curs 3_2010

7/26/2019 curs 3_2010

1/59

UNIVERSITATEA DE MEDICIN I FARMACIEV. BABE TIMIOARA

Genetica medicala Cn!. D". Ma"ia #$i$

e-mail: [email protected]

2007-2008

CURS 3

CONCEPTUL DE GENA;

MECANISME ALEEXPRESIEI GENICE

7/26/2019 curs 3_2010

2/59


Genetica medicala #"!. D". Ma"ia #$i$


2007-2008

I%t"ia &ide!ini"ea 'enei

()** + G"e'" Mendel +,factorii ereditari

7/26/2019 curs 3_2010

3/59


S$ttn -(/012 B3e"i -(/41 + i5te6a am5la%7"ii 'enel"5e c"m6mi(/ 8il9em :9ann%en + gene ; 'enti5; !enti5((/ + M"'an + , 'en7 < $n ca"acte"(/= + A"c9i>ald Ga""d + ca"acte"$l e"edita" al $n"maladii(4( + Ge"'e 8ell% Beadle &i Ed?a"d Tat$m +

c"e%5nden@a 'en7 < en6im7(4 +in$% #a$lin' + , 'en7 + 5"tein7( < Ve"nnn In'"am + , 'en7 < $n lan@ 5li5e5tidic.

M"'anN>el +(00

7/26/2019 curs 3_2010

4/59


Definiia actual a genei: un fragment deADN nuclear, mitocondrial sau ARN(pentru ribovirusuri, de lungime diferit

!i care conine un mesa" codificat pentru

sinte#a unui produs specific$

7/26/2019 curs 3_2010

5/59


a nce5$t$l %ecl$l$i + M"'an &i ec9i5al$i "eali6ea6a e5e"imente c$ m$%c$li@a de @et

-Drosop%ila+ a%emanata"e c$ m$l d.5.d.3. 'enetic1H ,Te"ia c"m6miala a e"edit7@ii

7/26/2019 curs 3_2010

6/59


=> ,Te"ia c"m6miala a e"edit7@ii carestabilete relaia dintre cromozomi i factorii

ereditari descrii de Mendel:fu#iunea gameilor &n cursul fecundaiei, e'istena

cromo#omilor !i comportamentul lor &n cursul

mito#ei !i a meio#ei

omportamentul cromo#omilor este corelat cu celal factorilor mendelieni &n cursul meio#ei !i al

fecundrii)actorii ereditari asociai cromo#omilor * gene$

7/26/2019 curs 3_2010

7/59


Un ca"acte" + t"an%mi% di!e"it la de%cenden@i dac7

'ena n"mal7 %a$ c$ m$ta@ie e%te 5$"tat7 de tat7

mam7 H lcali6a"ea 'enei 5e c"m6m$l -e"editatea le'at7 de 1

+tudiul ereditii legate de se' 5e"mite 5"imalcali6a"e a $nei 'ene 5e $n c"m6m.

7/26/2019 curs 3_2010

8/59


+tudiul modului de transmitere a mai multor

gene situate pe acela!i cromo#om + 5e"mite

!"m$la"ea n@i$nii de le'7t$"7 'enetic7.

+tudiul recombinrilor &ntre genele lin-ate 5"eci6ea6adi%56i@ia linia"7 a 'enel" 5e c"m6mi

7/26/2019 curs 3_2010

9/59


Observarea chiasmei n tim!l meiozei=> schimburi fizice ntre cromatidele cromozomilor

omologi = crossing over.

F"ec3en@a %c9im>$"il"J - creste odata c! distanta dintre "ene

- rocent!l de recombinare n! deaseste #0 $%

&n !rma ncr!ci'rilor a do!' "ene sit!ate e lociomolo"i ot aare !enti5$"i "ecm>inateladescendeni%

7/26/2019 curs 3_2010

10/59


Re6$ltatele e5e"imentel" e!ect$ate de ec9i5a l$iM"'an ad$ce 5"eci67"i la de!ini@ia 'eneiJ

(ena - $nitatea !$nc@inal7 a mate"ial$l$i'enetic%(ena dete"min7 "eali6a"ea $n$i ca"acte"%(ena + $nitate de m$ta@ie

- s!scetibil' de a s!feri o schimbare => oalel' no!a - determin' o variaie a caracter!l!iresectiv%

7/26/2019 curs 3_2010

11/59


Re6$ltatele e5e"imentel" e!ect$ate de ec9i5a l$iM"'an ad$ce 5"eci67"i la de!ini@ia 'eneiJ

Gena + $nitate de "ecm>ina"eeJ = alele ale $nei 'ene 5t !i %c9im>ate n

c$"%$l mei6ei + 5"in c"%%in' 3e" + nt"e c"matidelec"m6mil" ml'i.

7/26/2019 curs 3_2010

12/59


Re6$ltatele e5e"imentel" e!ect$ate de ec9i5al$i M"'an ad$ce 5"eci67"i la de!ini@ia 'eneiJ

Genele + di%5$%e linia" 5e c"m6m.Gena c$57 56i@ie dete"minat72 $n lc$%2 5e$n c"m6m 5"eci%.Unele 'ene n3ecinate a$ tendin@a de a "7mKne

a%ciate2 t"an%mi@Knd$+%e m5"e$n7 lade%cenden@i-!enmen de nl7n@$i"e 'enic7 ile 5ent"$ t"7%7t$"7 5a"tic$la"7 i a mai m$lt de =alele 5ent"$ ace%t !enti5*

#lialelie 5lim"!i%m alelic = fenomen!lde e)isten' a mai m$lt" 3a"iante alelice5ent"$ acela&i lc$% ;

7/26/2019 curs 3_2010

15/59

Poligenia

e5"e%ia $n$i ca"acte" 5li'enic

este determinat' de !n n!m'r variabilde "ene+ sit!ate e diferii cromozomi*

#leit"5i%m$l- mecanism!l rin care

'en7 %e im5lic7 n cn%tit$i"ea maim$lt" ca"acte"e+ la nivel!l diferiteloror"ane i aarate%

7/26/2019 curs 3_2010

16/59

Alelia m$lti5l7

#ent"$ $n an$mit ca"acte"2 $n indi3id n$ a"e decKt =dint"e ace%te alele2 m&tenind cKte alel7 de la !ieca"e

57"inte;

Alelele ni2 di!e"ite cn%ecin@a m$ta@iil" inte"3enite n

dec$"%$l e3l$@iei !il'enetice;+ c"eea67 la"'7 3a"ia>ilitate n 55$la@ie;

7/26/2019 curs 3_2010

17/59

Alelia m$lti5l7

Cnce5t$l de 5lialeliela ni3el$l 55$la@inal2 $n indi3id 5%ednd lani3el$l $n$i lc$% %i'$"7 'en7 alel7 dint"e cele

ca"e ei%t7 n 55$la@ie 5ent"$ $n ca"acte" dat.

7/26/2019 curs 3_2010

18/59

A5". + 0/ din 'enele $mane + dialelice-ei%t7 n = !"me1 ;

+ / + mnalelice;+ et"em de 5$@ine < 5lialelice2a3Knd mai m$lt de = !"me.

Ace%ta ca"acte"i%tic7 e%te !a"te im5"tant75ent"$ %i%tem$l im$n. .'emple de alelie multipl :

Si%tem$l ABO

CM

Alelia m$lti5l7

7/26/2019 curs 3_2010

19/59

Si%tem$l ABO

sistem c! alelie m!ltil'*e)ist' mai m!lt de 2 osibilit'i de a ale"e alele erecheentr! !n loc!s*e)ist' , "r!!ri de sn"e osibile: O+ .+ / i ./*

sistem!l este controlat de o "en' tri-alelic' i+ . i /care controleaz' str!ct!ra roteinelor+ mai e)act alelelecontroleaz' rod!cia de anti"ene de e s!rafaaeritrocitelor*aceste alele "enereaz' 1 "enoti!ri:

Alelia m$lti5l7

7/26/2019 curs 3_2010

20/59

Alelia m$lti5l7

7/26/2019 curs 3_2010

21/59

Alelia m$lti5l7

Cm5le$l ma" de 9i%tcm5ati>ilitate-CM1

im5licat n %i%temele ma"e de a57"a"e2 de"eacti3itate a "'ani%m$l$i;

'enele CM a$ $n nalt 5lim"!i%m alelic !iindc$n%c$te cKte3a %$te de alele 5lim"!e n 55$la@ie25ent"$ "e'i$nea

+ A+A + =/ de 9a5lti5$"i+ A+B // de 9a5lti5$"i+ 5ent"$ lc$%$l DR %$nt c$n%c$te 0// de alele.

7/26/2019 curs 3_2010

22/59

St"$ct$"a 'enei la e$ca"ite -EP1

St"$ct$"a 'enei

7/26/2019 curs 3_2010

23/59

St"$ct$"a 'enei

St"$ct$"a 'enei la e$ca"ite -EP1

Qn 'enm$l $man2 a5"imati3 ( din ttal$l 'enel"%5eci!ic7 5"teinele nece%a"e t"an%5"t$l$i mem>"ana" &i'ene"ea6a ene"'ie;

Ace%te 'ene %$nt c$n%c$te cagene %ouse-eeping%i

%$nt lcali6ate n "e'i$nile ADN+$l$i >'at n n$cletideC G.

Celelalte 4 din 'enele 'enm$l$i %e a!l7 n "e'i$nile

ADN mai >'ate n A T &i %$nt !$nc@inale n md%5eci!ic !iec7"$i @e%$t.

7/26/2019 curs 3_2010

24/59

St"$ct$"a 'enei

St"$ct$"a 'enei la 5"ca"ite -#P1

Gena c$5"inde %ec3en@e n$cletidicecdante nent"e"$5te2 di%5$%e linia" Ha"ana"ea tt linia"7 a AA n lan@$l

5li5e5tidic -coliniaritate1O"'ani6a"ea 'enel" Hpolicistron

7/26/2019 curs 3_2010

25/59

Structura genei la procariote (PK)

Genelecare secific' roteine sa!

enzime entr! o aceeai activitatemetabolic' s!nt 5la%ate adiacent+ ntrepromotor i terminator => o !nitate detranscriie = 5e"n

onsecina acestei aran3'ri este !n"e'la 'enic mai e!icient - teoria

operonului

7/26/2019 curs 3_2010

26/59

St"$ct$"a 'enei

Gena atKt la 5"ca"ite2 cKt &i la e$ca"itea"e aceea&i "'ani6a"e 'ene"al7J

#"mt"JARN 5lime"a6a + le'7t$"a c$ $nele

%$>$nit7@iJC$tia TATAATFact"$l 5"teic %5eci!ic -%i'ma1

#$nct$l de %ta"t al t"an%c"i5@iei

7/26/2019 curs 3_2010

27/59

Situl de legare la ribozom secvena specific Shine-Dalgarno

(!!"

#egiunea codant: secvena AA nprotein

punct start al translaiei ($!" punct stop al translaiei ($% $!, UGA)

&unct stop al transcripiei

Structura genei

7/26/2019 curs 3_2010

28/59

St"$ct$"a 'enei

St"$ct$"a 'enei la e$ca"ite - EP 1 in cm5a"a@iec$ 5"ca"itele - #P1

N$ e%te "'ani6at7 n 5e"n#lime"i6a"ea la ca57t$l &i 5liadenila"ea la 0T"an%5"t$l ARNm n a!a"a n$cle$l$i

E!ecte n %ta>ilitatea &i e!icien@a t"an%la@iei#%ed7 int"niMati%a"ea 5ate !i alte"nati37In%$lele C5G n $"$l "e'i$nii 5"mt"S$nt im5licate n metila"e &i a5a"i@ia m$ta@iil"

O"'ani6a"ea >idi"ec@inal7 a

7/26/2019 curs 3_2010

29/59

O"'ani6a"ea >idi"ec@inal7 a'enel" &i 'ene 5a"@ial

%$5"a5$%e

/enomurile simple + a$ den%itate ma"e de'ene2 ele !iind 5a"@ial %$5"a5$%e

e. ( 'en7/2L>2 n mitcnd"iile $mane2 ( 'en7( L> la E. Cli

O"'ani6a"ea >idi"ec@inal7 a

7/26/2019 curs 3_2010

30/59

O"'ani6a"ea >idi"ec@inal7 a'enel" &i 'ene 5a"@ial

%$5"a5$%e

/enele din organismele comple'e + mai 5$@in

a'lme"ate ia" !enmen$l de %$5"a5$ne"e 'enic7 e%tem$lt mai "a"e. n$mai ( 'en7(// L> n 'enm$l n$clea"

$man

Oca6inal2 %e ntKlne%c 'ene !a"te a5"5iate2 $nelea3Knd catenele %e5a"ate n$mai de cKte3a %$te den$cletide H t"an%c"i%e n %en% 5$% 5e caten7.

O"'ani6a"ea

7/26/2019 curs 3_2010

31/59

O"'ani6a"ea>idi"ec@inal7 a 'enel" &i'ene 5a"@ial %$5"a5$%e

"'ani6a"ea 'enic7 >idi"ec@inal7 aare adeseori ncaz!l 'enel" ca"e cdi!ic7 en6ime im5licate n "e5a"a"eaADN

Aglomerrile genice -Cl$%te"+$l 'enic1 - n re"i!nilebo"ate in GC 'enele %$5"a5$%e%

e)% "enele care codific' 45. clasa + localizatecromozon!l 126% rezint' o densitate cresc!t'aro)imativ 6 "ena96#b; => o s!ra!nere "enic'%

O"'ani6a"ea

7/26/2019 curs 3_2010

32/59


Gene n inte"i"$l 'enel"

n ARN mic n$clela"+ "enele - localizate ininterior!l altor "ene+ adesea n interior!l "enelor care

codific' o rotein' asociat' ribozomilor sa! orotein' n!cleolar'%

7/26/2019 curs 3_2010

33/59

'emple de gene localizate )nintronii unor gene mai mari:? 'ena 5ent"$ NF ti5 I -0 'ene inte"ne mici

t"an%c"i%e n %en% 5$%2 in int"n$l = al 'enei 1

? 'ena 5ent"$ !act"$l VIII al ca'$l7"ii - = 'eneinte"ne mici2 n int"n$l == al 'enei 1

? 'ena 5ent"$ "etin>la%tm - %in'$"7 'en7inte"n7 1

O"'ani6a"ea

7/26/2019 curs 3_2010

34/59


Unit7@i de t"an%c"i5@ie 5lici%t"nice

%e ntKlne%c !"ec3ent n 'enm$"ile %im5le

in 'enm$l $man a%emenea $nit7@i %$nt men@inate n'enm$l mitcnd"ial &i n cl$%te"% de 'ene 5ent"$ARN".

n 'enm$l $man n$clea" ei%t7 $nit7@i de t"an%c"i5@ie>ici%t"niceJ+ t"an%c"i5@ia nce5e la ni3el$l $nei 'ene &i

cntin$7 c$ 'ena n3ecinat7 H $n 5"ec$"%" 5"teic ce3a !i $lte"i" cli3at &i 3" "e6$lta 5"teine di!e"ite .

O"'ani6a"ea

7/26/2019 curs 3_2010

35/59


e. an@$"ile A &i B ale in%$linei + de"i3ate dint"+ $nitatede t"an%c"i5@ie >ici%t"nic7 str0ns &nrudite din punct

de vedere funcionalQn alte ca6$"i $nit7@ile de t"an%c"i5@ie >ici%t"nice'ene"ea67proteine cu funcii distincte$

e. 'enele UBA= &i UBA)/ cdi!ic7 $>i$itina &i"e%5ecti3proteinele ribo#omale +12a sau 345 .

Alte 'ene ca"e cdi!ic7 $>i$itina %$nt "'ani6ate ca

%ec3en@e cdante -!7"7 int"ni1 "e5etate n tandem.

7/26/2019 curs 3_2010

36/59

Familii de 'ene

)amiliile de gene rezint' !n '"ad c"e%c$t de%imilit$dine ale %ec3en@el" n$cletidice.ele care codific' roteine ot fi clasificate n f!ncie de

"rad!l i e)tinderea nr!dirii secvenelor ntre membriifamiliei de "ene%

@)ist' variaii - ale e)tinderii secvenelor com!ne

- ale or"aniz'rii membrilor familiilor de "eneM!li membri ot fi non-f!ncionali se!do"ene ifra"mente de "ene; i ot ac!m!la diferene n secvenelen!cleotidice%

7/26/2019 curs 3_2010

37/59

Genele din familia de gene pot fi

organizate n clustere mici, pot fi

larg dispersate sau ambele.

Genele care formeaz familia degene pot fi plasate alturat, n

clustere pe acelai cromozom saulocalizate pe cromozomi diferii:

7/26/2019 curs 3_2010

38/59

Familii de 'ene

a familii de gene organi#ate &ntrun singur cluster

a'r!te rin d!licaii ale "enelor n tandem

Ele 5t !i "'ani6ate a%t!elJ

organizare n tandem:"enele s!ntputernic nruditeddv al%ec3en@iali67"ii &i !$nc@iei.

@)% "ene t% !biA!itin'+ "ene t% . .r etc%;%

clustering apropiat:genele nu sunt repetate chiar n tandemdar s!nt foarte a5"5iatei ot fi "e'late de acee&i "e'i$nede cnt"l% @le rezint' similaritate dar m!lte ot fi

pseudogene%

7/26/2019 curs 3_2010

39/59

a. Familii de gene organizate ntr-un

singur cluster

cluster compus:n unele familii degene, genele nu sunt foarte apropiate iar

cluster-ul poate conine i gene care austructur i funcionalitate diferit!

"#! $omple#ul de gene *+de pecromozomul %p&'!( este dominat de

genele *+ clasele , i ,,, gene carecodific fraciuni ale complementului, daraceste gene sunt separate de genapentru /-hidroilaz!

7/26/2019 curs 3_2010

40/59

Familii de 'ene

b familii de gene organi#ate &n clustere multiple

@le ot fi:

a&e6ate al7t$"at+ e acelai cromozom+ ca rez!ltat al!nei d!licaii recente%

E.: (ene care determin' atrofia m!sc!lar' sinal'%5la%ate 5e = %a$ mai m$lte lca@ii c"m6miale%

E% Bamilia de "ene entr! recetor!l olfactiv >

C00membri+ n este 2# locaii cromozomiale;%

7/26/2019 curs 3_2010

41/59

c$ familii de gene dispersate

(enele din cadr!l !nor familii s!ntdi%5e"%ate 5e di!e"i@i c"m6mi &ia$ %ec3en@e n$cletidice "elati3di!e"ite.

E%: e)ist' este ,0 de loci t%"enele care codific' rod!i imlicai

n hioac!zie%

7/26/2019 curs 3_2010

42/59

Membrii superfamiliilor de genecodific' rod!icare:

%$nt n"$di@i din 5$nct de 3ede"e !$nc@inal nt"+$n%en% 'ene"ala$ ml'ie "ed$%7 5ent"$ $n an$mit %e'mentn$ cdi!ica dmenii 5"teice cn%e"3ate n md

%emni!icati3.

S$5e"!amiliile de 'ene

7/26/2019 curs 3_2010

43/59

Exemple de superfamilii

superfamilia Igeste o familie mare, cuprinde: genele pentru *g,

receptorii celulari +, -A etc. Genele codific produi implicai n

funcionalitatea sistemului imunitar i conindomenii *gli/e!

superfamilia pentru lanuri globiniceJ !amilie mic7ca"e incl$deJ+ 'ene 5ent"$ &i 'l>ine+ 'ene ca"e cdi!ic7 mi'l>ina &i ne$"'l>ina.

7/26/2019 curs 3_2010

44/59

#%e$d'ene

#%e$d'ene+ c5ii t"$ncate ale 'enel"i !"a'mente de

'ene se "'sesc frecvent n familiile de "ene%

Bamiliile de "ene care codific' olietide sa! .-!rirezint' adeseori:

copii defective (pseudogene) ale tuturor secvenelorgenei funcionalecopii defective doar ale secvenelor codantecopii truncate (crora le lipsesc capetele ! sau "!)fragmente interne (uneori doar un singur e#on)

M i l

7/26/2019 curs 3_2010

45/59

Mecani%melee5"e%iei 'enice

E5"e%ia 'enei e%te c"dnat7 la ni3el mlec$la" deinte"3en@ia mai m$lt" %t"$ct$"i &i mecani%me.

EJ 5"ce%$l t"an%c"i5@iei e%te cndi@inat deJ!$nc@inalitatea n"mal7 a 5"mt"$l$ielementele "e'lat"ii din 'en7

int"nica5acitatea de eci6ie a !"a'mentel" de ARNmca5acitatea de a%am>la"e a ARN mat$"n $nele %it$a@ii &i de am5"enta 'enmic7

M i l

7/26/2019 curs 3_2010

46/59

E5"e%ia mnalelic7

#ent"$ ma"itatea 'enel"2 am>ele alele %e e5"im7 lani3el mlec$la".#ent"$ $nele 'ene 5ate a5a"e e5"e%ie mnalelic72mate"n7 5ate"n7 ecl$6ie alelic7H 9emi6i'@ie!$nc@inal7.


7/26/2019 curs 3_2010

47/59

'presia monoalelic poate fi )mprit)n categorii:

In !$nc@ie de "i'inea 5a"ental7 a 'enei !enmen

de am5"enta"e 'enmic7

Inde5endent7 de "i'inea 5a"ental72 5"in "e5"e%ie,ntKm5l7ta"e a $nei alele.

? .'cluderea alelic prin inactivarea unui cromo#om 6la se'ul feminin$

? 7 .'cluderea alelic prin rearan"area ADNului(mecanism &nt0lnit &n sinte#a imunoglobulinelor

? 7 .'cluderea alelic prin mecanisme necunoscute.

7/26/2019 curs 3_2010

48/59

mprenta genomic

5t. ma"itatea >lil" 'enetice nu contea#dac7gena%a$ cromo#omulde!ect e%te m&tenit de la tat %a$mamH e!ect$l !enti5ic !iind acela&i

$nelegene%a$ regiuni cromo#omiale a$ e!ectdi!e"it n !$nc@ie de "i'inea 5a"ental7 a mate"ial$l$i

'enetic

e5"e%ia dei!e"it7 agenein !$nc@ie de "i'ine *8amprentare genomic

7/26/2019 curs 3_2010

49/59

ei%ten@a ace%t$i !enmen demn%t"ea67 c7 n5e"iada em>"ina"7 e%te ne3ie de am>ele alele 5t ca5"ce%$l de de63lta"e %7 !ie n"mal

e5"e%ia !enti5ic7 di!e"it7 cn%t7 nJde>$t 3a"ia>il al >lii -mment c"nl'ic1

eem5leJ + NF2 di%t"!ia mitnic7

Dinten%itate de mani!e%ta"e &i %e3e"itate di!e"it7eem5leJ + NF2 di%t"!ia mitnic7alte %it$a@iiJ + >ala $ntin'tn2 ataie+

telan'iecta6ie

mprenta genomic

M i l

7/26/2019 curs 3_2010

50/59


UNIVERSITATEA DE MEDICIN I FARMACIE

M i l

7/26/2019 curs 3_2010

51/59




2007-2008


M i l

7/26/2019 curs 3_2010

52/59

2007-2008


%d. #"ade"+8illi


M i l

7/26/2019 curs 3_2010

53/59

U S C CV. BABE TIMIOARA



2007-2008



M i l

7/26/2019 curs 3_2010

54/59

V. BABE TIMIOARA



2007-2008


%d. An'elman

Mecani%mele

7/26/2019 curs 3_2010

55/59


Mecani%mele

7/26/2019 curs 3_2010

56/59


7/26/2019 curs 3_2010

57/59

7/26/2019 curs 3_2010

58/59

7/26/2019 curs 3_2010

59/59

curs 3_2010

Documents