Organización del Genoma: Transposones y Estructura de Nucleosomas

Transposones y su Organización

Son repeticiones dispersas por todo el genoma, compuestas de muchas copias de unas pocas familias de secuencias. Son simbiontes moleculares capaces de autocopiarse e insertarse en un nuevo sitio (transposición) sin una función aparente para el huésped (ADN egoísta).

Existe la transposición en células germinales, en las que los transposones pasan de generación en generación, acumulándose gradualmente. En general, no tienen efectos deletéreos (destructivos), pero pueden silenciar genes o arrastrar otros a zonas del genoma donde afectan a la función.

Tipos de Transposones

• Transposones de ADN: Realizan transposición directa mediante un mecanismo de 'cortar y pegar'.
• Retrotransposones: Se genera un transposón del cual se transcribe un ARN intermediario. Este, a través de una transcriptasa inversa, se convierte en un ADN de doble hélice. Se subdividen en:
  • LTR (Long Terminal Repeats): Presentan repeticiones largas en los extremos 3' y 5'. El LTR se encuentra a ambos lados de la región codificadora central. Son típicos de los ADN retrovirales integrados y críticos para el ciclo de vida de los retrovirus. Son capaces de sintetizar todas las proteínas de numerosos retrovirus, excepto las de la envuelta, que necesitan para salir de las células infectadas. Sin embargo, se transponen a otras localizaciones dentro del ADN del huésped.
  • No LTR: Son retrotransposones no virales. Incluyen:
    • LINE (Long Interspersed Nuclear Elements): Elementos largos y dispersos, repetidos en los extremos 5' y 3', y son secuencias flanqueadas. Presentan ORF1 y ORF2.
    • SINE (Short Interspersed Nuclear Elements): Miden entre 100-400 pares de bases (pb), no codifican proteínas y la mayoría contiene una secuencia 3' rica en A/T, similar a los LINE.
• Pseudogenes procesados: Son ARNm transcritos inversamente e integrados al azar en el ADN. Otros representan copias parciales o mutadas de genes codificantes de ARNsn y ARNt.

Nucleosomas

Son la unidad básica de la cromatina. Esta está formada por proteínas (histonas y no histonas) y ADN. Tras la replicación, las chaperonas unen las histonas al ADN y forman los nucleosomas.

La cromatina aislada a baja concentración salina parece un 'collar de cuentas' (estructura de 10 nm): una hélice de ADN espaciador (linker) une las partículas del core (núcleo), compuestas de ADN e histonas. El conjunto del linker y el core constituye el nucleosoma.

Las histonas están aproximadamente en la misma proporción que el ADN en la cromatina y son responsables del primer nivel de empaquetamiento del ADN. Las nucleasas pueden digerir el ADN linker, dejando el core octamérico de histonas: dos moléculas de cada una (H2A, H2B, H3 y H4), asociado a unos 147 pares de bases (pb) de ADN. Cada core se separa del siguiente por una longitud variable de ADN linker. Las histonas son proteínas pequeñas y muy conservadas evolutivamente.

Ensamblaje del Nucleosoma

Es necesario un orden durante el ensamblaje del nucleosoma:

• Los dominios de plegamiento de histonas se unen para formar dímeros H3-H4 y H2A-H2B.
• Los dímeros H3-H4 se asocian para formar un tetrámero (H3-H4)₂.
• El tetrámero (H3-H4)₂ se une a dos dímeros H2A-H2B para formar el octámero completo.

Existen preferencias de secuencia en el ADN que facilitan la interacción con el core de histonas, lo que sugiere un posicionamiento no completamente aleatorio de los nucleosomas sobre el ADN. Los nucleosomas son estructuras dinámicas que experimentan cambios conformacionales frecuentes y pueden ensamblarse y desensamblarse.