Universidad Central del

Ecuador

Escuela Biología y

Química

PABLO ANDRES AGUAGUIÑA

Descubrimiento del ADN Fue hasta la década del ´50

que gracias a las experiencias y trabajos de Alfred D. Hershey y su colega Martha Chase se pudo comprobar, a través de estudios realizados con virus Bacterianos, que la información genética era portada por la molécula de ADN.

El broche de oro lo constituye el trabajo realizado por James Watson y Francis Crick quienes realizan el modelo del ADN que concordaba perfectamente con los hechos conocidos y ayudaría a explicar el papel biológico de esta molécula.

Formación de la cadena Se sabía que la molécula de

ADN era muy grande, larga y delgada. Compuesta por nucleótidos que contenían las bases nitrogenadas Adenina, Timina, Citosina y Guanina.

Pauling había sugerido que la estructura del ADN podía ser semejante a la hélice que presentaban las proteínas.

Modelo del ADN Watson y Crick intentaron

construir el modelo de ADN.

Para llevar la gran cantidad de información genética el modelo debía considerar dos aspectos fundamentales: ser heterogéneo y variado.

Erwin Chargaff analizó el ADN y confirmó que las cantidades de las Bases Púricas eran iguales a las de las Bases Pirimídicas.

MODELO DEL ARN El ARN, ácido ribonucleico,

es un polirribonucleótido que, a diferencia del ADN, no contiene ni desoxirribosa ni timina, pero sí ribosa y uracilo. El ARN no forma dobles cadenas.

ESTRUCTURAS DEL ARN - El ARNm (ARN mensajero):

Este ARN se sintetiza en el núcleo celular y pasa al citoplasma transportando la información para la síntesis de proteínas.

El ARNt (ARN de transferencia) transporta los aminoácidos para la síntesis de proteínas. Está formado por una sola cadena, aunque en ciertas zonas se encuentra replegada y asociada internamente mediante puentes de hidrógeno entre bases complementarias.

– El ARNr (ARN ribosomal) es el ARN de los ribosomas, cuya función es poco conocida.

Dentro de los cromosomas no sólo hay ADN, sino también proteínas, que se han denominado histonas y otras denominadas no histonas

Llama la atención que al interior de loscromosomas hay dos veces más proteínasque ADN.

Muy probablemente estas regulan laexpresión de los genes que las rodean.

Las proteínas histonas constituyen un verdadero andamiaje necesario para guardar ordenadamente los dos metros de DNA que contienen los 23 pares de cromosomas.

Sin embargo investigaciones recientes han permitido reconocer que la función de estas histonas no sólo es de

soporte, sino que también desempeñan diferentes

funciones necesarias para la correcta expresión de

los genes contenidos en el ADN

Las histonas están formadas por ocho unidades proteicas diferentes , que se presentan formando una

sola unidad

aglomeradas en un paquete circular, de cuya superficie emergen los

extremos de la estructura molecular de cada una de ellas

visualizándose como colas formadas por cadenas de

aminoácidos

El conjunto de proteínas y ADN, forma

unidades que se han llamado "nucleosoma"

PROTEÍNAS CROMOSÓMICAS NO HISTÓNICAS

Las proteínas cromosómicas no histónicas son proteínas diferentes de las histonas que se extraen de la cromatina de los núcleos

ClNa 0.35M (solución

salina)

tienen un alto contenido en aminoácidos

básicos (25% o más)

alto contenido en aminoácidos ácidos (20-30%)

una elevada proporción de prolina (7%)

bajo contenido en aminoácidos hidrofóbicos

una alta movilidad electroforética.

Un grupo de estas proteínas cromosómicas no

histónicas presentan alta movilidad electroforética y

se denominan abreviadamente HMG

(grupo de alta movilidad).

LAS PROTEÍNAS HMG

Estas proteínas se agrupan en una súper

familia por sus similitudes físicas y

químicas

y porque todas ellas actúan como elementos

arquitectónicos que afectan múltiples

procesos dependientes de ADN en el contexto de la

cromatina

Todas las HMG tienen un terminal carboxilo rico en aminoácidos de tipo ácido, y se clasifican en tres familias

HMGA

HMGB

HMGN

cada una con un motivo funcional único

La familia HMGA

consta de cuatro miembros, y todos ellos contienen un motivo funcional característico, denominado “gancho”

Las proteínas HMGA tienen una cola C-terminal ácida, que podría ser importante para la interacción con otras proteínas.

La familia HMGB consta de tres variantes, cada

una de las cuales contiene dos motivos funcionales

las cajas HMG

un extremo C-terminal muy

ácido.

Las cajas HMG están formadas

por tres α-hélices plegadas

conjuntamente para formar una

estructura en forma de L,

que en parte se introduce en la

hendidura menor del ADN,

plegándolo intensamente

. Existen ligeras diferencias entre las cajas HMG de las diferentes HMGB, lo que confiere especificidad a

cada una de ellas.

Las colas acídicas modulan la afinidad por una

variedad de estructuras de ADN distorsionado

La familia de proteínas HMGN

se caracteriza por un dominio cargado positivamente, el dominio de unión a nucleosomas, y por una cola C-terminal ácida,

Las proteínas HMGN se unen específicamente a los nucleosomas y alteran tanto la estructura local como la estructura de nivel superior de la cromatina

CROMATINA La cromatina es el conjunto

de ADN, histonas y proteínasno histónicas que se encuentra en el núcleo de las células eucariotas.

Es el componente más abundante de los núcleos.

La cromatina es el constituyente básico de los cromosomas eucarióticostanto en la interfase como durante la mitosis.Las masas de cromatina muy teñidas

(heterocromatina). Las regiones de cromatina que se tiñen menos (eucromatina) son poco densas .

FORMAS DE CROMATINA Heterocromatina, es una forma

inactiva condensada localizada sobre todo en la periferia del núcleo. En 1928 Emil HEITZ, basándose en observaciones histológicas, definió la heterocromatina (HC). De hecho, la cromatina está formada de una maraña de fibras cuyo diámetro no solo varía durante el ciclo celular sino que también depende de la región del cromosoma .

La eucromatina activa está formada por una fibra de un diámetro que corresponde al del nucleosoma, que es un segmento de ADN bicatenario enrollado de las histonas H2A, H2B, H3, y H4. En la eucromatina inactiva, esta fibra se enrolla sobre sí misma gracias a las histonas H1 para formar el solenoide. La interacción con otras proteínas no histonas (topoisomerasa II, proteínas de andamiaje, lamininas, …) provoca mayores grados de organización.

FISIOLOGÍA DE LA CROMATINA La cromatina es una estructura dinámica que adapta su estado de

compactación y empaquetamiento para optimizar los procesos de replicación, transcripción y reparación del ADN, juega un rol regulatorio fundamental en la expresión génica.

FIBRILLAS DE CROMATINA

Según parece, las fibrillas de cromatina están constituidas por la asociación entre moléculas lineales de ADN y proteínasnucleares, fundamentalmente histonas ; también pueden existir pequeñas cantidades de ARN.

Así, la cromatina estaría formada por nucleoproteínas, cuyo grupo prostético sería el ADN.

Las fibrillas de cromatina están constituidas por la asociación entre moléculas lineales de ADN y proteínas nucleares, fundamentalmente histonas; también pueden existir pequeñas cantidades de ARN. Así, la cromatina estaría formada por nucleoproteínas, cuyo grupo prostético sería el ADN.

Las proteínas básicas son fundamentalmente las histonas (con bajo peso molecular y una elevada proporción de aminoácidos básicos, tales como la arginina y la lisina). Las proteínas no básicas parecen ser las responsables de que los cromosomas mantengan su estructura, y por eso se las denomina proteínas estructurales.

El complejo ADN-nucleosomas da lugar a las distintas fibras de cromatina (de 100 ó de 200-300 Å) que se pueden observar al microscopio electrónico, según el modo de "empaquetarse" (en el nivel de "empaquetamiento" correspondiente a las fibras de 200-300 Å, cada vuelta del helicoide estaría formada por seis nucleosomasaproximadamente).

Glosario: EUCARIOTA: Se denominan células eucariotas a las

células que tienen su material hereditario, encerrado en la envoltura nuclear por lo que tienen un núcleo verdadero.

BICATENARIO : Es un virus en el que su material genético está compuesto por ADN de doble cadena y se replica usando una ADN polimerasa dependiente del ADN, no usando el ARN como intermediario durante la replicación.