El siguiente es un estudio de caso ficticio basado en un creciente cuerpo de literatura (ver citas a continuación).
Descripción general del caso : Julie recibió un trasplante de células de médula ósea para tratar su mieloma y reemplazar sus glóbulos blancos con los de su donante. Varias semanas después de este proceso, Julie notó un bulto dentro de su boca e inmediatamente fue a su médico, quien inmediatamente realizó una biopsia de su lesión. Las pruebas de patología en su tejido indicaron que había células cancerosas presentes, y su médico inmediatamente le recomendó un análisis de ADN para guiar su tratamiento. Debido a que las células pueden variar dentro de una lesión, con células normales y cancerosas mezcladas en los materiales de la biopsia, la hibridación se realizó con ARN obtenido de extractos de células individuales y proteínas codificantes de ADN que a menudo se encuentran alteradas en el tipo de cáncer detectado por la patología. Se seleccionaron cuatro células de Julie para este análisis: dos células tumorales, tejido epidérmico (piel) y glóbulos blancos. El ADN de 4 genes diferentes se utilizó en el experimento (enumerado en la parte superior de la imagen a continuación como 1-4):
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Hemos visto cómo se empaqueta el ADN en las células eucariotas, pero hemos hablado sobre el ADN como si fuera una entidad constante. Pero, de hecho, las secuencias de ADN cambian con el tiempo, y pueden cambiar muy significativamente. El ADN en cada una de nuestras células es probablemente diferente, porque se han producido este tipo de cambios.
Estas alteraciones no están diseñadas, pero ocurren en cambios de un solo par de bases o en segmentos pequeños, debido a los errores en la replicación, la copia de ADN, o porque de daño al ADN que escapa a nuestros muchos procesos de reparación. Más sobre eso más tarde. Hay cambios que ocurren accidentalmente, por ejemplo, exposición a irradiación de luz UV o en respuesta a las condiciones ambientales. Un ejemplo de esto último son ciertos tipos de contaminantes en el medio ambiente que son cancerígenos o mutagénicos que impactan la base del ADN, la estructura o la estructura general del ADN, El enlace fosfodiéster. También se producen movimientos de ADN a gran escala, a veces por errores. o obtenido por entidades específicas que se incorporan en el ADN llamados elementos transponibles que se mueven solos y llevar genes con ellos. Y hablaremos más adelante sobre estos elementos. Los transposones en general han tenido un efecto significativo sobre la secuencia de ADN. Los procesos de duplicación y divergencia. son muy importantes, porque estos mecanismos proporcionan Una forma de generar nuevas funciones. La duplicación de genes, por ejemplo, ocurre casi al azar, y por lo tanto el ADN sufre cambios en uno o ambos de los elementos genómicos que resultan, que a su vez dar divergencia en la función. El nucleosoma es la unidad por la cual el ADN se ensambla en eucariotas. Y, como puede ver, el primer paso es la formación del octaómero de histona usando las histonas centrales. Y eso se ve como cuentas en una cuerda cuando das un paso atrás y lo miras como un todo. Ambas formas son activas en términos de transcripción.
Pero el siguiente paso que lo cierra un poco más está agregando histona H1, aquella que va entre nucleosomas y condensa el ADN. Y estas fibras de 30 nanómetros son menos activas. Entonces tenemos un rango de actividad en términos de expresión génica eso puede suceder en esta etapa de la asamblea. Y resulta que hay proteínas que modulan si o no condensas más el ADN. Y eso es si permiten esta compactación de nucleosomas. Y esas proteínas se llaman proteínas de barrera. Y limitan la asamblea a áreas específicas e impiden el plegamiento de nucleosomas en estos de orden superior estructuras más compactas y menos disponibles, y por lo tanto, menos expresado. Ahora, resulta que las proteínas de barrera también desempeñan un papel en la separación de segmentos a lo largo de los cromosomas que pueden participar en diferentes actividades. Y lo que vamos a ver es variantes de histonas que están involucrados en la formación del centrómero. Los aminoácidos básicos lisina y arginina son muy importantes en las histonas. porque están cargados positivamente. Y esa carga positiva es realmente importante para neutralizar la carga negativa en el ADN para formar estas estructuras apretadas en nucleosomas Y vamos a hablar sobre lisina en particular porque es posible variar la carga de lisina.
¿Y cómo podríamos hacer eso? Bueno, resulta que puedes modificar la cadena lateral de lisina. Y hay dos formas diferentes de hacerlo, acetilación y metilación. En acetilación básicamente neutralizas la carga colocando un grupo acetilo en el grupo amino de lisina tiene una cadena lateral de aminoácidos sin cargo. Entonces has quitado esa carga positiva. Piensa en lo que eso podría hacerle a la estructura de un nucleosoma. También puedes metilar. Y puedes hacer monometilación, dimetilación, incluso trimetilación, que corrige esa carga de alguna manera. Entonces, de nuevo, cambia el carácter de la cadena lateral y por lo tanto, cambia la interacción con el ADN. Con serina, es diferente. Puedes introducir una carga negativa. La serina es normalmente neutral. Es un -OH. Puede crear fosfoserina que tenga una carga negativa. ¿Y cómo va a interactuar eso con el ADN? Va a repeler el ADN. Entonces, estas reacciones pueden estabilizar o desestabilizar la interacción de moléculas de histona con el ADN. Un problema que enfrentan todos los organismos es el desafío de empacar ADN en una célula mientras, al mismo tiempo, manteniéndolo disponible para la expresión génica. Veremos proteínas llamadas histonas que comprenden el primer nivel, en organizar el ADN en cromatina. Y luego veremos cómo se construyen los cromosomas y hablar sobre cómo regular el acceso a segmentos específicos de esta cadena de nucleótidos que desea usar.
Recuerde que el ADN lleva información, no solo para codificar proteínas pero también para asegurar que la información se utilice solo bajo condiciones específicas. Examinaremos cómo las alteraciones en la estructura de la cromatina puede provocar cambios en la expresión génica que se transmiten a la progenie, uno de los múltiples mecanismos para tales alteraciones sin cambio en la secuencia de ADN. Estos mecanismos son de naturaleza epigenética - fuera del patrón de herencia genética habitual basado en la secuencia de ADN. Veremos cómo influye el contexto físico. |
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