Tema 28. Concepto y estructura del gen

• Concepto clásico (‘collar de cuentas’) vs concepto molecular de gen

• Concepto molecular de gen: Benzer y el fago T4

• Gen como unidad de estructura

• Gen como unidad de cambio

• Gen como unidad de función

• Mapa molecular de la región rII de T4, por Benzer

• Prueba de complementación

• Recombinación vs complementación

• Estructura de los genes

28. Concepto y estructura del gen

concepto clásico (mendeliano) de gen

‘factores hereditarios’: • partículas discretas e indivisibles que se sitúan en los cromosomas ordenados linealmente• unidad de estructura (recombinación intergénica), unidad de cambio o mutación (alelos) y unidad de función (fenotipos)

‘teoría del collar de cuentas’cromosoma: agrupación lineal de genes (cuentas del collar)

gen: unidad de estructura, cambio y función

concepto clásico (mendeliano) de gen

‘teoría del collar de cuentas’gen es la unidad de mutación, recombinación y función

concepto molecular de gen

• DNA: el material hereditario (Avery, McLeod y McCarthy, 1944 y Watson y Crick, 1953)• teoría un gen - un enzima (Beadle y Tatum, 1941)

¿el gen es la unidad de recombinación, mutación y función?

concepto molecular de gen

Seymour Benzer y el fago T41955-1961, Benzer analizó 3.000 mutantes de lisis rápida (rII) -> genética molecular

rII-

rII+ en E. coli K

rII-

1. gen: ¿unidad de estructura?

análisis de recombinación de alta resolución

desarrollado por Benzer para mapear las mutaciones rII

T4 rII- infecta E. coli K,pero no la lisa

E. coli B

E. coli K

Frecuencia de Recombinantes = umFR = recombinantes / fagos totales =2 X fagos en E. coli K / fagos en E. coli B

FR mínima detectada = 0,02% (2/104)el sistema permite la detección de 1/106

R = 2 X fagos en E. coli K

total = fagos en E. coli B

mapa de recombinación de la región rII de T4

mapa de recombinación

mapa de recombinación de la región rII de T4

mapa de recombinación

Gen: ¡subdivisible por recombinación! -> recombinación intragénica (≈ recombinación intergénica)

Gen ¡no es la unidad de estructura!

La unidad de estructura es el par de bases.El análisis de Benzer detectó recombinación a ¡distancias de 3pb!

2. gen: ¿unidad de cambio?

misma aproximación experimental que a pregunta 1

Uso de deleciones para el mapeo en fagos

mapa de deleción de la región rII de T4

estructura fina de la región rII

40 pb

Análisis de Frecuencia de Recombinantes

1º: mutación puntual X deleción

2º: mut. puntual X mut. puntual

FR

+

++

+

+

+

estructura fina de la región rII

40 pb

FR

+

++

+

+

+

Gen: formado por subelementos mutables

Gen ¡no es la unidad de cambio (de mutación)!

El gen puede subdividirse en elementos mutables, dispuestos linealmente, que correspondene a pares de nucleótidos individuales

Análisis de los sitios de mutación

• gen formado por subelementos mutables• ¿todos los puntos igualmente mutables? o ¿las mutaciones se acumulan en unos y son raras en otros?

………: distribución de Poisson (azar)barras: distribución encontrada

puntos calientes y friosdistribución no aleatoria de las mutaciones

3. gen: ¿unidad de función?

-> rechazo de la teoría del collar de cuentas (1 y 2)

prueba de complementación

rII: ¿una o más unidades funcionales independientes?

T4 rII- infecta E. coli K,pero no la lisa

E. coli K

E. coli K

prueba de complementación

gen (funcional)o

cistrón

3. gen: ¿unidad de función?

¡SI!

gen (posición)o

locus

mapa molecularprimera imagen de la estructura molecular de un gen

región rII del fago T4, por Benzer

acoplamiento

repulsión

control

prueba

cistrón (CIS/TRANS) o gen (funcional)

Prueba de complementacion completa

Prueba de complementación define grupos de complementación:- dos mutaciones no complementan si están en el mismo grupo- dos mutaciones sí complementan si están en distinto grupo

grupo de complementación = unidad de función =

cistrón (prueba completa CIS/TRANS)= gen=

recombinación complementación

no complementaciónsí recombinación

E. coli B crecen, bajo número crecen, alto número

E. coli K crecen, crecen, pocos mitad de en E. coli B (la mitad de los recombinantes)

< 1% de los de E. coli B

sí complementaciónsí recombinación

recombinación

complementación

complementación:• nivel de proteína: mezcla de productos génicos

• no hay cambio en los genomas, respecto a los parentales:

sólo se produce durante el tiempo de coexistencia

(• requiere 1 generación para su estudio)

recombinación:• nivel de DNA

• resultan nuevos genomas:

se transmite a la descendencia (P y R)

(• requiere 2 generaciones para su estudio)

genes solapados

problemas

aprox. 1h de clase

capítulos 3 y 9

problemas: 3.20-3.24 y 9.13-9.19