EXERCICIS ONLINE DE GENÈTICA

Eric Castañé Isern

2nBAT A – Curs 2012/2013

BIOINFORMÀTICA

• La bioinformàtica és l’àplicació de la informàtica a la resolució de qüestions de biologia.

• Les activitats presentades a continuació estroben a la pàgina web: http://bioinformatica.uab.es

BIOINFORMATICA.UAB.ES

• És una pàgina web de bioinformàtica que conté molta informació relacionada amb el camp de la genètica.

• Tota la informació que conté prové de dues fonts principals:

– http://www.ncbi.nlm.nih.gov/

– http://www.ebi.ac.uk/

• També conté bases de dades de seqüència d’àcids nucleics.

ACTIVITAT 1

BUSCAR INFORMACIÓ D’UNA SEQÜÈNCIA DESCONEGUDA

• La seqüència sobre la qual treballarem és la

següent:

CTTCCTGTCCAATCGCTGCCTCAAGCTGGCTTAAGTCCTGCTGAGATTCAGCAGTTATGGAAAGAAGTGACTGGAGTTCACAGTATGGAAGACAATGGCATTAAACATGGAGGGCTAGACCTCACTACTAACAATTCCTCCTCGACTACCTCCTCCAACACTTCCAAAGCATCACCACCAATAACTCATCATTCCATAGTGAATGGACAGTCTTCAGTTCTAAGTGCAAGACGAGACAGCTCGTCACATGAGGAGACTGGGGCCTCTCACACTCTCTATGGCCATGGAGTTTGCAAATGGCCAGGCTGTGAAAGCATTTGTGAAGATTTTGGACAGTTTTTAAAGCACCTTAACAATGAACACGCATTGGATGACCG

AAGCACTGCTCAGTGTCGAGTGCAAATGCAGGTGGTGCAACAG

A. A QUINA ESPÈCIE PERTANY LA

SEQÜÈNCIA?

• Enganxant la seqüència al programa BLASTn de http://www.ncbi.nlm.nih.gov, obtenint tota la inforamció relacionada amb aquesta freqüència.

• Així, veiem que el fragment presenta el 100% de similitud amb el codi genètincde l’Homo Sapiens.

B. CORRESPON AQUESTA SEQÜÈNCIA A UN GEN O A UNA REGIÓ NO CODIFICANT DEL GENOMA? SI ÉS UN GEN, DE QUIN ES TRACTA?

• Aquesta seqüència correspon a un gen d’Homo Sapiens codificat amb el nom FOXP2.

C. HI HA SEQÜÈNCIES HOMÒLOGUES EN ALTRES ESPÈCIES PROPERES? EN QUINES ESPÈCIES? ANOMENA CINC ESPÈCIES.

• Aquesta seqüència presenta fragments similars en espècies de primats.

• Algunes d’aquestes espècies són: Pongo Pygmaeus, Gorilla Gorilla, Papio Anubis, Macaca Mulatta, i Pan Troglodytes

Pongo Pygmaeus

D. EN QUIN CROMOSOMA ES TROBA AQUEST GEN?

• Introduint el nom del gen en la base de dades Enterz Gen, de: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/gene?db=gene, obtenim:

• Localització: 7q31

• Cromosoma: 7

E. QUINS GENS TÉ AL SEU COSTAT?

• Tal com s’aprecia a la figura, al costat hi té els gens PPP1R2A i MDFIC. També trobem, en un pla diferent: RPL36P13 i MIR3666

F. QUINS EFECTES FENOTÍPICS TÉ LA MUTACIÓ D’AQUEST GEN? CAUSA ALGUNA MALALTIA?

• El gen FOXP2 es manifesta en vàries zones del cervell, contenint informació relacionada amb l’anatomia de la mandíbula i la boca.

• Simon Fisher va descobrir, en uns nens amb dificultats de parla, alteracions en el gen zones del cromosoma 7 (on està FOXP2)

• L’actual hipòtesi sosté que una alteració en aquest gen provocaria dificultats en la parla.

G. EN QUINS PROCESSOS CEL·LULARS ESTÀ IMPLICADA LA PROTEÏNA CODIFICADA PER AQUEST GEN?

• La proteïna que produeix, la qual rep el mateix nom que el gen, és un factor de regulació de la traducció d’altres segments de DNA, exercint de commutador.

• Està implicada, doncs, en el procés de traducció.

ACTIVITAT 2

L’ESTRUCTURA D’UN GENTreballarem amb dues seqüències diferents del

gen vermilion de Drosophila melanogaster.

A. HI HA ALGUNA DIFERÈNCIA ENTRE LES DUES SEQÜÈNCIES? QUIN TIPUS DE DIFERÈNCIA ÉS?

• Les diferències entre les dues seqüències les podem trobar si les introduïm, en format FASTA, al programa ClustaIW del lloc web http://www.ebi.ac.uk.

• No hi ha diferències entre les bases dels fragments de DNA, sinó en el seu tamany:

– Primera seqüència: 2100 bp

– Segona seqüència: 1294 bp

B. PER CADA REGIÓ QUE PRESENTA DIFERÈNCIES, QUINS SÓN ELS DOS PRIMERS I ELS DOS ÚLTIMS NUCLEÒTIDS QUE FALTEN A LA SEQÜÈNCIA MÉS CURTA? CORRESPONEN A ALGUN TIPUS DE SENYAL?

• Primera regió: CC-CG

• Segona - Sisena regió: GT-AG

• Setena regió: GT-GT

• Corresponen a senyals d’inici i finalització de síntesi dels aminoàcids pertanyents a les seqüències.

Observació: les regions no terminals elsmanquen els mateixos dos primers i dos últims nucleòtids del DNA curt.

C. A QUÈ CORRESPONEN AQUESTS FORATS?

• Aquests fragments, tal com podem concloure amb la informació adjacent a la base de dades ClustaIW, corresponen a introns que no participen en la biosíntesi de la proteïna determinada pel gen.

D. QUÈ DIRIES QUE ÉS CADASCUNA DE LES DUES SEQÜÈNCIES?

• La primera seqüència correspondria a una de les cadenes d’un fragment de DNA de la Drosophila.

• La segona seqüència correspondria a la seqüència de triplets que conformen els aminoàcids de la proteïna que sintetitzen.

E. PER QUÈ LA SEQÜÈNCIA 2 NO COMENÇA AMB ELS NUCLEÒTIDS ATG QUE CODIFIQUEN PER L'AMINOÀCID D'INICIACIÓ METIONINA? PER QUÈ NO ACABA AMB UN CODÓ STOP?

• La segona seqüència no conté els triplets d’iniciació ni d’stop perquè aquests només estan en les seqüències de DNA.

• No es transcriuen perquè només indiquen inici i final, no els triplets dels aminoàcids.

F. EN QUIN CROMOSOMA ES TROBA AQUEST GEN?

• Si accedim al lloc web http://flybase.org/ i hi introduïm qualsevol gen de la Drosphila, en aquest cas vermilion, n’obtenim tota la informació pertanyent.

• Aquest gen està el cromosma sexual X

• Locus: X:10818005..10819664

G. QUANTS EXONS TÉ? QUANTS INTRONS TÉ?

• INTRONS: 5

G. QUANTS EXONS TÉ? QUANTS INTRONS TÉ?

• EXONS: 6

H. QUINA ÉS LA FUNCIÓ MOLECULAR DE LA PROTEÏNA QUE CODIFICA AQUEST GEN?

• La seva funció molecular és anàloga a la del triptòfan 2,3-desidrogenasa.

• Determina la pigmentació de cèl·lules de l’ull.

I. EN QUIN PROCÉS BIOLÒGIC ESTÀ IMPLICADA AQUESTA PROTEÏNA?

• El triptòfan 2,3-desidrogenasa catalitza les reaccions d’oxidació. És una oxireductasa.

• Determina el color d’algunes cèl·lules per pigments. (hommocromia)

ACTIVITAT 3

L'ALBINISME DEL FLOQUET DE NEUAccedint a les bases de dades de la pàgina web

http://www.ncbi.nlm.nih.gov d’OMIM, podemcompletar l’activitat relacionada amb

l’albinisme.

A. QUIN ÉS EL GEN RESPONSABLE D'AQUESTA MALALTIA?

• L’albinisme, tal com podem constatar a la web d’OMIM, té llarg llistat de gens responsables d’aquesta alteració.

• Gens OCA: OCA2, OCA1B, OCA1A, OCA3.

• L’albinisme oculocutani està en el gen OCA1A

B. EN QUIN CROMOSOMA ES TROBA?

• Es troba en el cromosma 11

• Locus: 11q14.3

C. ÉS D'HERÈNCIA AUTOSÒMICA O LLIGADA AL SEXE?

• L’albinisme coulocutani és de caràcter autosòmic: es troba en el cromosma X.

• Només l’albinisme ocular, en el gen OSAD, éstà lligat al sexe (cromosoma X)

D. QUANTS CANVIS DE NUCLEÒTID HI HA ENTRE ELS DOS GORIL·LES?

• Les dues seqüències tenen 1590 bp.

• D’aquests 1590 bases de nucleòtids, només hi ha un canvi entre la base 600 i 660.

• Aquesta base que manca pot bloquejar la transcripció d’algun aminoàcid.

E. QUANTS CANVIS D'AMINOÀCIDS HI HA ENTRE ELS DOS GORIL·LES?

• Els aminoàcids d’ambdós goril·les són idèntics

F. PER QUÈ HI HA SEMPRE MENYS CANVIS D'AMINOÀCID QUE DE NUCLEÒTIDS?

• Els aminoàcids es poden constituir amb diferents combinacions de bases de nucleòtids que formen un triplet.

• El canvi d’un dels nucleòtids d’un aminoàcid pot no alterar la seva estructura.

• Per tant, el canvi d’aminoàcids és molt més infreqüent, i greu, que un canvi de nucleòtids.

G. EL FLOQUET TÉ ALGUNA MUTACIÓ EN LA REGIÓ CODIFICANT D'AQUEST GEN QUE EXPLIQUI PER QUÈ L'ENZIM NO ES ACTIU EN LA SEVA PELL?

• La zona de gen codificat correspon al Tytosinase.

• Aquest gen es troba en el cromosma 7, mentre que l’albinisme oculocutani està en el cromosoma 11.

• Per tant, no representa una seqüència de gen que provoqui la mutació del floquet.

H. COM EXPLIQUES QUE EL FLOQUET DE NEU SIGUI ALBÍ, DONCS?

• L’albinisme del floquet de neu, tal com podem concloure al final d’aquesta activitat, no és deguda a cap mutació en els aminoàcids que se sintetitzen del seu material genètic.

• El motiu pot estar en el canvi de nucleòtid del segment 600-660, que pot exercir alguna funció reguladora que impedeixi la correcte transcripció del gen.

FONTS

• http://bioinformatica.uab.es/genetica/pr7/index.htm

• http://www.ebi.ac.uk/

• http://omim.org

• http://www.ncbi.nlm.nih.gov/blast/Blast.cgi?PAGE=Nucleotides&PROGRAM=blastn&MEGABLAST=on&BLAST_PROGRAMS=megaBlast&PAGE_TYPE=BlastSearch&SHOW_DEFAULTS=on

• http://www.ncbi.nlm.nih.gov/gene?db=gene

• http://flybase.org/