1. Los ARNs de simple cadena pueden plegarse formando estructuras complejas
Estructuras secundarias más frecuentes
Ribozimas y Epigenética
Genética I
1er Cuat 2010
Los ARNs de simple cadena pueden plegarse formando estructuras complejas
La especificidad se puede modificar a gusto…..
Robinson R (2004) RNAi Therapeutics: How Likely, How Soon? PLoS Biol 2(1): e28

2. La parte funcional del ribosoma ES
FUNDAMENTALMENTE UNA RIBOZIMA
La estructura tridimensional de la subunidad mayor
Ribozimas (50S) del ribosoma bacteriano en 2000 mostró que la
formación de las uniones peptídicas entre aminoácidos
en la cadena polipeptídica naciente es catalizada por el
Molécula de ARN que cataliza una reacción química. ARN de 23S cumpliendo las 31 proteínas la función de
Muchas de las ribozimas naturales catalizan su propio mantener la estructura terciaria (espacial) necesaria.
clivaje.
Han sido definidas como falsas enzimas dado que las
mismas no permanecen inalteradas o recuperan su
estructura molecular después de la reacción (Hay un sólo
ciclo de reacción). Estructura de la
subunidad mayor de
Las versiones sintéticas son más parecidas a las enzimas rRNAs bacteriana
verdaderas y en algunos casos, como la Ribonucleasa P, la determinada por
crystalografía de
actividad catalítica del ARN puede observarse in vitro, en rayos X
ausencia de proteína, promoviendo varios ciclos de
reacción
También el ADN puede tener este tipo de actividad y se las rRNAs (5S and 23S) en gris
proteinas (27 de las 31) in oro.
llama deoxiribozimas
RNase P
Viroides: organismos “sin genes”
Ubicua: bacterias, eubacterias, mamíferos
Función: procesa 5´ del precursor del t-RNA Potato Spindle Tuber Viroid
En Euca, transcripcion polIII dependiente
Rnasa P bacteriana: puede catalizar varios
ciclos de clivaje independiente de la porción
proteica
Son patógenos de plantas, pero el HDV
RNAsa P euca: también puede actuar libre de que infecta humanos es similar
proteína, pero con una eficiencia varios
órdenes inferior a la bacteriana
tRNA sustrato

3. An alcohol dehydrogenase ribozyme
Replicación por
RNApolII u otras (NAD+)‐dependent redox‐active RNAs
RNApol DNA
dependientes
Autoclivaje por
ribozima con
estructura de
martillo,
“Hammerhead
ribozyme”
Tsukiji S, Pattnaik SB, Suga H. An alcohol dehydrogenase ribozyme Nat Struct Biol 2003 10:713
¿Qué significa epigenética?
Epi: por sobre
Por sobre la genética mendeliana
Son los cambios que se heredan durante la mitosis o meiosis y que no
pueden ser explicados por cambios en la secuencia de ADN
Russo, Martienssen, and Riggs 1996
La suma de todos los mecanismos necesarios para que se lleve a cabo
el programa de desarrollo
Robin Holliday 2006
El genotipo no necesariamente predice el fenotipo

4. ¿Por qué es importante estudiar epigenética?
Parece ser la causa de un número importante de enfermedades
humanas
Las excepciones a la genética mendeliana revelan nuevos
mecanismos que pasaron inadvertidos
Es una nueva visión de la regulación génica que permite la influencia
del ambiente
Mecanismos moleculares que producen cambios epigenético
Metilación
del DNA Interacciones entre
RNA de cromosomas
Modificación de interferencia
la cromatina
Imprinting
Gen X Gen X
Secuencia WT Secuencia WT
Expresión correcta Expresión anómala

5. La metilación se mantiene
durante la replicación del
Metilación del ADN ADN
• En mamíferos, el ~1% del DNA está metilado en el carbono 5 del anillo
pirimidínico de la citosina (5-metilcitosina).
• Es más frecuente en los dinucleótidos 5’-CpG-3’(~70% de todos los
CpGs).
• En general, los CpGs están subrepresentados
Islas CpG
• Regiones de 500-1 kb de contenido G+C mayor al del promedio del
genoma.
• Sufren poca metilación.
• El ~ 60% de los promotores de mamíferos (RNA Pol II ) se encuentran en
las islas CpG.
Las histonas modificadas controlan la expresión génica
Los activadores reclutan acetilasas (HAC) y los represores,
deacetilasas (HDAC)

6. La pérdida de la fosforilación de la Ser 10 de la H3 causa La metilación de las histonas y del DNA están conectados
condensación de los cromosomas en Drosophila
Cepas de Neurospora deficientes en la metilación de la Lys9
de la H3, tienen hypometilado el DNA
El gen de Arabidopsis KRYPTONYTE, que codifica para una
metilasa la Lys9 de la H3 pierde las metilaciones en la C de
los trinucleótidos CpNpG
La heterocromatinización puede propagarse Su(VAR) y E(VAR) Supresores y Enhancers de la “variegation”
Position effect variegation Screening genético
Permitió la caracterización de los genes del PcG (Polycomb
Group)
Algunos codifican para metilasas de histonas
Su efecto es epigenético porque la represión de la transcripción
es estable aún después de desaparecida la señal que la originó

7. Epigenética: Silenciamiento o interferencia (iRNA)
La proteina HP es importante para el mantenimiento de la Un poco de historia reciente
heterocromatina
La proteina HP se encuentra en organismos distantes como plantas y animales

8. Gene silencing in plants.
LB p 35S GFP intron PFG RB LB p 35S GFP RB
Transcription Transcription
Poly A
GFP intron Poly A
PFG
CAP GFP
CAP
gene silencing Translation
DICER mRNA degradation
GFP
CAP
PFG RISC
Poly A
GFP
Poly A CAP
ER
DIC
Poly A
CAP
No Fluorescence
C
RIS
Fluorescence
Heterocromatinización mediada por siRNA Generación de
microRNAs
siRNAs en plantas

9. RNAi es una poderosa herramienta RNAi es una poderosa herramienta
En C. elegans es muy fácil de usar
Pronúcleos no migran, por inactivación de un
gen involucrado en la división celular
Genoma vs Epigenoma Fenómenos de compensación de dosis
Son fenómenos epigenéticos
Inactivación del X en mamíferos
En aves ZW son hembras y
ZZ son machos

10. El estudio de translocaciones cromosómicas permitieron identificar al
Locus Xic
Regla: n-1
Xic=X inactivation Center
Codifica p/ Xist (RNA)
Xist se expresa en el
cromosoma silenciado

12. El imprinting como fenómeno epigenético
Impronta Genética o “imprinting”
El proceso empieza en las gametas el epi‐“alelo” destinado a
inactivarse (según el gen es paterno o materno) se “marca” por
metilación del promotor lo que imposibilita la unión de factores de
transcripción
Figure 7-82 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)

13. La metilación del ADN causa el inprinting o impronta
¿Es importante el imprinting?
La herencia intencional (en ratones) o accidental (en
humanos) de 2 copias de un cromosoma en particular de
uno de los padres y ninguno del otro es usualmente fatal
(aunque haya una copia completa del genoma) o produce
serios defectos en el desarrollo.
Por ejemplo, la falla en la herencia del cromosoma 15, de
origen paterno, produce el síndrome de Prader‐Willi. Si es
de origen materno causa el síndrome de Angelman.
Fallas de imprinting en células somáticas puede derivar
en cáncer como el tumor de Wilms en el cual ambas
copias del gen Igf2 se expresan.
Casos en seres humanos Impronta y Antioncogenes
Síndrome de Síndrome de Cánceres infantiles...
Prader-Willi Angelman
-Risa excesiva
-Retardo mental -Microcefalia
Cromosoma 11
-Obesidad extrema -Retraso intelectual y
-Baja estatura motor
-Manos y pies pequeños
pequeñ -Dificultad del
lenguaje
X
Gen Rd
Supresor de
Ambas copias Ambas copias
X
tumor
del fueron del fueron
heredadas de la Cromosoma heredadas del
madre Rabdo-mio-sarcoma-embrional
15 padre

14. Los priones como fenómeno epigenético
¿relacionado con el silenciamiento El caso de psi en levaduras
transcripcional?
Si bien la señal de impronta epigenética es la
metilación, el mantenimiento de la impronta requiere
la producción de RNA (lo que lo convierte en un caso
de silenciamiento génico)
Priones en mamíferos