Introduzione Bioinformatica e genomica funzionale

I cromosomi

Il DNA presente nel genoma umano è organizzato in unità separate

fisicamente dette cromosomi.

Nel genoma umano sono presenti 23 coppie di cromosomi, quindi 46

cromosomi totali. Di queste 23 coppie, 22 sono coppie di cromosomi

autosomi e quindi nella coppia sono di stesso tipo cioè omologhi, e 1

coppia di cromosomi sessuali che possono essere XX nella donna o XY

nell uomo. Quindi in totale esistono 22*1+1*2=24 tipologie diverse

di cromosomi.

Il cariotipo è il corredo cromosomico di un individuo e la sua

analisi. Impaccamento del DNA nel nucleo

La doppia elica del DNA, che ha sezione di 2 nm di diametro, si

avvolge attorno agli istoni, che sono come rocchetti, formando i

nucleosomi, di diametro 11 nm.

I nucleosomi si dispongono poi a formare una struttura a spirale o

solenoide, di diametro 30 nm. Questa struttura filamentosa è la

cromatina.

La cromatina si ripiega a formare anse dette scaffold esteso e di nuovo

le anse si ripiegano e si addensano a formare lo scaffold condensato,

che appare ingrandendo il cromosoma, che ha dimensioni sul 1,5

micron.

Questo impaccamento permette ai 2 m di DNA lineare di poter essere

racchiusi nel nucleo.

Dogma fondamentale della biologia molecolare

Il dogma fondamentale della biologia molecolare afferma che il

fenotipo è prodotto a partire dal genotipo, ovvero dall’informazione

contenuta nei geni in forma codificata sottoforma di sequenza di basi nel

DNA, che poi passa all RNA messaggero tramite trascrizione e poi alle

proteine tramite traduzione e sintesi, fino a complessi di proteine.

I geni e lo splicing alternativo

I geni sono porzioni di DNA costituite di esoni e introni.

Nel primo trascritto di mRNA vengono tagliati gli introni, vengono

trattenuti solo gli esoni che dopo vengono ricuciti.

Le sequenze alle estremità dell mRNA sono chiamate 5’ UTR e 3’

UTR ovvero UnTranslatedRegion perché sono regioni che non

verranno tradotte.

Il processo di eliminazione degli introni è detto splicing. Gli esoni però

possono essere ricuciti tutti oppure alcuni possono essere anch essi

tagliati oppure si possono ricucire con combinazioni diverse e

alternative, per questo si parla di splicing alternativo.

Quindi a 1 gene corrispondono diverse proteine a seconda

dell’esito dello splicing.

Traduzione e ridondanza del codice

La traduzione avviene per una corrispondenza tra triplette di basi

o codoni e singoli amminoacidi.

Sono possibili 4³ = 64 codoni diversi, di cui 1 codone di start che

corrisponde alla metionina e 3 codoni di stop, quindi 60 codoni

codificanti.

Gli amminoacidi sono 20.

Quindi il codice è ridondante o degenerato perché ci sono più

codoni diversi possibili per uno stesso amminoacido.

Geni codificanti e non codificanti

In ciascun cromosoma sono presenti tanti geni. In totale nel genoma

umano sono presenti 21 000 geni, che sono le unità funzionali, le

unità elementari della trascriz e traduz. Un numero relativamente basso

rispetto a quello che si pensava per degli organismi complessi e vicino a

quello degli organismi più semplici.

Di tutti i geni, solo il 2% sono codificanti ovvero portano alla

produzione di proteine, mentre il 98% sono non codificanti. Man

mano che si va avanti nell’evoluzione la %

di sequenze non codificanti aumenta e il ruolo di queste sequenze

deve essere ancora totalmente compreso ma di sicuro centra con la

regolazione della trascrizione genica.

Database di geni

Esistono dei database contenenti le sequenze dei nucleotidi dei geni o il

genoma intero ecc. Dei tre database seguenti solo i primi due sono

effettivamente utilizzati negli articoli. I database primari sono quelli

contenenti sequenze di nucleotidi. Contengono sostanzialmente le stesse

informazioni con piccole differenze e fungono da archivio e vengono

aggiornate ogni 2-3 giorni.

Struttura e funzione delle proteine

La struttura finale di una proteina deriva da una gerarchia

strutturale.

La s. primaria è la sequenza di amminoacidi intesa come catena

lineare.

La s. secondaria è l’organizzazzione spaziale della catena in cui si

formano legami idrogeno che danno vita a un alpha elica o a un

foglietto beta. All’interno di una stessa catena possono esserci regioni

alpha e regioni beta.

Queste a loro volta si ripiegano a formare la s. terziaria tridimensionale.

La s. quaternaria riguarda i complessi proteici cioè l unione di più

catene, dette subunità o monomeri.

Le proteine svolgono diverse funzioni. La funzione dipende dalla forma

e la forma discende direttamente dalla s. primaria, quindi è la

sequenza specifica di ammin che porta la proteina ad assumere una

specifica forma che espleta una certa funzione.

Anemia falciforme

Un esempio di importanza della seq ammin è l’anemia falciforme.

E’ dovuta a una sostituzione della base A di una tripletta con la T e

questo porta alla sostituzione dell’acido glutammico (car -) con la

valina (apolare), che induce una forma dell’emoglobina a falce.

Database per le proteine