|
|
|
ORGANIZAREA INFORMATIONALA A ADN: GENELE
geneticia clasica - gena = segment continuu si bine delimitat de pe molecula de ADN
P.Sharp (1977) - diferenta de lungime gena - transcript primar la adenovirusuri =>
o gena are secvente ADN care nu sunt informationale
W. Gilbert (1978) - ? - structura genomului viral este similara cu a celulei gazda
o genele eucariotelor = discontinuitate informationala
Ulterior s-a constatat ca genele sunt formate din:
o exoni = portiuni codificatoare
o introni = secvente necodificatoare
o gena incepe si se termina cu un exon
o promotor = colectie de secvente netraduse - la capatul 5' al genei
recunoscut de transcriptaze
locul de legare a enzimei - sinteza a mARN
o secventa terminator = secventa netradusa - la capatul 3'
marcheaza sfarsitul mesajului genetic
la capatul 3' - netradusa
o amplificatori (enhancers) - atenuatori (silencers) = secvente cu rol reglator
genetica moleculara - gena = secventa polinucleotidica de pe o molecula de ADN
o suportul unui program pentru sinteza unui produs specific
genele intrerupte au fost identificat in:
o genomul nuclear al metazoarelor si metafitelor
o genomul mitocondriilor si cloroplastelor
o genomul virusurilor
eucariotele = genom discontinuu / procariotele = genom continuu
1. Exonii
secvente polinucleotidice, conservate din interiorul unei gene
o codifica pozitia unui grup de aminoacizi dintr-un polipeptid
o secventele care se regasesc in mARN matur
numarul exonilor - foarte diferit - fiind putin corelat cu marimea genei
o gena distrofinei - lungime = 2.500 kb (2.500.000 pb) => 79 exoni
o gena ce codifica tipul VII de colagen - lungime = 31 kb => 118 exoni
o gena factorului VIII de coagulare - lungimea = 186 kb => 26 exoni
o gena CFTR - lungimea = 250 kb => 27 exoni
o orice gena are n exoni si n - 1 introni
lungimea medie a exonilor variaza in limite largi
o 50 pb - genele tARN
o 150 pb - genele insulinei si β-globinei => 180 pb -gena distrofinei
toate genele umane = mai multi exoni, exceptie - gene histone si interferoni
2. Intronii
secvente polinucleotidice, mai putin conservate, din interiorul unei gene care
o nu codifica nici un produs specific
o exonii ar fi secventele care nu se regasesc in mARN matur
eliminati din transcriptul primar inainte de transportul mARN in citoplsma
o matisare (spicing) <= complex nucleoproteic - spliceosom
numar - foarte diferit - de la un intron => zeci => peste o suta de introni
o genele ce codifica unele specii de tARN - un singur intron
o genele insulinei si globinelor - doi introni
o genele factorului VIII de coagulare si a CFTR - 25, respectiv 26 introni
o numar introni => hibridizarea ADN genic - mARN matur complementar
zonele care nu hibridizeaza apar sub forma de ADN monocatenar
marimea cumulata a intronilor = 50 - 90% din lungimea genei
lungimea medie a intronilor = 102-103 pb
o la genele insulinei si globinelor - introni ~ 500 pb
o la gena colagenului de tip VII - intronii ~ 1.100 pb
o la gena fenialanin-hidroxilazei - introni ~ 3.500 pb
functia intronilor - ? separare a genelor / reziduuri genetice ale evolutiei ADN
o in autoclivarea ARN / reglarea exprimarii genelor
o in unele cazuri - functii codificatoare
3. Promotorul
o succesiune de secvente inalt conservate, cu pozitie fixa, orientati 5'-3'
o situati pe aceiasi catena ADN ca si gena
o reprezinta codul de acces al transcriptazei la informatia genetica
factori de transcriere + promotor => ansamblarea ARN polimerazei
zona promotorului ~ 200pb amonte de capatul 5' al genei:
o initiatorul - secventa -5 => +1 -= situsul de start al transcrierii
o cutia TATA = secventa heptanucleotidica TATAAAA
situata la pozitia -25-30 - rol de secventa de consens
modificarea ei prin mutatie duce la inactivarea genei
o cutia CAAT = secventa de 9 pb (GGCCAATCT)
situata in intervalul de la -70 la -80
influenteaza eficienta transcrierii
o secventa GC = secventa hexanucleotidica GGGCGG
situata in pozitia -110 - rol de crestere a eficientei transcrierii
o secventele octamerice ATTTGCAT dispersate in secventa promotor
secvente modulare = copii dispersate in promotor => modularea exprimarii genelor
4. Secventa terminator
secvente de trei baze (TCC, ATT si ATC) situate la capatul 3' al genei
o semnificatie de terminare a programului informational genetic = codon stop
secventa hexanucleotidica TTATTT situata in sensul 3' dupa codonul stop
o cu 11-30 nucleotide in fata situsului de poliadenilar, inalt conservata
o antisecventa AAUAAA de pe mARN are ca si functii marcarea
situsului de poliadnilare
locului de clivare al transcriptului
5. Intensificatorii si atenuatorii
enhancers, respectiv sillencers
secvente care potenteaza / diminueaza de 102-103 activitatea promotorilor
organizare similara cu a promotorilor
o situate la 102-103 pb in fata situsului de initiere
o pe aceiasi catena sau pe catena opusa = orientare 5'-3' sau 3'-5'
servesc ca si situsuri de legare specifica a proteinelor de reglare a genei
o stabilesc conexiuni cu complexul activ al ARN polimerazei
o functioneaza selectiv in functie de factorii tisulari
rol in diferentierea celulara
deosebirile dintre cele doua tipuri de secvente
o densitate mult mai mica a atenuatorilor
o posibilitatea lor de a fi localizati in unii introni
elementele de raspuns = secvente asociate cu gene specifice controlate prin:
o hormoni steroizi, factori de crestere, acid retinoic, cAMP etc.
6. Limbajul genetic
corelatie intre secventa bazelor - codificarea si stocarea informatiei in gene
ADN - 4 baze azotate = alfabet chimic cu o vechimea de peste 3 x 109 ani
o ARN o pirimidina - timina - inlocuita cu o alta pirimidina - uracilul
cod genetic => traducerea din limbajul bazelor azotate in limbajul aminoacizilor
asocierea bazelor in triplete - demonstrat de Niremberg, Mathaei si Ochoa in 1961
o triplet sau codon ~ cuvant in limbajul genetic = 64 de combinatii posibile
o codonii - aliniati succesiv, in sensul 5'-3', fara secvente noncodificante
o 61 codificatori = codoni sens
o 3 nu codifica nimic = codoni nonsens
semnificatie = terminarea programului unei gene = codoni terminator
gena = secventa polinucleotidica dintre situsul de initiere si situsul terminator
o cadru de citire (reading frame) = trei posibilitati
o codonii nu se suprapun unctionare
o prin decalare => 3 posibilitati
2 apar codoni stop => mesaj inoperant
limbajul genetic este universal = organizare este comuna tuturor vietuitoarelor
Figura 3-19. Diferenta de lungime dintre gena si transcriptul primar.
Figura 3-20. Organizarea genelor la eucariote.
Figura 3-21. Variabilitatea lungimii exonilor la eucariote.
Figura 3-22. Variabilitatea lungimii intronilor la eucariote.
Figura 3-23. Organizarea secventelor promotor la eucariote.
