. Silenciamiento de EGMSilenciamiento de EGM

80. Reparación de ADNReparación de ADN

81. Sitios de Acción de MutágenosSitios de Acción de Mutágenos
M en C Rafael Govea VillaseñorM en C Rafael Govea Villaseñor

82. Sitios de acción de MutágenosSitios de acción de Mutágenos

83. Desaminación de NucleótidosDesaminación de Nucleótidos

84. Reparación del ADNReparación del ADN
M en C RafaelM en C Rafael
GoveaGovea

85. Reparación del ADNReparación del ADN
M en C RafaelM en C Rafael
GoveaGovea

86. TransposiciónTransposición
(Elementos Genéticos Móviles)(Elementos Genéticos Móviles)

87. Tipos de TransposiciónTipos de Transposición
M en C Rafael Govea VillaseñorM en C Rafael Govea Villaseñor

88. Módulos de Transposición
M en C Rafael Govea VillaseñorM en C Rafael Govea Villaseñor

89. Rearreglos de ADN debida a TransposonesRearreglos de ADN debida a Transposones
M en C RafaelM en C Rafael
GoveaGovea

90. Reduzcamos nuestra Huella de CarbonoReduzcamos nuestra Huella de Carbono
M en C Rafael Govea VillaseñorM en C Rafael Govea Villaseñor
Quemar gas contamina la atmófera de COQuemar gas contamina la atmófera de CO22

91. Proteína Prión
ProteínaProteína
PriónPrión
normalnormal
ProteínaProteína
PriónPrión
patológicapatológica