epigenética-dna histona

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A ©2009UniversityofUtah

Esta guía fue traducida por GAToledo, SFC, 2017

RESUMEN Estaguíapermitealosestudiantescrearunmodelo3D,usandolatécnicade“recortaypega”quelespermitiránilustrarcómolasmoléculasdehistonas,deacetilydemetilcontrolanelaccesoalDNAyafectanlaexpresióndeungen..

OBJETIVOS APRENDIZAJES • El DNA se enrolla alrededor de proteínas

histonas. • Un DNA enrollado de manera compacta es

inaccesible para que la maquinaria que lee un gen.

• Las moléculas de metil se unen al DNA y bloquean el acceso a los genes.

• Las moléculas de acetil se unen a las histonas y mejoran el acceso a los genes.

LOGISTICA

TIEMPO REQUERIDO

• TIEMPO DE CLASE: 70 min+20 minutos de discusión.

• Tiempo de preparación: 15 min.

MATERIALES

• Copiasdemoléculaspararecortareinstruccionesparaelestudiante

• Tijeras

• Cinta adhesiva

• Clips pequeños

CONOCIMIENTOS PREVIOS

DNA, genes, Maquinaria celular “lectora” de genes y proteínas producidas

APROPIADA PARA

Primaria Intermedia Secundaria College

Para saber más: http://learn.genetics.utah.edu/content/epigenetics/

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IMPLEMENTACIÓN DE LA CLASE INSTRUCCIONES DE LA ACTIVIDAD

Distribuyalosmaterialesaparejasdeestudiantesyayúdelesparaquesiganlasinstruccionesdelaspáginas1-4.

TIP: Paraahorrartiempo,dividaalcursoendosgrupos.Solicitealasparejasdeunamitaddelcursocompletarlaseccióndelaactividaddelaspáginas1-2denominada“DejandoalDNAInaccesible”ypidaalaotramitaddelcursoquecompletelaseccióndelactividaddenominada“DejandoalDNAaccesible”(páginas3-4).Tengaplanificadoquelosalumnoscompartansusdiferentesmodelos.

ASPECTOS A DISCUTIR

• MetilyacetilinfluyenenlaexpresióngenéticacontrolandoelaccesoalDNA.LamaquinariadelecturagenéticadelacélulaesbloqueadapormetilqueseunedirectamentealDNA,ocuandoelDNAestáempacadoestrechamentealrededordelashistonas.ElaccesoesmásfácilcuandoelacetilprovocaqueelDNAseaempacadomásflojamentealrededordelashistonas.

• Metil y acetil son marcadores EPIGENÉTICOS – químicos que actúan como “INTERRUPTORES“ que determinan laexpresión genética sin cambiar el código genético. Losmarcadores EPIGENÉTICOS activan o desactivan los genes enrespuestaaseñalescelulares,creandounacapadecontroldinámicollamadoelEPIGENOMA.

• Las Enzimas jueganun rol importante en la expresión genética facilitando la adicióno la remocióndemetil yacetil.Enlaadición,lasenzimassonunapartedela“MAQUINARIALECTORADEGENES”.

MODIFICATIONES OPCIONALES

• Introduceelsiguientevocabularioalosestudiantesmásavanzados:

»Nucleosoma:unsolocarretedehistonaconsuDNAasociado.Unasubunidaddecromatina.

»Cromatina:elmaterialqueformauncromosoma.

»RNAPolimerasa:la“Maquinarialectoradegenes”

• MetilfijadosalDNAentreunaCitosina(C)yGuanina(G)enregionesconocidascomoislasCpG(psignificaaquíqueestánenlazadasporfosfato),dondelafrecuenciadeparesdebaseC-GesmásaltaqueenotrosextensionesdelDNA.InstruyaalosestudiantesaponeratenciónenlasislasCpGalolargodeCintadeDNAcuandofijelasmoléculasdemetilytengaquecolocarlasapropiadamente.TambiénsepuedeusarclipsdecoloresdiferentesenellugardondefijeslosrecortesdelasmoléculasdemetilpararesaltarmejoreláreadondeelmetilestáfijadaalDNA.

• ElijaunaregióndelaCintadeDNApararepresentarungen.Solicitealosestudiantesquelopintencolorpararesaltarlo,antesdefijaryenrollarlaCintadeDNAasucarretedehistona.Pidaalosestudiantesquevisualmentemantenganuncontroldelgenamedidaquedesarrollanlaactividad.Discutacómolametilaciónyacetilaciónpodríanafectarlaexpresióndeungen.

CANTIDADES PORGRUPODE2:

• Una copia de instrucciones y

moléculas para recortar, págs.1-8.

• Tijeras

• Cinta adhesiva invisible

• 8 clips tamaño estándar (Nº. 1, aprox. 3 cm largo)

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• DebidoaquelaacetilacióndelahistonaylametilacióndelDNAsonmanejadasporconstantesseñalescelulares,laestructurafísicadelgenomaesdinámica.Unavezquelosestudianteshayanconstruidosambosmodelos(DNAInaccesibleyDNAAccesible),pídalesquedescribanlanaturalezadinámicadelaestructurafísicadelgenoma,quemanipulansusmodelos,enrespuestaaseñalesdeactivaciónydesactivacióndegenes.Porejemplo:ComienceconunmodeloinaccesibledeDNA.Enelsímbolode“geneon”pidaalosestudiantesqueacetilensushistonas,desmetilenydesenrollenlasCintasdeDNA.Enelsímbolode“geneoff”pidaalosestudiantesquedesacetilensushistonas,enrollensusCintasdeDNAmásapretadamenteyañadanmetil.Discutacuándounacélulapuederecibirtalesseñales.

EXTENSIONES ¡Haz un cromosoma!

• ReúnalosDNAyModelosdeHistonasdetodoelcurso,másotrossifueseposibleyapílelos.Losmodelosquereúnaspuedenserestrechamenteempaquetadosymetilados,oflojamenteempaquetadosyacetiladosaunacombinacióndeambos.AsegúratedeconectarlaCintadeDNAparaformarunalargoycontinuomodelo.

• LosestudiantesveránqueloscromosomasestánformadosporDNAehistonas.

RECONOCIMIENTOS This activity is a product of the 2008 Beyond the Central Dogma Master Teacher Summer Institute.

Funding was provided by a Science Education Partnership Award from the National Center for Research Resources, a component of the National Institutes of Health.

PERMISOS Please see: http://learn.genetics.utah.edu/permissions/ to read our Permissions Policy.

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Modelo de DNA e Histona ¿Cómolasmoléculascontrolanlaexpresióngénica?

DEJANDOALDNAINACCESIBLE Recortetodaslasmoléculasdelaspáginas5-8,EnsamblalacintadeDNAconelcarretedehistona.Únaloscon8clips.

FijelashistonasremanentesalolargodeCintadeADNaunadistanciade2tirasdeDNAdeseparación(casi16cm).

Enlacélula,ElADNestáempaquetadoalrededorde“moléculascarretesproteicas”llamadashistonas.FijeUnextremodelacintadeDNAalahistona.DobleunadelascolasdelasHistonasobrelacintadeDNAparapermitirquesemantengaeneselugar.Asegúraloconunclip.

Sostengaverticalmenteenunamanoalaprimerahistona.EnrollelaCintadeADNensentidodelospunterosdelrelojalrededordeellacasidosvecesohastaquetopeslapróximahistona.DobletodaslascolasdelasHistonasobreCintadeADNpermitiendomantenerlasensulugaryasegúralaconunclip.Enunacélulareal,untrozodeDNAseenrollaalrededordeunahistonacasi1,7vecesylascolasdelasHistonaseenvuelvealrededordeDNAenrolladodeformasimilar.

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Modelo de DNA e Histona DEJANDO AL DNA INACCESIBLE cont. TratandodenoplegarOdoblarlaCintadeDNA,enróllelaalrededordelapróximahistona.Denuevo,doblelascolasdelasHistonaalrededordelaCintadeDNAyasegúrelaconunclip.RepitaestohastaquetodalaCintadeDNAhayasidoenrollada.Lashistonasdeberíanempezaraapilarseenlapartesuperioramedidaquelasenrollas.

.

RemuevelasMoléculasdemetilydesarmatumodelopasandoalpróximopaso:“DEJANDOALDNAACCESIBLE”

CuandoelADNestáestrechamenteenrolladoalrededordelashistonas,tiendeahabermuchasMoléculasdemetilalrededordeél.LasMoléculasdemetilcubrenalDNA,dejándoloimposibledeserleídoelgenporlamaquinarialectoradelacélula.UsecintaadhesivaparafijarlasmoléculasdemetilrecortadasalasáreasexpuestasdetuCintadeADN.

LosgenessonactivadoscuandomoléculaslectorasdegenessefijanysemuevenalolargodeáreaaccesibledelDNA,“leyendo”elcódigodelDNAamedidaquesedesplazaporlamolécula.TratedefijarymoverelrecortedelaMaquinarialectoradeGenesenunáreadelacintadeADNquenohayasidoenrolladaalrededordeunahistonaoestécubiertapormetil.¿PuedelamaquinarialeeruntrozosignificativodeDNA?¿Estáactivooinactivoelgen?

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Modelo de DNA e Histona ¿Cómolasmoléculascontrolanlaexpresióngénica?

DEJANDOALDNAACCESIBLE Recortetodaslasmoléculasdelaspáginas5-8,ensamblelaCintadeDNAconelcarretedehistona.Únalascon8clips.

FijeunahistonaacetiladaaunextremodetuCintadeADN,asegúrelaconunclip.FijelashistonasacetiladasremanentesalolargodelaCintadeADNaunadistanciade2tirasdeDNAdeseparación(Ca.16cm).

Sostengaverticalmentelaprimerahistonaenunamano.EnrolleenellalaCintadeADNunasdosvueltas,ensentidodelospunterosdelreloj,hastaquelaprimerahistonatoquealapróxima.

ElADNestáempaquetadoalrededorde“moléculascarretesproteicas”llamadashistonas.Aveces,moléculasdeacetilseunenalascolasdelasHistona.Fijadosmoléculasdeacetilacadahistonaendiferentesubicaciones.Parafijarlasmoléculas,tireunacoladehistonaatravésdelcorteenelcentrodelasmoléculasdeacetil.Ahoratushistonasare“acetiladas”.

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Modelo de DNA e Histona DEJANDO AL DNA ACCESIBLE cont.

Enunacélulareal,laadicióndemoléculasdeacetilprovocaquelashistonassedistancienunasdeotras.Asegúratequeningunapartedelashistonasvecinassetoquen,incluyendolasmoléculasdeacetil.Siasífuese,desenrolleunpocolaCintadeDNAparaaumentarelespacioentrelashistonas.AseguralaCintadeDNAconclip.

EnrollelaCintadeADNensentidodelospunterosdelrelojalrededordelapróximahistona.Nuevamente,AsegúratequeningunapartedelashistonasvecinassetoquenyluegoaseguralaCintadeADNconunclip.RepiteestohastaCintadeADNhayasidoenrolladaalrededordetodaslashistonas.LashistonasyelDNAdeberíanestarenrolladasflojamente,conalgodeespacioentrelashistonas.

LosGenespuedenactivarsecuandomoléculaslectorasdegenes(laARNpolimerasa)sefijanysemuevenalolargodelADNqueestáaccesible,“leyendoytranscribiendo”elcódigodelDNAamedidaquesedesplazanporlamolécula.Tratadefijarymoverla“maquinarialectoradelGen”querecortastealolargodelaCintadeADNquenoestáenrolladaalrededordeunahistona.¿PuedeleerlamaquinariaalgúntramosignificativodelDNA?¿Deberíaestaractivooinactivoestegen?

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CARRETE-HISTONA - Set 1 Peguelosextremosdecadahistonaparaformaruncarrete.

tape here tape here

Pega aquí Pega aquí

Corta por aquí Corta por aquí

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CARRETE-HISTONA - Set 2 Peguelosextremosdecadahistonaparaformaruncarrete.

Pega aquí Pega aquí

Pega aquí Pega aquí

Corta por aquí---------- Corta por aquí----------

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Hebras de DNA FormaunalargacintadeDNA,pegandolaspuntasdelas8tirascortas.

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Metil, Acetil y maquinaria lectora de genes Corta los modelos de metil, acetil y maquinaria lectora de genes. Haz una corte en la línea marcada sobre la palabra acetil. Además, corta la lengüeta en forma de U, demarcada en el centro de la maquinaria lectora de genes (ARN polimerasa)

Corta siguiendo esta línea

Corta siguiendo esta línea © 2009 University of Utah 8