3.3 ORGANIZACIÓN GENÓMICA VIRAL

*Los genomas víricos pueden ser de DNA o RNA y de cadena doble o sencilla.

*Los genomas de RNA de doble cadena están segmentados (constituidos por distintas moléculas de RNA, cada una de ellas portadora de un determinado gen). Los genomas de RNA de cadena sencilla pueden estar segmentados

*Los genomas de DNA de doble cadena pueden ser lineales o circulares.

Genes solapados: una misma secuencia puede codificar distintas proteinas funcionales dependiendo del marco de lectura escogido.

*Los retrovirus poseeen un enzima denominado transcriptasa reversa capaz de sintetizar una copia de DNA a partir de una molécula de RNA.

*En ciertos casos, los virus sintetizan enormes poliproteinas que posteriormente son escindidas enzimáticamente para dar lugar a varias proteinas funcionales.

¿Que es un virus? 
Un virus es una particula no viva que solo puede reproducirse a si misma infectando una celula viva y modificando la maquinaria celular de la huésped para general una descendencia de particulas virales. Los virus estan formados por una cubierta proteica y un núcleo central que contiene su genoma.

Los genomas virales son muy distintos entre si, muchos estan compuestos de ADN, que cuando estan empaquetados puede ser de cadena sencilla y cadena doble. Algunos virus como el HIV (retrovirus) contiene genomas de RNA, algunos de cadena sencila y otros de cadena doble. Algunos genomas virales contienen DNA y RNA circulares.

Independiente del genoma del virus hay siempre una fase intracelular del ciclo infectivo, en la cual este genoma se convierte en DNA de cadena doble.

En los pequeños genomas de plasmidos, organulos y virus, los genes se encuentran cercanos unos  a otros, casi sin espacio intergénico (tambien en bacterias) y es completamente distinto al genoma de animales y plantas, donde estos espacios son mucho mayor.

Estas son las características que se utilizan para la 
clasificación de los virus y se basan en:

1.- Tipo de células hospedadoras (animal, vegetal, bacteriana)
2- Naturaleza química del ácido nucleico (RNA, DNA)
3.- Morfología del virión (helicoidal, icosaédrico, complejo)
4.- Lugar de replicación (núcleo, citoplasma)

ESTRUCTURA

El tamaño de los virus está comprendido entre 20 y 300 nm. Ya que la mayoría miden menos de 250 nm, límite de resolución del microscopio óptico, sólo son visibles con ayuda del microscopio electrónico.

Los virus están compuestos de un núcleo central formado por ácido nucleico (DNA o RNA, pero nunca los dos en el mismo virión) rodeado por una proteína que constituye la cápsida. El núcleo central y la cápsida forman conjuntamente la nucleocápsida del virión. Además de las proteínas de la cápsida, muchos virus contienen dentro de la cápsida uno o más enzimas que actúan en la replicación de los ácidos nucleicos del virus, polimerasas. Los retrovirus contienen la transcriptasa inversa que sintetiza una cadena de DNA a partir de RNA viral. Algunos virus contienen además una estructura que rodea a la nucleocápsida denominada envuelta formada por lípidos (mayoritariamente fosfolípidos aunque también existen glicolípidos, ácidos grasos, etc.). Esta envuelta puede así mismo tener espículas constituidas por glicoproteínas.

Bibliografía:

http://www.unav.es/ocw/genetica/tema12-3-1.html 
http://alexmontalvo.wikispaces.com/Estructura+de+virus  

3.2.3 ADN MITOCONDRIAL

ADN MITOCONDRIAL

Los cromosomas de mitocondrias y cloroplastos son de DNA de doble cadena.

Los cromososmas de los orgánulos contienen genes específicos de las funciones que lleva cabo el organulo, sin embargo la mayoría de funciones del organulo están codificadas en el núcleo.

Las mitocondrias y cloroplastos probablemente se originaron por endosimbiosis de una procariota.

Las mitocondrias  se encuentran en todos los seres eucariotas aerobios; contienen las enzimas para la mayor parte de las reacciones oxidativas que generan energia para las funciones celulares.

Estas enzimas incluyen a la piruvato-deshidrogenasa, a las involucradas en el transporte de electrones, en la fosforilación oxidativa, en el ciclo del Krebs, y en la oxidación de los acidos graso.

Actualmente se conocen las secuencias completas del ADN de varios genomas mitocondriales. Al ADN mitocondrial se lo conoce como ADNmt (mtDNA).

La estructura del genoma mitocondrial es circular como es el del genoma bacteriano. Se trata de una molecula circular de ADN, helicoidal, con doble hebra, y supercondensada.
Se conocen algunos pocos casos de genomas mitocondriales de forma lineal. En muchos casos, el contenido de GC (guanina-citosina) del ADNmt difiere en gran medida del ADN nuclear, y esto permite separar el ADNmt del nuclear por centrifugacion en un  gradiente de cloruro de cesio. No existen histonas u otras proteinas semejantes asociadas al ADNmt. Existen muchas copias del genoma mitocondrial en cada mitocondria, las que se ubican en ciertas regiones llamadas nucleoides. En muchos animales, las dos hebras que componen el ADNmt difieren en densidad porque las bases nitrogenadas no están distribuidas de forma equilibrada en ambas hebras.

El contenido de genes de genomas mitocondriales de distintas especies es bastante similar tanto en n° como en cantidad de funciones distintas. Sin embargo, el tamaño varia enormemente entre distintos organismos.

 En los animales, el genoma mitocondrial generalmente es menor a 20 kb (kilobases); por ej. en el hombre el ADNmt tiene 16.569 bp (pares de bases). Por su parte, el ADNmt de una levadura contiene cerca de 80.000 bp (80 kb), mientras que en las plantas varia entre 100 y 2.000 kb. La mayor diferencia entre animales, hongos y plantas es que en los animales el ADNmt codifica algoun producto en casi toda su extensión, mientras que en el genoma mitocondrial de hongos y plantas existen largas secuencias de DNA que no codifican productos.

En general, el ADNmt contiene información para la sintesis de una cantidad de componentes de las mitocondrias, como ser: distintos ARNt y ARNr, algunos de los polipetidos que constituyen las enzimas citocromo-oxidasas, NADH-deshidrogenasa, y ATPasas. Otros componentes de las mitocondrias estan codificados por genes nucleares y luego son introducidos a las mitocondrias.. Estos componentes incluyen a la ADN-polimerasa y otras proteins necesarias para la replicación del ADNmt; tambien la ARN-polimerasa y otras proteins de la transcripcion proteinas ribosomales para la formación de los ribosomas mitocondriales, factores de transcripcion proteicos, y algunas otras subunidades pepticas para la integración de las enzimas citocromo-oxidasas, NADH-deshidrogenasa, y ATPasas.

En los genomas mitocondriales de los hongos y las plantas, que son mucho mas grandes, los genes de ARNt no son separadores de los otros genes, ya que existen secuencias no codificantes bastante grandes entre genes.

No existen intrones en el genoma mitocondrial de animales, pero existen en el genoma mitocondrial de las plantas.

Bibliografía:

http://www.lourdesluengo.es/biologia/mitocondria.html

http://apuntes.infonotas.com/pages/biologia/la-celula/la-mitocondria.php

3.2.2 COMPLEJIDAD DEL GENOMA

Las investigaciones llevadas a cabo hasta ahora sugieren que la complejidad del genoma humano no radica ya en el número de genes, sino en cómo parte de estos genes se usan para construir diferentes productos en un proceso que es llamado ayuste alternativo. Otra importante razón de esta complejidad radica en el hecho de que existan miles de modificaciones químicas para fabricar proteínas así como del repertorio de mecanismos que regulan este proceso. 

Los genes se diferencian unos de otros por su función y por su tamaño, pero en la mayoría de ellos puede observarse una serie de rasgos topológicos comunes. A eso se le llama naturaleza de los genes. 

Las principales regiones de un gen son:

Un gen es una región de DNA cromosómico que puede trascribirse en una molécula de RNA funcional en el momento y lugar adecuados del proceso de desarrollo de un organismo. Para que esto ocurra un extremo de un gen contiene una región reguladora, es decir un segmento de DNA con una secuencia especifica de nucleótidos que le permita recibir y responder a señales de otras partes del genoma o del ambiente celular. En el otro extremo del gen existe una región encargada de terminar la trascripción.

El hecho de definir con precisión que es un gen puede dificultarse ya que muchos genes eucarioticos contienen segmentos de DNA, llamados intrones, que se encuentran intercalados en la región transcrita del gen. Los intrones no contienen información para al formación del producto génico correspondiente. (p.e proteína). Se transcriben junto con las regiones codificantes (llamadas exones) pero luego son eliminados del transcrito inicial.

La correcta secuencia de nucleótidos de los intrones, de la región reguladora y de la región codificante es necesaria para crear un trascrito del tamaño adecuado, en el momento y lugar adecuado y estas tres partes deben considerarse como una unidad funcional completa, en otras palabras como parte de un gen.

Los genes están rodeados de mas DNA

Los análisis de secuencia han demostrado que hay DNA entre los genes, de función desconocida la mayor parte. El tamaño y la naturaleza de este DNA dependen del genoma. En hongos, este DNA intergénico es pequeño, pero en mamíferos es muy grande.

Desde un punto de vista conceptual, en algún lugar entre los propios genes y estas regiones intergénicas existen secuencias de DNA que pueden estar bastante alejadas de un gen pero que afectan su regulación. Pueden ser considerarse parte de la unidad funcional del gen, incluso aunque esten separados por largos tramos de DNA que no tienen nada que ver con el gen en cuestión.

En muchas eucariotas, el DNA que esta entre los genes puede ser de tipo repetitivo, consistente en varios tipos de diferentes de unidades que se repiten a través del genoma. El DNA repetitivo también puede encontrase dentro de los intrones. La cantidad de DNA repetitivo varia entre diferentes especies e incluso existen variaciones del número de repeticiones dentro de una especie. La función del DNA repetitivo es todavía un misterio.

Tamaño del genoma

Los tamaños de os genomas se miden en unidades formadas por miles de bases de nucleotidos (llamados kilobase, kb) o millones de pares de nucleotidos (megabases, mb), observa la tabla siguiente y dese cuenta que el tamaño de genoma aumenta con la complejidad del grupo (aunque hay diferencias dentro de los grupos.

Beneficios de la la investigación Genómica

Medicina molecular

• Diagnóstico y prevención de enfermedades

Prueba genética: Las pruebas basadas en el ADN son casi el primer uso comercial y de aplicación médica de los nuevos descubrimientos en genética. Estos ensayos se pueden usar para el diagnóstico de enfermedades, la confirmación diagnostica, la información del pronóstico así como del curso de la enfermedad, para confirmar la presencia de enfermedad en pacientes asintomáticos y, con variados grados de certeza, para predecir el riesgo de enfermedades futuras en personas sanas y en su descendencia.

• Estudio de susceptibilidad en las enfermedades
• Intervención (tratamiento) sobre la enfermedad: Posibilidades de desarrollo de técnicas o para tratar enfermedades hereditarias. El procedimiento implica reemplazar, manipular o suplementar los genes no funcionales con genes funcionales. En esencia, la terapia génica es la introducción de genes en el ADN de una persona para tratar enfermedades. La posible creación de fármacos a medida del enfermo Terapia génica y Farmacogenómica.

Bibliografía:

http://iibce.edu.uy/uas/biomolec/genoma.htm

 www.ejournal.unam.mx/cns/no68/CNS06806.pdf