GENA

Gena are trei caracteristici de baz: - unitate funcional - unitate mutaional - unitate de recombinare

Visual

Structura genei 5 3 catena sens, codificatoare 3 5 catena antisens, matrice pentru ARNpm

Structura genei Promotorul (200pb)

Unitatea functionala

Terminatorul

PROMOTORUL cutia TATA (Hogness) determina primul nucleotid ce va fi transcris in ARN ; prezinta secven TATAAAA situat la circa 30 pb n amonte de SIT cutia CAAT (5 GGCCCAATCT 3) situat n amonte de caseta TATA (la circa 75 pb de SIT) cutia GC, cu secvena consens GGGCGG situata

la circa 90 p.b. n amonte fa de SIT .

S.I.T 5UTR (untranslated region) conine o secven (prezent la toate genele) 5'-CCAGCCATG-3', codonul iniiator ATG dupa ultimul exon din zona centrala transcrisa a genei exista o secventa 3UTR necodanta (transcrisa dar netranslata) Ea ncepe cu unul din codonii stop (TAA, TAG, TGA) ce reprezint semnalul de oprire a sintezei proteinei. situsul de poliadenilare .

Gene structure

Protein coding sequence 5UTR

3UTR

promotor

exon 1

exon 2

exon n-1

exon n

Pentru ca ARNpm sa devina ARNm: matisare + CAP poliadenilarea capatului 3 acoperirea cu un strat proteic protector

Gene StructureTRANSCRIPTION

5SPLICING

3pre-mRNA

mRNA TRANSLATION AUG - A 1 A n - STOP

protein sequence

protein 3D structure

Unitatea functionala are o structura discontinua, fiind alcatuita din exoni si introni.

EXONI

Numarul exonilor variaza de la o gena la alta (intre 2 si mai mult de 50)

INTRONI

Genes per chromosome

Genele alele sunt situate n aceleai locusuri n perechile de cromosomi omologi unul de la forma printeasc masculin i altul de la cea femenin (cu excepia genotipurilor XY, XO)

INTERACTIUNILE DINTRE GENE

Interactiunea intre genele alele se manifesta prin relatii de dominanta recesivitate codominanta letalitate sau semiletalitate Penetranta reprezinta frecventa de manifestare in fenotip a unei gene dominante.

Trei alele situate pe 9q34 sunt implicate n determinismul genetic al sistemului AB0: A, B i O. A si B sunt codominante A si B sunt dominante fa de 0 Alela 0 este nefuncional, adic nu codific sinteza niciunei glicoziltransferaze.

Interactiunea intre genele nealeleA. Epistazia

Inlantuirea genica (linkage)Gene sintenice = gene cu loci pe acelasi cromozom

A

B

Nr. mare de recombinari (crossing over) Recombinari putine sau absente (valori scazute ale fractiei de recombinare)

A B

Frecventa de recombinare

este raportul intre numarul de descendenti recombinanti si numarul total de descendenti Unitatea de masura a distantei genetice este denumita Morgan1 centiMorgan (cM) = distanta genetica in care se produc recombinari cu o frecventa de 1%

1cM ~ 1.000.000 pb (1.000kb) Ex: un cromozom cu 1-3 recombinri per meioz prezint deci 100-300 cM.

Cum aflam daca 2 gene sunt situate pe acelasi cromozom?

Cromozomi diferiti Acelasi cromozom

= 0.5 < 0.5

Cu cat este < 0,5 cu atat distanta dintre cei 2loci este mai mica.

Recombinarea creeaza noi haplotipuriIntre 2 perechi de gene alele (A/a si B/b) exista 2 posibilitati de dispunere, numite faze de inlantuire: cuplare sau cis ( A si b, respectiv a si B) repulsie sau trans (A si B, respectiv a si b)

A

b A B

a A

B b a b

a

B

DETERMINAREA SEMNIFICAIEI REZULTATELOR ANALIZELOR DE NLNUIRE: SCORUL LODProbabilitatea relativ la o anumit valoare a lui (de ex., 0.1) este egal: probabilitatea datelor dac locii sunt nlnuii la valoarea 0.1 a lui / probabilitatea datelor dac locii sunt nenlnuii = L() /L(0.5) Logaritmul zecimal al probabilitilor relative (deci al raportului de probabilitate) sau scorul LOD simbolizat prin Z(): Z()= log10 [L()/L(0.5)]

Pentru analiza de nlnuire n familiile mici, probalitile se calculeaz pe baza distribuiei binomiale a probabilitii: Z()= log10 [R(1- )NR] / 0.5NR+R, unde R este numrul de recombinani i NR este numrul de nerecombinani. Probabilitatea unei nlnuiri [L()] este egal cu R(1- )NR iar probabilitatea absenei nlnuirii [L(0.5)] este egal cu 0.5NR+R. Dac de ex., din patru descendeni unul singur este recombinant scorul LOD se calculeaz, pe baza formulei de mai sus, n felul urmtor: Z()= log10 [R(1- )NR] / 0.5NR+R = log10 [1(1- )3] / 0.53+1 Pentru o frecven de recombinare =0.1, calculul scorului este: Z(0.10)= log10 [0.101(0.90)3] / 0.54 =0.067 Scorul LOD la =0.5 va fi totdeauna egal cu zero; un scor LOD mai mare dect 0 este o dovad n favoarea nlnuirii, n timp ce un scor LOD mai mic de 0 (deci negativ) pledeaz contra nlnuirii. Cel mai bun scor este dat de valoarea maxim a lui Z.

U.M.F IAI

STRUCTURA GENOMULUI UMANGU = un genom nuclear (complex, 99,5% ADN) +un genom mitocondrial (simplu i mic, 0,5%).

25.000 gene

Caracteristici

Genom nuclear

Genom mitocondrial

Mrime

3200 Mb

16,6 Kb

Numr de molecule de ADN diferite Asocierea cu proteine Procentul de ADN codant Numr de gene

23 (la celulele XX) sau 24 (la celulele XY) Mai multe clase de histone i proteine nehistonice 10 % 35.000 gene

O molecul circular de ADN

Neasociat cu proteine 97 %

13 gene codific polipeptide,22 ARNt i 2 pt ARNr37gene (28-H, 9-L) Abseni Exclusiv matern

Introni Ereditate

Prezeni n cele mai multe gene Mendeliana pentru genele de pe autosomi i cromosomul X; paternal pentru secvenele de pe Y

U.M.F IAI

GENOMUL MITOCONDRIAL ADNmt cteva mii de copii per celul = 0,5% Genomul mitocondrial difer de genomul nuclear: mic (16.569 pb); circular; neasociat cu proteine; fr ADN repetitiv; compact: 97%=secvene codante

37 de gene:

Cele dou catene ale ADN mitocondrial au o compoziie bazic diferit: o caten "grea" (H) este mai bogat n guanin iar cealalt caten "uoar" (L) n citozin. ntr-o mic regiune, bucla D, ADN este alctuit din trei catene, prin sinteza unei piese scurte adiionale la catena H, cunoscut ca ADN 7S.

Codul genetic mitocondrial difer puin decel nuclear

contigue, fr introni.

TRANSPOZONIILa om elementele transpozabile sunt de tip: transpozoni, secvene de ADN copiate prin transpoziie mediat de ADN retrotranspozoni, la care transpoziia este realizat prin intermediul ARN

Secventa de inserat (IS) este flancata de 9 13 pb, repetitii inversate Repetitiile directe si inverse/inversate indica prezenta elementelor genetice mobile Secventa de inserat contine: -o regiune unica codanta pt. enzima transpozaza si -o zona centrala ce poate fi utilizata ca marker genetic

Integration of IS element in chromosomal DNA.

Transpozaza (se leaga de capetele transpozonului original,le sectioneaza si alipeste Tn in alt loc al genomului) ADN polimeraza umple golurile dintre capetele ramase lipicioase ADN ligaza inchide scheletul glucidofosforic

TRANSPOZONII (Tn)

comporta 2 tipuri de transpozitii: replicative si non - replicative

1. Tn original ramane la locul sau, se copiaza,iar copia este inserata la alt nivel creste nr.de copii ale Tn in genom;

Mecanism: copy - paste

Transpozitie replicativa (Copy-and-paste) Elementul transpozabil este copiat; copia se insera in segmentul cromozomial tinta.

Element transpozabil Replicare

Segm.tinta Integrare

Donor

Recipient

Transpozitia conservativa (Cut-and-paste) Elementul se muta prin excizie si integrare. Tn insusi ca entitate fizica se muta direct pe alt situs

Element transpozabil

Segment tinta Excisie & Integrare

Donor

Recipient

Retrotranspozitia apare cel mai frecvent laom 1. ADN-ul elementului mobil este transcris in RNA. 2. ARN-ul este revers-transcris in cDNA, care este apoi inserat in segmentul cromozomial acceptor.

Transcriere RNA

Target

Revers transcrierecDNA Integrare

Donor

Retrotranspozonii: elemente transpozabile a caror mobilitate este ARN-mediata

Reverse transcriptase encoded by the LINE-1 element

Little Alberts 6-34 Garland

Exista 3 clase importante de retrotranspozoni la mamifere: Retrovirusurile endogene au secvente asemanatoare retrovirusurilor, dar nu pot infecta celule noi avand actiune limitata la un singur genom; au revers-transcriptaza si LTR Retrotranspozonii nevirali, fara 3LTR (long terminal repeats), au revers-transcriptaza fiind capabili de transpozitie independenta Retro-pseudogenele = pseudeogene procesate, fara revers-transcriptaza, nu transpozeaza independent; sunt de 2 tipuri: - cu nr.redus de copii (LINEs) - cu nr. inalt de copii: SINEs; Ex. fam. Alu

Insusiri legate de functia genelor

Specificitatea ordonarea particulara a nucleotidelor pe o anumita secventa din structura primara a moleculei de AND

Pleiotropiaex: sindromul Marfan),

Expresivitatea polidactilie, sindactilie si adactilie, aceste deformatii sunt printre cele mai intalnite anormalitati congenitale.

Poligenia n cazul nlimii, greutii, inteligenei, culorii pielii si ochilor.

Exista boli sau malformatii congenitale determinate poligenic. Ex, spina bifida, luxatia congenitala de sold(displazia congenitala a articulatiei coxo-femurale) , diabetul zaharat, ulcerul duodenal etc.