clase 18 07-05-15

ADN, Organización De La Cromatina

Transcripción Clases3er año

07/05/15Nombre del Autor

La cadena de aminoácidos, una estructura secundaria en la cual los grupos R o las cadenas laterales de esos aminoácidos comenzaban a interactuar entre sí sobre todo por puentes de hidrógeno y conformaban las alfa hélices y las láminas plegadas Beta. Además de esos grupos laterales –Acota los tipos de aminoácidos según su clasificación química: cadenas alifáticas, cadenas aromáticas, aminoácidos ácidos, aminoácidos básicos, aminoácidos con grupos sulfhidrilo – Entonces para la estructura terciaria esos grupos funcionales que tienen los aminoácidos van a empezar a tener diferentes tipos de interacciones: 1. El efecto Hidrófobo2. Las fuerzas de Van Der Waals 3. Los enlaces Covalentes4. Los puentes de Hidrógeno

Todo eso va a construir la estructura terciaria de la proteína, la cual va a albergar por ejemplo:Si agarrásemos y le entregásemos una molécula subunidad de metaglobina veríamos que tiene una conjugación tridimensional que es capaz de albergar a este grupo en el grupo E, sin esa configuración tridimensional esa molécula de globina no estuviera funcionando puesto que no podría albergar al grupo E; la estructura cuaternaria la vemos cundo tres o varias estructuras terciarias se unen y forman un complejo macromolecular mucho más grande, es decir está formado por dos o más estructuras de proteínas de estructuras terciarias.

El músculo es rojo porque está formado de una cadena llamada “Mioglobina” (una proteína similar a una cadena de hemoglobina la cual posee una estructura cuaternaria).

Los aminoácidos tienen entonces: -Un grupo Carboxilo (COOH)-Un grupo Amino (NH2)-Una Cadena Lateral

Pueden clasificarse en esenciales y no esenciales, de 2 a 9 puede decirse que son oligopéptidos pero es un dato que varía según libros o investigaciones de 10 en adelante polipéptidos y más de 100 son proteínas, en esa configuración tenemos:

1. La estructura primaria que viene dada por la secuencia de aminoácidos2. La estructura secundaria que son dos: las alfa hélice y las láminas plegadas Beta; allí

utilizaríamos la primera variedad de enlaces que son los puentes de hidrógeno.3. Estructura terciaria: en esta estructura ya empezamos a observar los otros tipos de

fuerzas.4. Estructura cuaternaria: también se observan otros tipos de fuerzas.

Clase N°19

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Prof. Pedro Pieruzzini


Es por ello que veremos proteínas fibrosas y proteínas globulares con … (No logra distinguirse lo que el prof. Dice en ese segmento) del comportamiento químico de cada una. Para culminar este tema concluimos que los bloques de construcción que para cada caso era: Nucleótido, aminoácido y nucleósido, forman complejos macromoleculares que finalmente se van a expresar en complejos funcionales, en este caso podemos unir aminoácidos, nucleótidos y azúcares y formar otras estructuras.

Tenemos protones, neutrones y electrones y forman “atomos”, mientras que el Nitrógeno, Hidrógeno, Carbono y Oxígeno forman las biomoléculas, después de esas biomoléculas están los aminoácidos, el glicerol, los ácidos grasos y los nucleótidos, todos esos constituyentes al final forman…

Vamos a empezar por la organización de la cromatina para conocer cómo los genes pueden generar distintos tipos de rasgos e incluso enfermedades -como por ejemplo la “Neurofribromatosis” que produce tumores de los trayectos nerviosos y produce todas estas formas (fig 1)- si todos tenemos la misma cantidad de genes y la misma cantidad de cromosomas.

Fig.1 Caso Grave de Neurofibromatosis.

Los primeros términos que debemos definir son: ¿qué significa el genoma? ¿Qué significa un gen? Para definición:Genoma es la totalidad de distribución genética que tenemos, y está comprendida en el ADN, el cual dirige todo, es el manual ya que especifica todas las moléculas de ARN y proteínas que el organismo puede sintetizar. ¿Dónde está contenido el genoma? En el núcleo y el ADN mitocondrial de la célula; se encuentra dividido físicamente en cromosomas y funcionalmente en genes.

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Gen: (antes se decía que es la cadena o el conjunto de polinucleótidos capaz de generar una proteína) pero se han descubierto una gran cantidad de genes que fabrican proteínas por lo que la definición actual nos dice que es un segmento del ADN específico que contiene la información necesaria para la producción de ARN (que hay varios tipos) entonces un gen no es una proteína ni fabrica una proteína sino moléculas de ARN funcionales.

Hay unos tipos de ARN llamados “micro ARN” que regulan la expresión de un gen.

Conocemos entonces que el ADN es una molécula de polinucleótidos que tiene una polaridad dada por los carbonos a los que está unido en el grupo fosfato (los carbonos de la ribosa: 3’ y 5’) que son cadenas anti paralelas y complementarias en las que varía sólo el orden de las bases nitrogenadas (en la fig. 2 veremos una molécula de ADN que forma un segmento de ARN funcional por lo tanto en ese segmento de ADN debe haber un gen; esa molécula ARN va a producir una secuencia de aminoácidos que en primera instancia viene dada por la cadena primaria).

(Fig.2 Molécula de ADN formando un segmento de ARN funcional)

El genoma es quien ordena en donde debe colocarse cada aminoácido, pero intrínsecamente las propiedades químicas de esos aminoácidos hacen otra función que equivale al proteoma (totalidad de las proteínas codificadas por un genoma) ya que el ADN no da la orden de interactuar un grupo fosfato de un aminoácido con el grupo hidroxilo de otro sino que la formación de la proteína es un hecho intrínseco, esa instrucción que da el ADN también influye en el plegamiento de las proteínas porque la ubicación de esos grupos funcionales va a generar la formación de estructuras secundarias, terciarias y cuaternarias.

El dogma central de la biología molecular dice que “una molécula de ADN es capaz de replicarse y formar otra molécula de ADN” porque si el ADN no fuese capaz de replicarse entonces ¿cómo podríamos crecer? Si necesitamos para todas las células el genoma, ¿Cómo nos reproducimos?; el ADN es intrínsecamente capaz de replicarse y ese proceso se llama “Replicación”, a su vez ese ADN es capaz de formar una molécula que es muy similar (casi

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idéntica) a excepción de dos cosas: el carbono 2 de la ribosa es diferente y una base nitrogenada pirimídica que en vez de Timina es Uracilo, entonces el ADN es capaz de reproducir una molécula similar pero diferente a ella. La diferencia entre la transcripción y la replicación fundamentalmente desde el punto de vista químico es que producimos una molécula casi igual pero tiene dos fundamentales menos, y a esto le llamamos transcripción. Luego de dicha transcripción va un mensaje y se transforma en un idioma totalmente distinto, (ejemplo: estar hablando en español y hacer la traducción al inglés) es decir que cambian de una cadena de poli nucleótidos a una de poli péptidos, y a esto se le conoce como traducción.

En las células eucariotas la información va prácticamente en un solo sentido, pero hay unos organismos los cuales pueden producir ADN a partir de un ARN, eso sucede con el virus del SIDA (los retrovirus). Esto nos da a concluir que la primera molécula que apareció fue el ARN.

Hay que empezar a preguntarnos ¿por qué el ADN tiene esa estructura?, ¿por qué es una doble hélice?, porque el ARN es monocatenario

Nota: -Los DNA y RNA están formados por repeticiones de monómeros (nucleótidos), formando polímeros (monocatenarios) llamados cadenas. Debido a la complementariedad de las bases nitrogenadas que componen a los nucleótidos, se unen en dos cadenas torsadas dando un polímero bicatenario. El DNA que componen todos los genomas celulares es bicatenario. Existen muchos virus con genoma de DNA simple cadena (monocatenarios). También hay virus de genomas de RNA bicatenarios. Y ejemplos de RNA monocatenario stenés el clásico del ARN mensajero. RNA de las subunidades ribosomales también está en "doble cadena", pero es una sola hebra que se enrolla en sí misma.-.La información genética tiene que estar protegida, y una forma de protegerla es crear el esqueleto o la armazón que proteja las bases nitrogenadas que son las que llevan la información, y que éstas interaccionen entre sí y no estén expuestas a los cambios químicos normales del medio, ésta es la razón fundamental, a diferencia del ARN, para el que no es necesario tanta protección puesto que si se degrada pues sencillamente se produce más. Pero si el ADN se daña si se encuentran problemas, (uno de los ejemplos más claros de éste daño del ADN es la aparición del cáncer). El ADN codifica los caracteres generados, como formar un ser humano, contiene la información para el mismo producir otra molécula de ADN y replicarse y contiene la información que dará origen a las proteínas.Todo esto fue iniciado por Gregorio Mendel, nacido en 1822 a pesar de las persecuciones y obstaculizaciones de la iglesia católica… el profesor hace una breve reseña histórica de dichos obstáculos y cita a Galileo Galilei.El ADN se transcribe a un ARN mensajero, después dicho ARNm pasa por el poro nuclear, se va al citoplasma y allí se unen los ribosomas para fabricar una proteína: ese es el flujo de la información química y sigue el proceso.Como se dieron cuenta de que las bases nitrogenadas se cambiaban? Eso fue propuesto por Watson, más antes de esa teoría había otra que decía que existía una relación casi de 1:1 de cada base es decir, 1:1 de guanina y citosina por ejemplo por lo que concluyó que en una cadena bicatenarias (complementaria y anti paralela) los porcentajes de ademina y timina eran iguales y en general los porcentajes de purinas y pirimidinas eran iguales, por lo tanto podemos calcular que en una muestra de ADN tenemos el mismo porcentaje de purinas y

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pirimidinas (10% guanina, 10% de citosina) gracias a todos estos descubrimientos se fueron armando las primeras teorías del ADN.El contenido del genoma entonces, está guardado físicamente en cromosomas, funcionalmente en genes, los cromosomas tienen una morfología que permite al ADN ser repartido en la división celular y también ser multiplicado. El cromosoma posee:*Telómero*Centrómero*Origen de ReplicaciónEl Telómero se encarga de proteger la información genética del cromosoma en sus extremos ya que el cromosoma es una hebra de ADN gigantesca empaquetada.El Centrómero es una región en la cual, cuando la célula se divida, toda la información sea arrastrada hacia las células diana; el citoesqueleto (los microtúbulos) se asocia a los centrómeros para halar hacia cada polo los centrómeros en la anafase.Origenes de replicación: donde se une una proteína denominada “Adeintri…” (No logro definir lo que el prof. Dice) y va a permitir que el ADN contenido en el cromosoma… (no logra escucharse tampoco)Empezamos a definir términos puesto que ya estudiamos la estructura molecular del ADN, por lo que ahora veremos como el ADN se asocia con proteínas y forman la denominada CROMATINA que es la unión de ese ADN con unas proteínas llamadas histonas y otras llamadas no histonas, la cromatina tiene su nombre del griego “cromos” (color) ya que en los estudios citogenéticos ésta se pinta de distinto color, la cromatina es la molécula de ADN unida a proteínas que son histonas y no histonas. La organización de la cromatina en la microscopía electrónica se observa como cuentas de rosario, es la organización del nucleosoma en su parte más distendida (fig 3)

Fig 3.

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Pero generalmente se ve en la forma de segmentos que se forman con tétradas de nucleótidos

de 30nm

Éstos serían los constituyentes de la Eucromatina, donde la cromatina está más condensada, el nucleosoma está compuesto por una proteína que forma una estructura similar a la de una torta,(ejemplo vulgar para la comprensión) que a su vez es picada en ocho pedazos, luego le enrollan una cinta y la unen a otra torta que tiene al lado, así sucesivamente; esas moléculas de histonas están formadas por 2 proteínas llamadas histonas H2A, 2 H2B, 2 H3 y 2 H4 (2+2+2+2= 8) formando el octágono (fig.4), además el ADN da la vuelta por esas histonas formando esas cuentas de rosario que se denomina ADN “Linkers” o “partes de unión de la torta” por lo que algunos libros definen el nucleosoma como el ADN enrollado en esa histona más el linker, que en conjunto aproximadamente tiene 200 nucleótidos, si contamos los nucleótidos después de colocarle enzimas degradadoras del linker a la organización nuclear de cromatina y nucleosoma veremos que esa organización tiene aproximadamente 147 nucleótidos; más sin embargo el linker puede variar y tener entre pocos nucleótidos hasta 80, se promedió a 200.

Fig.4

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La organización de las histonas a nivel proteico bidimensional donde podemos observar las alfa hélices unidas a través de un “look” (no estoy segura del término puesto que no logré entender lo que dijo el profesor) por ser cadenas polipeptídicas y van formando su “tortica”, alrededor de esas histonas en la parte de afuera veremos la parte “N terminal” (una cadena polipeptídica tiene una parte N terminal y una parte C terminal). Las cadenas laterales de los aminoácidos cumplen la función de las proteínas ya que ellas poseen el grupo químico necesario para hacer algo, en el caso de estas cadenas laterales de histonas tenemos que están mayormente constituidas por “lisina” y “arginina” que tienen pH de 7,35 y son cadenas que están cargadas positivamente, mientras que el ADN está cargado negativamente debido a la presencia de los grupos fosfato por lo que hay interacciones electrostáticas entre la cadena de ADN por los grupos fosfato que son de alta negatividad con las cadenas laterales de las histonas que forman “la torta” (razones químicas y energéticas) y eso les permite enrollarse a través de ellos. Las histonas representan una de las proteínas más conservadas de la evolución, prácticamente están relacionadas puesto que son casi la misma cadena que la del perro, el gato, el loro, el ratón, el grillo, que la de los parásitos, etcétera. Si hay una mutación en el gen que codifica la histona es atroz porque no se puede configurar la célula, entonces tenemos aquí como esa molécula de ADN está enrollada sobre el octámero de histonas, debemos colocar especial énfasis en la cola de la histona H3 para, al ver como se enrolla observar que no es totalmente lisa pero la molécula de ADN va haciendo sus interacciones con esa molécula; una de las cosas que tenemos claras es que el ADN es doble cadena, al agregarle la histona el ADN esta enrollado en esa doble cadena en “el peptógeno” (no estoy segura de la palabra, en la grabación no se entiende muy bien) ; como hacemos ahora para ver el ADN si la producción está aglutinada dentro?. Existen otros tipos de proteínas que interaccionan con el ADN y que se encuentran dentro de las no histonas, se conocen como “complejos remodeladores de la cromatina”. ¿Qué se necesita para cumplir con el dogma central de la biología molecular? : Tener la molécula de ADN en su forma de doble hélice, porque es la única manera en la cual se puede plegar en los cromosomas las enzimas necesarias para replicarlos y también se puede crear ARN polimerasa que va a formar el ARN funcional, es necesario modificar la estructura de la cromatina para poder tener la doble cadena y eso es lo que hace el “complejo remodelador de la cromatina” : se ensambla en la “torta” y le da vuelta, cada vez que cumple un ciclo utiliza una molécula de ATP y al dar vuelta tras vuelta va desenrollando la “torta”, la célula necesita dividirse, la fase de replicación de ADN es la fase S1, la producción de ARN está en todas las fases a excepción de la fase S1. Es Necesario remodelar la cromatina para difundir esa molécula o esa cadena de ADN y lo hacemos de esa forma (a través del complejo remodelador).En la fig.5 El nucleosoma está enrollado y si agregamos el complejo remodelador está menos remodelado, eso permite que en esas regiones se puedan unir las enzimas que lo replican y que lo transcriben, para todo eso necesita ATP, él se desenrolla continuamente y va girando la histona en contra de las agujas del reloj. Otra de las modificaciones que hacen esos complejos remodeladores o modificadores de la cromatina es unirle otras proteínas llamadas “Histonas Chaperonas” que eliminan la parte H2A y H2B y le quitan la mitad a “la torta” por lo que queda más desenrollada, las chaperonas se unen a los dímeros que quitaron y no le permiten ensamblarse nuevamente, así además se hace más accesible la proteína.

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Fig.5

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