¿Qué contiene el genoma humano?
El genoma humano presenta una organización muy compleja. En primer lugar podemos dividir el genoma humano entre el nuclear y el mitocondrial.
Esquema de la organización del cromosoma humano.
El mitocondrial, si bien en el pasado no se tuvo demasiado en cuenta se ha demostrado que muchas enfermedades, como el alzhéimer, pueden desarrollarse por problemas genéticos en las mitocondrias. Su tamaño es de 16.6 Mb (megabases, es decir 16.6*1.000.000 de bases) con un 44% de GC (guaninas y citosinas), es una molécula circular que presenta cientos de copias por mitocondria, el ADN repetitivo es muy poco y no tiene proteínas asociadas similares a histonas (igual que el genoma bacteriano). El 93% de su ADN es codificante, para un total de 37 genes que son 2 para ARN ribosómico, 22 para tARN y 13 para proteínas, que pueden co-transcribirse varios a la vez, tanto de la cadena pesada como de la cadena ligera. Se hereda exclusivamente de la madre salvo algunos casos muy concretos.
El genoma nuclear tiene 3.800 MB, con un 40.3% de GC, se divide en 23 parejas de cromosomas que contienen básicamente la misma información, salvo los cromosomas sexuales X e Y. Los cromosomas humanos están asociados con miles de proteínas además de las histonas. Aproximadamente el 50% del ADN es repetitivo y existen intrones (secuencias no codificantes dentro de los genes) en la mayoría de los genes. Además tan solo el 1.5% del genoma codifica para proteínas (lo cual no quiere decir que todo el resto no sea útil de alguna manera). El resto del genoma nuclear (el otro 98.5%) se divide entre ADN no codificante y ADN extragénico.
1. ADN relacionado con genes
1.1 ADN codificante: se divide a su vez en genes de copia única, genes repetidos dispersos o en clústeres que pueden estar en el mismo cromosoma o en varios, como por ejemplo las histonas, los genes HOX, los rARN y los tARN y genes repetidos en tándem. Estos genes repetidos en tándem son los que acabarán dando por mutación de alguno de sus miembros, las familias génicas, como la de las globinas.
1.2 ADN no codificante:
1.2.1 Pseudogenes: copias no funcionales de la mayoría o de todo un gen (pseudogen no procesado) o de su ADN codificador, es decir, sin los intrones (pseudogenes procesados).
1.2.2 Genes truncados: son trozos pequeños de genes originados por sobrecruzamiento desigual, reordenamiento o deleción.
2. ADN extragénico: este ADN no está relacionado de ninguna manera con las secuencias codificadoras del genoma.
2.1 ADN extragénico de copia única o baja. Probablemente derivado de antiguas copias de transposones que han divergido demasiado para ser considerados como tales.
2.2 ADN repetitivo: Se consideraba DNA basura. El genoma nuclear humano, como la de otros eucariotas complejos, contiene una gran cantidad de familias de secuencia altamente repetida que son en gran medida transcripcionalmente inactivos.
2.2.1 ADN repetido en tándem
Bloques de secuencias que pueden encontrarse en unas pocas o muchas localizaciones cromosómicas diferentes. Se originan principalmente por deslizamiento de hebra en la replicación y por sobrecruzamientos. También se denomina ADN satélite.
Dependiendo de su tamaño se diferencian:
Satélite:
Unidad de repetición de 5 – 171 pb, en bloques (conjunto de unidades de repetición) de 100 kb hasta Mb. No se transcriben y son especialmente abundante en los centrómeros o cerca de ellos en las regiones heterocromáticas humanas.
Minisatélite:
Unidad de repetición de 6 – 10 pb. Longitud de los bloques: 10 – 15 kb.
Los minisatélites teloméricos tienen una unidad de repetición de 6 pb; principalmente, TTAGGG. Longitud de los bloques: 10 – 15 kb. Localizado en los telómeros, protege los extremos de los cromosomas de la degradación. Así, proporciona un mecanismo para replicar los extremos del DNA lineal de los cromosomas. Determinantes en el crecimiento tumoral, el envejecimiento y la fertilidad. van en bloques de unas 2000 repeticiones de media.
– Aumenta con la proliferación celular activa.
– Disminuye con la edad celular.
– Varía según el tipo de célula: Leucocitos: 10 kb, Espermatozoides: 15 kb.
Los minisatélites hipervariable: son repeticiones de 1.000 bloques distintos, que difieren (sus polimorfismos se basan) en:
– Una unidad de repetición presenta distintas secuencias debido a que presenta una alta tasa de mutación y distinto número de repeticiones.
Microsatélite:
Unidad de repetición de 1 -13 pb, Longitud de los bloques: 100 pb. Muy abundantes y dispersas por todo el genoma las más abundantes n nuestro genoma son las repeticiones de dinucleótidos (140.000).
Los minisatélites y microsatélites constituyen los VNTRs: repeticiones en tándem de número variable. Los microsatélites a su vez se dividen en: STRs = Short Tandem Repeats, y SSRs = Simple Sequence Repeats
Aplicaciones de los satélites
Diagnóstico y detección precoz de
– Enfermedades neurológicas.
– Células cancerosas (porque aumentan a medida que progresa).
Generación de perfiles genéticos
– Aplicaciones en medicina legal y forense (asignación de paternidad, delitos).