REVISIÓN DE PRINCIPIOS

DE GENÉTICA MOLECULAR

Fernando Guerra G.

Octubre 2005

P = G + E + GxE

σP2 = σG

2 + σE2 + σGxE

2

h2, rg, ∆G

Introducción

Introducción

P = G + E + GxE

Cultivo in vitro

Marcadores moleculares

Genomica

Biotecnología forestal

Transcriptomica

Transgenicos

Bioinformatica

1. ¿CÓMO SE ALMACENA Y TRANSMITE LA INFORMACIÓN GENÉTICA?

2. ¿QUÉ SON LOS GENES Y CÓMO SE EXPRESAN?

3. ¿CÓMO PUEDE EL AMBIENTE MODIFICAR LA ACCIÓN DE LOS GENES?

CONTENIDOS

1. ¿CÓMO SE ALMACENA Y TRANSMITE LA INFORMACIÓN GENÉTICA?

¿Dónde y cómo se almacena la información genética?

¿Cómo se transmite?

Célula vegetal

La información genética está contenida en el DNA

Macromoleculas:

Lípidos

Proteínas

Carbohidratos

Acidos nucleicos

Los nucleótidos son las unidades estructurales del DNA

Estructura del DNA

Genomas

Especies Millones de pares de basesPopulus 550

Arabidopsis 138

Pinus 22.000

Humanos 3.000

Almacenamiento del DNA

Genomas

Especies Millones de pares de basesPopulus 550

Arabidopsis 138

Pinus 22.000

Humanos 3.000

http://genome.jgi-psf.org/Poptr1/Poptr1.home.html

Secuencia del genoma de Populus trichocarpa

¿Dónde y cómo se almacena la información genética?

1 ¿CÓMO SE ALMACENA Y TRANSMITE LA INFORMACIÓN GENÉTICA?

¿Cómo se transmite?

Replicación

Proceso mediante el cual se copia la información genética, permitiendo su transmisión a una próxima generación de células

La información genética es transmitida mediante la replicación

La replicación ocurre durante la mitosis y meiosis

Mecanismo de replicación

Mecanismo de replicación

La nueva hebra es complementaria a la antigua

2. ¿QUÉ SON LOS GENES Y CÓMO SE EXPRESAN?

¿Qué son los genes?

¿Cómo se expresa la información contenida en ellos?

¿Cómo se regula esta expresión?

¿Qué son los genes?

¿Cómo se expresa la información contenida en ellos?

¿Cómo se regula esta expresión?

Estructura Función

Proteínas

Proteínas estructurales

Enzimas

Genes (DNA)

Estructura Función

Proteínas

Es un segmento de DNA, compuesto por un conjunto particular de pares de nucleótidos, localizado en una zona específica de un cromosoma, capaz de codificar proteínas.

¿ QUÉ ES UN GEN ?

Estructura de un gen

Promotor Región codificadora Terminador

+1

Río arriba Río abajo

- 30

¿Qué son los genes?

¿Cómo se expresa la información contenida en ellos?

¿Cómo se regula esta expresión?

2. ¿QUÉ SON LOS GENES Y CÓMO SE EXPRESAN?

Expresión génica

Corresponde a la serie de eventos mediante los cuales un gen es regulado y su producto es sintetizado

El código genético

DNA

RNA mensajero (mRNA)

Proteína

Transcripción

Traducción

Proceso mediante el cual, la información codificada en el DNA es copiada en una molécula de RNA (hebra simple)

Transcripción

Mecanismo de transcripción

Célula vegetal

Procesamiento del mRNA primario

DNA

mRNA

Proteína

Transcripción

Traducción

Traducción

El proceso en el cual el código genético contenido en el mRNAdetermina la síntesis de proteínas

Célula vegetal

Etapas de la traducción

RNA de transferencia (tRNA)

1 2 3

¿Qué son los genes?

¿Cómo se expresa la información contenida en ellos?

¿Cómo se regula esta expresión?

2. ¿QUÉ SON LOS GENES Y CÓMO SE EXPRESAN?

Niveles de control

Genes housekeeping: Son aquellos que se expresan constitutivamente a una tasa determinada. Son fundamentales para el funcionamiento normal de las células. (Ej.: genes relacionados a funciones celulares básicas)

Genes de expresión regulada: Son aquellos que se activan o inactivan de acuerdo a alguna señal. (Ej.: genes de respuesta a estrés)

Clasificación de los genes según su regulación

Tipos de regulación (genes de expresión regulada)

Regulación positiva: Se induce la expresión de genes, estimulando el ritmo de transcripción.

Regulación negativa: Se inhibe la expresión de genes, disminuyendo el ritmo de transcripción.

Elementos CIS: Secuencias de DNA que sirven de sitio de anclaje para proteínas de unión a DNA que regulan la iniciación de la transcripción.

Elementos TRANS (factores de transcripción): Elementos que interactuan con los elementos CIS.

Elementos de regulación (a nivel transcripcional)

Elementos CIS y TRANS

3. ¿CÓMO PUEDE EL AMBIENTE MODIFICAR LA ACCIÓN DE LOS GENES?

…a través de la transducción de señales

El proceso de transmisión de señales ambientales, que ocurre dentro de las plantas (células), que provoca la inducción o represión de ciertos genes.

P = G + E + GxE

¿ Qué tipo de señales ambientales?

Cambium

Ejemplo: efecto de la variación estacional en la formación de madera. Rol de las auxinas

Algunos conceptos…

Formación y acumulación de madera

Etapas de la xilogenesis

•División celular

•Expansión celular

•Engrosamiento de la pared

•Muerte celular programada

A nivel celular......................

Flujo de auxinas en las plantas

Ejemplo: efecto de la variación estacional en la formación de madera. Rol de las auxinas

Uggla et al. 1996. PNAS 93: 9282-9286

Variación radial y en altura del nivel de auxinas

ABP1

PIN 1

PIN 3AUX 1

ABP1

Núcleo

RE

Golgi

Membrana plasmatica

Pared celular

Carrier eflujo auxina

Carrier ingreso auxina

Receptor

Vesiculas secretoras

Factor de transcripción activado

H+

ATP

AIA-

2H+

? ?

mRNA

Acción de las auxinas a nivel celular

ATHB-8

ARFs

ARE

mRNA

Traducción

Factor de transcripción

ATHB-8

Traducción

Proteinas

Transcripción

Núcleo

Acción de las auxinas a nivel celular

Efecto de la expresión de genesPared celular

Madera