som el que expresem cicle de conferències actualització de continguts de biologia

Som el que expresem

Cicle de conferènciesActualització de continguts de Biologia

Dr. Josep ClotetUniversitat internacional de Catalunya

Institut de Ciències de l'Educació Josep Pallach (ICE)

5 Octubre 2012

Les cèl.lules funcionen gràcies a les proteïnes

Transport de substàncies

Estructuració

Enzims

Regulació

Defensa

3. Pàgines Gens

Un gen - una proteïna – una funció

Flux de la informació genètica

Trànscrit primari

RNA missatger

AAAAAAA

Proteïna

Estructura bàsica de un gen

tata atg taa ttatt

Zona codificantPromotor Terminador

attatagtcaaatgggcatgttaaaggcagcttaggtaccccgaggacaccaaggaaaaacttattctggatttcggatttcgggggatttaggaactaaaggattattattaggcaa

Les cèl.lules són el que transcriuen els seus gens

Les mutacions gèniques també afecten a l’expressió de les proteínes

atgtcaactggatttcggatttcgggatttcgggatttagggctttagatcctaggaggc

atgtcaactgatttcggatttcgggatttcgggatttagggctttaggatcctaggaggc

Transcription factor

Els factors de transcripció regulen l’expresió de gens

El genoma accepta suggerènciesde l’ambient

atg tgc gcc ccg cct gca agc atc ccc

ccc gta acg cgt atc cga aaa aat aac

aag tca tta cca ggt ccct gga ttc gct

cctt gcc atg tgc gcc ccg cct gca agc

atc ccc ccc gta acg cgt atc cga aaa

Ambient

Exemples de regulació de la transcripció (I)

Exemples de regulació de la transcripció (II)

Els promotors integren la informació ambiental

Estímul 1

Estímul 2

Nivell nutrients

Altres cél.lules

• Durant el desenvolupament es generen diferents combinacions de factors transcripcionals específics que indiquen els camins diversos de diferenciació per a cada cèl·lula

• Aquest model simple assumeix que la posició en cada divisió activa (o fa aparèixer) uns factors transcripcionals específics diferents

• Si continuéssim amb l’esquema proposat tindríem més de 10000 tipus cel·lulars diferents amb només 25 factors transcripcionals específics

Trànscrit primari

RNA missatger

AAAAAAA

Proteïna

1. Poliadenilació

2. Mecanisme de splicing

Exemple de Splicing (I)

Exemple d’Splicing alternatiu (II)

DNA genòmic humà

El 25 % de tot el Genoma Humà està constituit per uns 30000gens,molts dels quals encara no es coneix la seva funció

Només l’1 % de tot el Genoma Humà és DNA codificant, és a dir, exons

En canvi,el PROTEOMA HUMÀ está format

Per unes 50.000-60.000 proteïnes

L’origen d’aquesta discrepància és el fenomen de splicingo talls alternatius dels mRNA que pateixen probablement el 60% dels gens.

The Scientist 15[20]:1, Oct. 15, 2001Human Genes: How Many? Consolidation of transcript and protein databases suggests humans may have more than 70,000 genesBy Tom Hollon

Dscam, un gen con 38,000 isoformas potenciales

12 48 33 2

Dscam (Down Syndrome Cell Adhesion Molecule).Axon guidance Schmucker et al. (2000) Cell 101, 671Antibody-like molecules Watson et al (2005) Science 309, 1874

Exemples d’Splicing alternatiu (III)

Ponta et al. NATURE REVIEWS MOLECULAR CELL BIOLOGY (2003) vol 4: 33-45

Exemples d’Splicing alternatiu (IV)

RNA Protein

Refinant el Dogma Central

RNA Protein 2

Protein 3

Protein 1

Refinant el Dogma Central

La diferent localització dels mRNAs en la cèl·lula pot restringir localment l’expressió d’una

proteïna a nivell traduccional

3. Transport i localització dels mRNAs

Masking and Cytoplasmic polyadenylation

Control dels mRNAs durant la meiosi

4. Enmascarament citoplasmàtic

5. Edició del mRNA

6. Degradació dels mRNAs

7. Les proteïnes també accepten suggerències de l’ambient

atg tgc gcc ccg cct gca agc atc ccc

atc ccc ccc gta acg cgt atc cga aaa

Ambient

Exemples de modificacions postraduccionals de les proteínes

Trànscrit primari

RNA missatger

AAAAAAA

Proteïna

8. Les proteïnes també moren

20 S 11 S19 S

Proteasoma 26S

Digestió intracel.lular lisosomal

PeroxisomaMitocòndria

Membrana Lisosoma

8.1 Paper fisiològic celular de la degradació proteosomal

Proteasoma 26S

8.1.1 Digestió de proteïnes en condicionsde manca de nutrients

Proteïnes amb seqüencies KFERQ:- RNAsa

8.1.2 Digestió de partícules víriques

Complexe MHC-I

Resposta citotóxicadels linfòcits-T

8.1.3 Digestió de proteïnes mal plegades al RE

8.1.4 Un excés de proteïnes engega la‘resposta general de proteïnes mal

plegades’ (UPR)

Proteïnes mal plegades

Ire1 actiu

Splicing mRNA HAC1

HAC1 vida mitja llarga

Activació transcripciógens de ‘refolding’

8.1.5. El cicle cel.lular és controlatper l’activitat del proteosoma

Els proteosomes són estructures altament conservades

8.2. ¿Com sap el proteasoma a qui ha de destruir?

8.2 Les proteïnes condemnades al proteosoma estan marcades

¿Com sap la ubiquitina a qui s’ha d’unir?

Ubiquitina

8.2. El sistema d’ubiquitinació decideix qui tindrà la marca

¿Com sap el sistema d’ubiquitanació a qui s’hi ha d’unir ubiquitina?

Proteinasubstrat

8.2.1 Reconeixement de substrats prèviament fosforilats

Proteinasubstrat

ProtQuinasa

8.2.1 Reconeixement de substrats prèviament fosforilats

Proteinasubstrat

ProtQuinasa

¿Com sap ...?

8.2.2 Reconeixement de l’extrem n-terminal

Proteïnes que compleixen ‘end rule’:Aminoàcid carregat positivament o hidrofòbic

Proteinasubstrat

8.2.3 Reconeixement de determinades seqüencies

Exemples:- ‘Caixes de destrucció’ de les ciclines mitòtiques

Proteinasubstrat

8.2.4 Associació amb proteïnes ‘motllo’

Proteinasubstrat

8.2.4 Associació amb proteïnes ‘motllo’

8.3 Patologies associades a errors en elsistema degradació proteosómica

8.3.1. Tumors: degradació de p53 per infeccions de papiloma virus

AP-E6E6

8.3.2. Parkinson: acumulació en cervell d’alfa sinucleina agregada.

Mutacions en Ubiquitina carboxi-terminal hidrolasa (gen UCH-L)

9.3.4. Infeccions virals. - Proteïnes víriques s’uneixen a 20S o 19S del proteasoma.- Proteïnes interfereixen presentació de l’antigen (citomegalovirus humans HCMV)

8.3.3. Desordres neurològics.- Acumulació d’agregats de proteïnes en Alzaimer, Huntington’s, etc.- Mutació en subunitats E3 en sindrome d’Angelman.

Premi Nobel de Medecina 2006:la ciència mai no deixarà de

sorprendre'ns.

5 Octubre 2012

La genètica molecular no sempre funciona:el cas de les petúnies tossudes

Extracòpies delgen de la antocianina sintasa

Napoli and Jorgensen:1990

Detecció de Mex3 en embrió de C- elegans

RNA antisentit RNA doble cadena del gen Mex3

Fire at al, Nature V391 pp 806-811 (1998)

La genètica molecular no sempre funciona:

el cas del becari equivocat.

processing the dsRNA into 21-23 nt fragments

27212016

short-interfering RNA

QuickTime™ and aGIF decompressor

are needed to see this p icture.

step one:

siRNAs have a defined structure

19 nt duplex

2 nt 3’ overhangs

Tuschl, Cell 2002

the antisense strand of the siRNA guides cleavagestep two:

El sistema RISC elimina selectivament els fragments de doble cadena de RNA

two Dicer-related pathways

1. ¿Quin sentit biològic té?

3. ¿Quines aplicacions clíniques pot tenir?

2. ¿Quines aplicacions en la recerca té i pot tenir?

Virus RNA doble cadena cèl.lula

1.¿Quin sentit biològic té?I. Sistema inmunitari anti viral

1. Transcripció

2. Sortida del Hairpin del nucli

3. Processament del complex

4. Separació de cadenes pel RISC

5. Impediment de la síntesi de proteïnes

1.¿Quin sentit biològic té?II. Tenim gens que codifiquen RNA

d ’interferència

La fabricació de RNA es pot regular

El genoma accepta suggerències de l’ambient

I el transcriptoma també!

C.briggsae Drosophila H. sapiens

conservation of microRNAs

C.elegans

Lau et al 2001

Ganglia

Caudatenucleus

Lentiformnucleus

Putamen

Globuspallidus

miRNA Expression in the Brain

Calin, G.A., et al., 2004. PNAS 101:2999-3004microRNAs are located in “fragile regions” microRNAs are located in “fragile regions”

associated with various cancersassociated with various cancers

If miRNAs are developmental regulated,

could they also be involved in disease?

Predicting onco-miR TargetsRestrict search to 3’-UTRs of known oncogenes

miRNA Predicted Gene Target

miR-21 mutS homolog2 (MSH2)

miR-21 v-ski sarcoma viral oncogene (SKI)

miR-143 breakpoint cluster region (BCR)

miR-143 MCF.2 derived transforming sequence (MCF2)

miR-143 von Hippel-Lindau tumor suppressor (VHL)

miR-143 v-Ki-ras2 sarcoma oncogene (KRAS2)

miR-143 Cas-Br-M retroviral transforming sequence (CBL)

miR-145 Cas-Br-M retroviral transforming sequence (CBL)

miR-188 v-myc viral oncogene (MYCL1)

miR-200b cadherin 13 (CDH13)

miR-219 v-myc myelocytomatosis viral oncogene (MYCL1)

miR-219 B-cell CLL/lymphoma (BCL2)

miR-219 cadherin1 (CDH1)

let-7 nRAS, kRAS, nRAS (multiple binding sites)

let-7 MYC (multiple binding sites)

Confirmation of let-7 Target Genes

MYC protein

expression

RAS protein

expression

Neg Control let-7 pre-mIR

HepG2 cells (low let7)

Precursor miRNAs

Block target mRNA translation

Measure target protein

Introduce let-7 miRNA

miRNA Addition Experiment

Confirmation of let-7 Target Genes

Block miRNA and induce target

mRNA translation

Measure target protein

Introduce let-7 inhibitors

miRNA Subtraction Experiment HeLa cells (high let-7)

Negative Control let-7 anti mIR

RAS protein

expression

MYC protein

expression

Let-7 and RAS Expression in Lung Samples

NAT NAT TT

Pair 1 Pair 2

Pair 3

GAPDH protein

Ras protein

let-7 miRNA

U6 snRNA

• Good correlation between

let–7 miRNA and RAS protein expression levels

Actin mRNA Ras mRNA

Real timePCR

• Limited correlation between

mRNA and protein expression

levels

Lung squamous cell carcinoma

NAT=normal adjacent tissue; T=tumor

Model for miRNA Involvement in Lung Cancer

miRNAs as Therapeutics?

Decreased let-7 expression

Increased oncogene expression (MYC, RAS)

Induce cell proliferation

Cancer cell

1. ¿Quin sentit biològic té?

3. ¿Quines aplicacions clíniques pot tenir?

2. ¿Quines aplicacions en la recerca té i pot tenir?

3. Quines aplicacions clíniques pot tenir?

• Hematology (blood)

• Oncology (cancer)

• Stem cell biology

• Infectious diseases

Propietats farmacològiques dels RNA interferència

1)Totes les cèl.lules tenen la maquinària per fer RNAi2) Tots els gens són susceptibles de ser interferits.3) Facilitat de síntesi (anticossos, prot recombinants, etc.)4) Baix cost de producció.5) Químicament estable (liofilitzat es pot guardar atemperatura ambient).6) Rang de temps de l’efecte de silenciament: de 5 dies a vàries semanes.7)1000 vegades més actiu que els tractamentsamb RNA antisentit.8) Alta especificitat: baixa toxicitat.9) Alta especificitat: alta aparició de resistències, però…

Propietats farmacològiques dels RNA interferència

10) Al ser doble cadena de RNA pot despertarresposta d’interferons.11) No pot atravessar les cèl.lules.

http://www.hhmi.org/biointeractive/rna/rnai/index.html

http://www.pbs.org/wgbh/nova/sciencenow/3210/02-expl-flash.html

Som el que expresem

Cicle de conferènciesActualització de continguts de Biologia

Dr. Josep ClotetUniversitat internacional de Catalunya

5 Octubre 2012

Fig 13.18 MCB Darnell 4th ed.

Societat Catalana de

Biologia

Exemple 4: La sortida d’anafase està regulada per l’activitat del proteosoma

Mecanisme transició ana/telofase

Cohesinas Separinas Securinas

Activacióproteosoma

Biologia

Els cromosomes no se separen fins que tots i cada un d’ells no està unit al fus

AnaphasetransitionKinetochore Checpoint

Proteosoma

Biologia

Els cromosomes no se separen fins que tots i cada un d’ells no està unit al fus

som el que expresem cicle de conferències actualització de continguts de biologia

Documents

escola l'esqueix - conferÈncies cs curs 12-13

actualització hta 2014 (3) ernest vinyoles

cicle conferències

programació de conferències programació de...

cicle de conferències

sos barris (actualització)

actualització cv. jesús ariza

com treballam les conferÈncies

conferències ceip sant antoni

conferències a l’arxiu municipal 5 5 arxiu municipal ·...

som essencials, som docents

conferències cinema

actualitzaciÓ nomenclator versio 1.0

aristotil (384 322) actualització 2014

aleceiagrupodecantoaleceia.weebly.com/.../11811711/negra_sombra.pdf ·...

cicle conferències 2010 sostenibilitat i enginyeria civil

som cuiners!

tots som diferents, tots som iguals

drepanocitosi actualització 2017

cursos, conferències i activitats