1

GENEGENEGENEGENE 1865 GREGOR MENDEL : “factori ereditari”gena = unitate a eredităţii, transmisă de la părinţi la copii în cursul reproducerii

sec XX SUTTON, BOVERY, THOMAS MORGAN: “teoria cromozomică a eredităţii” gena = un segment de cromozom care determină un caracter

CONCEPŢIA CLASICĂ DESPRE GENĂCONCEPŢIA CLASICĂ DESPRE GENĂGena = o unitate de structură, recombinare, funcţie şi mutaţieGena = o unitate de structură, recombinare, funcţie şi mutaţie

2

Gena = unitate de structură locus alele

IdenticeIdentice – HOMOZIGOŢIEHOMOZIGOŢIEDiferite – HETEROZIGOŢIEDiferite – HETEROZIGOŢIE

DOMINANTEDOMINANTERECESIVERECESIVECODOMINANTECODOMINANTESEMIDOMINANTESEMIDOMINANTE

Gena = unitate de recombinare crossing-over frecvenţa de recombinarefrecvenţa de recombinare (centiMorgan (centiMorgan

= cM)= cM)

Gena = unitate de funcţie şi mutaţie

o genă un caractero genă un caracter o genă o proteinăo genă o proteină

mutaţiimutaţii

GENOTIP FENOTIPGENOTIP FENOTIP

CARACTERE MONOGENICE / CALITATIVECARACTERE MONOGENICE / CALITATIVE POLIGENICE / CANTITATIVEPOLIGENICE / CANTITATIVE MULTIFACTORIALE ( + FACTORI NEGENETICI )MULTIFACTORIALE ( + FACTORI NEGENETICI )

- Polialelie- Linkage

CF, PKU, NF1, DMD, PKD

3

GENOM NUCLEAR3.2 Gb

~ 35 000 gene

ADN genic25%

ADN extragenic75%

ADN CODANT(EXONI) 10%

ADN NECODANT(INTRONI) 90%

CODIFICATORDE POLIPEPTIDE

1.5%

CODIFICATORDE ARN

SECVENŢE UNICESECVENŢE

REPETITIVE

MODERATREPETITIVE

ÎNALTREPETITIVE

4

GENA GENA = unitate de transcripţie == unitate de transcripţie =

CONCEPŢIA MODERNĂ DESPRE GENĂCONCEPŢIA MODERNĂ DESPRE GENĂ

5

Genomul umanGenomul umaneste dezamăgitor:este dezamăgitor:

●● e mice mic• e gole gol• e lipsit de originalitatee lipsit de originalitate• e e repetitivrepetitiv

●● e mice mic• e gole gol• e lipsit de originalitatee lipsit de originalitate• e e repetitivrepetitiv

6

PParadoxaradoxul valorii Kul valorii K: : ComplexiComplexitatea nu este corelată cu tatea nu este corelată cu numărul cromozomilornumărul cromozomilor

46 250

Ophioglossum reticulatumHomo sapiens Lysandra atlantica

1260

7

PParadoxaradoxul valorii Cul valorii C:: ComplexitComplexitatea nu este corelată catea nu este corelată cu u dimensiunea catenei de ADNdimensiunea catenei de ADN

3.4 109 bpHomo sapiens Amoeba dubia

6.7 1011 bp

8

PParadoxaradoxul valorii Nul valorii N:: ComplComplexitatea nu este corelată cu numărul exitatea nu este corelată cu numărul de genede gene..

~35,000 gene~35,000 gene ~26,000 gene~26,000 gene ~50,000 gene~50,000 gene

9

Regiuni intergenice(junk)

Introni (junk)Exoni

1.5%1.5%

Genomul este golGenomul este gol..

10

Genomul conţine o mare cantitate de “trupe de sacrificiu” genetice (pseudogene).

11

De laDe la 23 gene 23 gene//milion milion de perechi de de perechi de babazze e înîn cromocromozzomomulul 19 ( 19 (3%3%) ) la doarla doar 5 gene 5 gene//milion milion de de perechi de perechi de babazze e înîn cromo cromozzomomulul 13 ( 13 (0.7%0.7%).).

Există cromozomi cu densitate mare de gene Există cromozomi cu densitate mare de gene şi cromozomi cu densitate mică de geneşi cromozomi cu densitate mică de gene

12

Avem Avem certitudineacertitudinea că genomul că genomul este gol?este gol?

SAUSAUExistă posibilitatea Există posibilitatea

ca această “goliciune” ca această “goliciune” să fie doar expresia să fie doar expresia

ignoranţei noastre actuale?ignoranţei noastre actuale?

13

959 cel959 celuleule 1,031 cel1,031 celuleule

19,000 gene19,000 gene 13,600 gene13,600 gene~10~1088 cel celuleule

Caenorhabditis elegans Drosophila melanogaster

14

Oamenii nu sunt originali în comparaţie cu

alte vertebrate

15

Sintenia “oameni şi şoareci”Sintenia “oameni şi şoareci”. . σύνσύν, , synsyn = de-a lungul +  = de-a lungul + ταινίαταινία, , tainiātainiā = banda = banda..

Cromozomii umani pot fi tăiaţi înCromozomii umani pot fi tăiaţi în ~150 ~150 bucăţi care,bucăţi care, reasamblate corespunzator, pot reface cu aproximaţie reasamblate corespunzator, pot reface cu aproximaţie

genomul şoareceluigenomul şoarecelui..

16

Pentru paradoxul valorii NPentru paradoxul valorii N există există 2 solu2 soluţii:ţii:

* * Doar Doar ni se pareni se pare că există un gol, că există un gol, dar de fapt, dar de fapt, nu estenu este

* * Zonele funcţionale Zonele funcţionale sunt mai extinsesunt mai extinse..

17

SplicingSplicing

Gene eucariote (exoni & introni)

TranslaTranslaţieţie

1 2 3 4 5 6

1 3 4 5 6

1 2 3 4 5 6

I1 I2 I3 I4 I5

1 2 3 4 5 6

18

SplicingAlternativ

Varianta IVarianta II

Splicing alternativ: O genă, mai multe proteine!

1 2 3 4

1 2 3 41 3 4

19

OCHII CARE NU SE VĂD, SE UITĂ

OCHII NU SE VĂD, SE UITĂ

OCHII CARE SE VĂD, SE UITĂ

OCHII CARE NU VĂD, SE UITĂ

OCHII CARE NU SE UITĂ

SPLICING ALTERNATIVSPLICING ALTERNATIV

E1 E2 E3 E4 E5 E6 E7

20

““Anatomia” geneiAnatomia” genei

5’UTR3’UTR

ATG TAA TGA

TAGGT GT GTAG AG AG

amonte aval

21

PROMOTOR - serveşte la iniţierea transcripţiei prin fixarea

unor proteine reglatoare numite FACTORI DE TRANSCRIPŢIE (TF II)

3 REGIUNI 1. MIEZ TATA Box (ARN polimeraza II) elementul BRE (TF IIB Recognition Element)

2. REG. PROXIMALĂ CAAT Box (TATA – modulatori) GC Box (modulează transcripţia bazală) RE = elemente de răspuns - extracelulare (molecule nutritive, ioni, la semnale temperatură, şoc) - de comunicare (hormoni)

3. REG. DISTALĂ ENHANCERS (activatori)

SILENCERS (inhibitori)

INSULATORS (secvenţe izolatoare)

22