Recombinacion-transposicion

8/9/2019 Recombinacion-transposicion

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PROCESOS DE REACOMODAMIENTO DE GENES: RECOMBINACION Y

TRANSPOSICION.

Estas reacciones involucran a dos moleculas de ADN, o a dos regiones de una misma

mo cu a e . am n ocurren en mo cu as e up ex v rus .

1) Recombinacin homloga o general: Ocurre mediante el intercambio de hebras entre

molculas de ADN con largas regiones de secuencia similar (homlogas). Resulta en nuevas

molculas de ADN

- Mezcla de genes durante la meiosis en eucariotes (crosssing over) o luego de conjugacin

en procariotes

-

2) Recombinacin entre sitios especficos: Involucra intercambio de hebras entre secuencias

especficas que incluyen un corto trecho de homologa. Puede resultar en:

a) Integracin de una molcula de ADN en otra

b) Delecin de un segmento de una molcula de ADN

c) Inversin de un segmento dentro de una molcula de ADN

3) Transposicin: Migracin de un segmento de ADN de una molcula a otra o entre dos

sitios de la misma molcula. Puede ocurrir por recombinacin entre sitios especficos, por

mecanismos que no requieren homologa en la secuencia del ADN o a travs de

intermediarios de ARN (retrotransposicin). Los elementos genticos de alta movilidad se

conocen como transposones (o retrotransposones).


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a) Dos molculas de ADN

du lex se alinean en

Mecanismo de recombinacin homloga (Modelo de Holloway)

regiones homlogas

b) Una hebra es cortada en

cada duplex

c Las hebras cortadas son

intercambiadas entre los

duplex

d) El intercambio contina

mi racin de la

ramificacin)

e) Los cortes son ligados (intermediario de Holliday)

f) Otra vista del intermediario

observa por la rotacin de la parte inferior de la

estructura

h e i) El intermediario puede ser resuelto de dos

maneras: or un corte horizontal o un corte vertical.

j) El producto del corte horizontal resulta slo en un

intercambio de hebras localizado en una regin

generalmente pequea

k El corte vertical or otro lado resulta en el

intercambio de regiones enteras entre ambas

molculas de ADN. Los genomas se recombinaron


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Varias enzimas

catalizan la

recom nac n

general en E. Coli.

El proceso requiere

del corte li ado

de dos hebras, y

del intercambio de

hebras entre duplex

a pro e na ec es

responsable de la generacin de

ADN de simple hebra para la

recombinacin


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La protena Rec A promueve el intercambio de hebras entre

las molculas de ADN homlogas

Rec A puede producir la asimilacin de una hebra simple en un

du lex siem re ue una de las molculas reaccionantes ten a unextremo libre (abajo)

Rec A puede mediar el intercambio de hebras entre un duplex

parcial y un duplex entero. Esto genera la estructura del

intermediario de recombinacin o unin de Hollida a la derecha

Una estructura de triple hebra es intermediaria en el intercambio catalizado por Rec A


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Ruv AB es un complejo asimtrico que promueve la migracin de la ramificacin

en la unin de Holliday

En la ltima etapa, Ruv C se encarga de clivar el intermediario de Hollyday


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En levaduras, la generacin de

ADN de hebra simple para la

recombinacin involucra el

c va e e am as e ras por

Sp11, la que quedatransitoriamente unida por

.


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La conversin de genes ocurre por un

roceso de recombinacin


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Rec A tambin regula la transcrip-

cin de genes para la reparacin

En presencia de ssADN, recA

activa la autoprotelisis del

represor transcripcional lexA


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Si el dao es

,bacterias pueden hacer

sntesis de ADN

trans es n


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En bacterias, la replicacin se detiene sobre la hebra molde daada, pero contina sobre

la otra hebra. Dependiendo del dao, la reparacin puede hacerse por un mecanismo

recombinacional o un mecanismo sujeto a errores


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Modelos de reparacin

recombinatorial de daosbrechas en el ADN que

detienen la maquinaria


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Las enzimas que catalizan la recombinacin general pueden

catalizar todas las eta as de recombinacin necesarias en lareparacin de ADN daado


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Reparacin de daos que

involucran a ambas hebras

del ADN en eucariotes.

Reparacin de una

brecha en la doble hebraEl dao produce la activacin

de ATM (ataxia-telangiectasia

mutated) quinasa, lo que

de ADN por un

mecanismo

recombinacionalresu ta en a induccin de a

expresin de las protenasintervinientes en los

(izquierda) o por la

unin de los extremos

sujeta a errores (debajo)


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Recombinacin entre sitios especficosSecuencias repetidas: El resultado de recombinacin entre secuencias repetidas en una

misma molcula de ADN depende de la orientacin relativa de las mismas, resultando

en la delecin o la inversin del fragmento que queda entre las repeticiones

- El proceso inverso al de la izquierda resulta en la integracin de una molcula de

ADN circular en una lineal dejando las repeticiones directas de las secuenciashomlogas


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La recombinacin entre secuencias homlogas de regiones diferentes de

cromosomas hermanos (crossing over desigual) resulta en la duplicacin o la

delecin de un segmento de ADN

Por crossing-over desigual se

ori inaron al unos defectos

genticos

Una de las causas de la

origin por un error en el

crossing over en alguna meiosis

ocurrida muchas generaciones

atrs.


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Elementos genticos mviles en bacterias:

Tipo Tamao (Kb) Caractersticas .

agos sog n cosLambda 48 Algunos llevan genes bacterianos adems de los virales

Mu 38 Todos llevan fragmentos del genoma bacteriano

Plsmidos: molculas de ADN circular con origen de replicacin (replicacin autnoma)

ac or er a on ere mascu n a , ransm s e por con ugac n

Factor F >100 Llevan genes bacterianos, adems del factor FFactor R (resistencia) 4-117 Llevan genes de resistencia a drogas y antibiticos, algunos

tienen genes F

ac ores co c nog n cos - evan genes para pro uc r co c na una ox na , pue en

tener genes F.

Secuencias de insercin (IS) 0,8-1,4 Genes flanqueados por estas secuencias constituyen

transposones. Son ltamente mviles y pueden ser transpuestos

Mecanismos de transposicin o integracin:

Tipo Caractersticas Enzimas requeridas EjemplosConservativo Sin duplicaci n de secuencia blanco Integrasas, (Escionasas) fago lambda, episomas

No replicativo Duplicacin de secuencia blanco Transposasa IS, Tn10, Tn5

Replicativo Duplicacin de secuencia blanco Transposasa y resolvasa fago Mu, TnA.

Retrotransposicin Via ARN Retrotranscriptasa Retrovirus, retroposones

Recombinacin Intercambio de hebras entre regio- Sistema de recombinacin Sec. repetitivas (Alu, LINES, SINES)


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- La transposicin conservativa involucra el

Mecanismos generales de transposicin

nucleotdicos

- La transposicin no replicativa deja una

brecha en el donor cuando el transposn se

Transposicin conservativa

mueve a receptor. sta rec a pue e ser

letal si no es reparada. El sitio blanco delreceptor es duplicado

- La trans osicin re licativa crea una co ia

del transposn, la que se inserta en el sitio

receptor. No hay cambios en el donor y el

sitio blanco del donor es duplicado

Transposicin no replicativa Transposicin replicativa


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Integracin conservativa de fago lambda en cromosomas bacterianos


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Mecanismos de transposicin replicativa y no

replicativa. Transposasas y resolvasas

Una estructura entrecruzada formada por la transposasa es

un intermediario comn para los mecanismos replicativo y

no replicativo. El mecanismo replicativo necesita de una

segunda enzima, la resolvasa


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Movilizacin de genes bacterianos por plsmidos.

Importancia para la transferencia de resistencia a drogas y antibiticos

transferencia de ADN por conjugacin desde la

bacteria que lo contiene (F+) a una aceptora (F-).

Una hebra del plsmido es cortada y es desplazada

por la sntesis de una nueva. La hebra desplazada

ingresa a la otra clula y alli es usada como molde

para la sntesis de la hebra complementaria. Labacteria aceptora (inicialmente F-) se convierte en F+

con capacidad donante.

Eventualmente (1 en 105/generacin), un factor F puede integrarse al cromosoma bacteriano generando un

cromosoma Hfr transferible por conjugacin. El cromosoma Hfr transferido puede recombinarse con el cromosoma

.

Con la misma frecuencia que la integracin, el factor F puede ser escindido del cromosoma Hfr. La escicin puede

ocurrir en sitios diferentes de la integracin resultando en un plsmido (F) con genes del cromosoma bacteriano. Latransferencia de F transforma a la clula receptora en diploidea en esos genes.


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La resistencia a mltiples antibiticos se debe a

plsmidos con factor R. Algunos tienen adems los

genes de transferencia (factor RTF) que les

permiten transferir la resistencia por conjugacin.

Estos pueden ser transferidos an entre bacterias de

.

separados por secuencias de insercin (IS)

Otros pequeos plsmidos con genes R carecen de genes RTF, pero pueden contener

trans osones sim les IS lo ue les ermite una alta frecuencia de trans osicin a lsmidos

o al cromosoma bacteriano. Varios de estos plsmidos pueden integrarse con factores F (o

genes RTF) para dar factores R infecciosos y con resistencia a mltiples antibiticos.


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TRANSPOSONES

Las secuencias de insercin (IS) son transposones simples con repeticiones terminales

invertidas. Su insercin genera la repeticin directa del sitio blanco

Transposones simples (solo tienen genes para enzimas que catalizan la transposicin)Algunos pueden tener genes no funcionales, pero an as pueden llegar a ser reconocidos como sustratos por

enzimas producidas por transposones vecinos

Tipo Sitio blanco Rep. Inv. Longitud totalIS1 9 pb 23 pb 768 pb

IS2 5 pb 41 pb 1327 pb

IS4 11-13 pb 18 pb 1428 pb

IS5 4 pb 16 pb 1195 pb

IS10R 9 pb 22 pb 1329 pb

IS50 9 pb 9 pb 1531 pbIS903 9 pb 18 pb 1057 pb


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Los transposones compuestos estn formados por

mdulos IS a ambos lados de genes marcadores

(para toxinas, resistencia a drogas o antibiticos)

Si un transposn compuesto es parte

de una pequea molcula circular, hay

dos posibilidades de movilizacin

_

Tn903 IS903 funcional kanR IS903funcional

Tn10 IS10 no funcionaltetR

IS10 funcionalTn5 IS50 no funcional kanR IS50 funcional


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Transposicin por retrotranscripcin

Estructura

comparativa de

retroposones y

retrovirus

Retroposones: Son los elementostransponibles ms comunes en eucariotes

Superfamilia viral Superfamilia no viral

Tipos Ty (S. Cerevisiae) SINES / repeticiones Alu

Comunes Copia (D. melanogaster) Pseudogenes procesados de

Pseudogenes procesados de

transcriptos de ARNpol II

Genes Retrotranscriptasa y/o integrasa Ninguno o que no cofifican ARNm

Otras ORF

Sitio blanco 4-6 pb 7-21 pb

Organizacin Pueden contener intrones Sin intrones


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La transposicin de los retroposones

requiere de las enzimas retrovirales

retrotranscriptasa e integrasa


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Retrotransposicin de

Pseudogenes procesados: La retrotransposicin de

transcriptos de ARN pol II resulta en elementos

inactivos por carecer de promotores, pero algunos

de ARN pol III pueden ser activos por tener

promotores internos


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Mecanismo de la

retrotranscripcin


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La transposicin juega un rol importante en la evolucin permitiendo

el intercambio de exones entre genes


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Muchos proto oncogenes son activados por reordenamiento genmico: a) Insercin de retroposones o


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Muchos proto-oncogenes son activados por reordenamiento genmico: a) Insercin de retroposones o

retrovirus sin oncogenes (c-myc, c-erbB, c-myb, c-mos, c-H-ras, c-raf), b) Translocacin cromosmica

(c-myc, c-abl), c) Amplificacin (c-myc)

Trans osicin ro ramada: Desarrollo en lantas insectos mamferos sistema immunitario .Cambio de expresin de antgenos en parsitos (Tripanosomas) y bacterias (Salmonella)

Un segmento de ADNes invertido en la

regu ac n e a

expresin de los genes

de flagelinas enSalmonella

R bi i


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Recombinacin

programada en el

desarrollo del sistema

inmune

~3000 cadenas livianas son

generadas que se combinarn

con ~5000 cadenas pesadas


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Mecanismo de recombinacin

entre los segmentos V y J

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