Noticias es 68_1308652984
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De la Biología Molecular a laBiomedicina
Margarita SalasCentro de Biología Molecular Severo Ochoa
(CSIC–UAM)
Premio Syva 2011
León, 31 de Mayo de 2011
o
1944 - Avery, McLeod y McCarthy demostraron que el DNA es el “principio transformante” en pneumocco (el material genético)
Propuesto por Propuesto por James WatsonJames Watson y y Francis CrickFrancis Crick en 1953 en 1953Basado en datos de difracciBasado en datos de difraccióón de rayos X n de rayos X y estudios de la composiciy estudios de la composicióón qun quíímica del mica del DNADNA
El DNA es una doble hEl DNA es una doble héélicelice
Rosalind Elsie Franklin
• Londres,1920-1957
Una fotografía importante
• Cristalografía de rayos X del DNA B obtenida por Rosalind Franklin
• De esta foto se obtuvieron datos cruciales para proponer la estructura en doble hélice del DNA
Reglas de ChargafReglas de Chargaf [A] = [T] y [C] = [G][A] = [T] y [C] = [G]
Apareamiento de bases complementariasApareamiento de bases complementarias
Estructura del DNAEstructura del DNA
• Vuelta completa de hVuelta completa de héélicelice (360°) es (360°) es 3.4 nm3.4 nm
• bases espaciadas bases espaciadas .34nm.34nm• 10 bases/vuelta10 bases/vuelta
Modelo de Watson-Crick de replicación Modelo de Watson-Crick de replicación
1955: Arthur Kornberg
Descubrió la primera DNA polimerasa en Escherichia colicon la que sintetizó por primera vez ácido desoxiribonu- cleico en el tubo de ensayo
1959: Arthur Kornberg (Stanford University) & Severo Ochoa (NYU)
Central Dogma of Biology
SEVERO OCHOA (1905-1993)
Premio Nobel 1959
Descubrió la Polinucleótido fosforilasa: sintetizó por primera vez ácido ribonucleico en el tubo de ensayo
Código genético
Algunas contribuciones de la Biotecnología
– Sector farmacéutico: Insulina, hormona de crecimiento,interferones, vacunas, etc
– Sector medioambiental: Bacterias modificadas parabiodegradar compuestos tóxicos
– Sector agrícola: Plantas transgénicas resistentesa insectos, virus, suelos salinos, etc.
ALGUNOS GENOMAS SECUENCIADOS
Eucariotas
Saccharomyces cerevisiaeArabidopsis thalianaOryza sativaPlasmodium falciparumAnopheles gambiaeTrypanosoma bruceiTrypanosoma cruziLeishmania majorDrosophila melanogasterCaenorhabditis elegansFugu rubripesGallus gallusMus musculusRattus norvegicusPan troglodytesHomo sapiens
Procariotas
Escherichia coliBacillus subtilisBacillus anthracisBorrelia burgdorferiChlamydia trachomatisClostridium perfringensHaemophilus influenzaeHelicobacter pyloriMycobacterium lepraeMycobacterium tuberculosisNeisseria meningitidisSalmonella entericaSalmonella typhiStaphylococcus aureusStreptpcoccus pneumoniaeVibrio choleraeYersinia pestis
14000
30-40000
19000
26000
60004000
Genes
Genome(Mb)
4,6 12,1 125 97 180 3200
Estructura estándar de un gen
Procesamiento del mRNA
A. RNA editing
B. Alternative splicing
"Tout ce qui est vrai pour le Colibacille est vrai pour l'éléphant"
Jacque Monod (1972) 1965 Nobel laureate
• Are we ‘just’ E. coli, except more so?
Humanos y Chimpancés
Homo sapiens 99.9% idénticosHomo sapiens y Pan troglodytes 99.0% idénticos
Qué nos dice el genoma?
• ~ el mismo tamaño (3.200 millones de nucleotidos)• ~el mismo número de genes (~25.000)• ~los mismos genes
Todavía no mucho…
Expresión de genes
Hipótesis: No son las diferencias estructurales de las proteinas, sino las diferencias en su expresión entre los humanos y los chimpancés lo que da cuenta de nuestra “humanidad.”
Telómeros y Telomerasa
1. Los extremos de los cromosomas eucarióticos tienen miles de copias de una secuencia de DNA de 6 nucleótidos (telómeros).
2. Telomerasa, enzima que cataliza la adición de nuevas secuencias repetidas.
3. La ausencia o la mutación de la telomerasa produce acortamiento del cromosoma y división celular limitada.
SNPs
• Los polimorfismos de un solo nucleótido (SNPs) representan el tipo de variación más frecuente en el DNA de los humanos.
• Ocurren con una frecuencia de 1 por cada 1000 nucleótidos
y tienen una gran importancia en el fenotipo. Cambio sinónimo: TTA (Leu) a TTG (Leu) Cambio no sinónimo: TTA (Leu) a TTT (Phe)
Breast and ovarian cancerBurkitt lymphomaChronic myeloid leukemiaColon cancerLung cancerMalignant melanomaMultiple endocrine neoplasiaNeurofibromatosisp53 tumor suppressorPancreatic cancerProstate cancerRas oncogeneRB: retinoblastomavon Hippel-Lindau syndrome
AsthmaAutoimmune polyglandular syndromeCrohn's diseaseDiGeorge syndromeFamilial Mediterranean feverImmunodeficiency with Hyper-IgMSevere combined immunodeficiency
Alzheimer diseaseAmyotrophic lateral sclerosisAngelman syndromeCharcot-Marie-Tooth diseaseEpilepsyEssential tremorFragile X syndromeFriedreich's ataxiaHuntington diseaseNiemann-Pick diseaseParkinson diseasePrader-Willi syndromeRett syndromeSpinocerebellar atrophyWilliams syndrome
BIOMEDICINA
- La mayoría de enfermedades tienen alguna base genética
- Algunas son monogénicas: unas 1500 asociadas a genes de secuencia conocida
- Otras, las más comunes (cáncer, obesidad, cardiopatías)dependen de más de un gen y el medio ambiente desempeña un importante papel
El conocimiento de los genes implicados en la enfermedad, de sus mecanismosde control y del efecto de los SNPs y mutaciones permitirá:
1. DIAGNOSTICO: tests genéticos para detectar predisposición a enfermedades
2. PREVENCION: Evitar la exposición a factores ambientales que favorezcanla aparición de enfermedades. Evaluación de riesgos por exposición a contaminantes, agentes químicos o radiaciones.
3. TERAPEUTICA:
- Terapia génica- Farmacogenómica: drogas personalizadas. Diseño de medicamentosespecíficos para un patrón genético determinado. Reducción de losefectos secundarios al conocer la capacidad genética del pacientepara asimilarlos.
Genómica ComparadaHumanos vs. Roedores
La mutación c-kit de humanos y ratones tiene fenotipos similares Puede observarse el mismo tipo de hipopigmentación en ambos organismos
Por tanto los ratones son buenos modelos para estudiar enfermedades humanas