experimento pionero de transformación genética (1928!!)

1. experimento pionero de transformación genética (1928!!) Frederick Griffith (UK) Hoy se interpreta así: una bacteria de la cepa dadora (WT) complementó a una célula de la cepa receptora (mutante en algún gen de síntesís de la cápsula) mediante recombinación homóloga

2. Nacimiento de la Biología Molecular en el mundo Salvatore Luria Médico radiólogo y estudiante posgr física en Roma y luego en Inst. Curie, de París a USA (1940, plena II Guerra, Mussolini) interesado en efectos biológicos de rayos X funda el “club de los fagos” (¿las bacterias tenían genes?; ¿las inmunes habían sufrido mutaciones?)junto a Delbruck y Hershey Francis Crick(UK)Físico. Estructura de proteínas por rayos X (con Wilkins). Se le unen Watson y Peter Pauling en Cambridge (1951) Después también con Sidney Brenner, Mathew Meselson: concepto de mRNA (1960-1964) James Watson (1928-) zoólogo de USA (tesista doctoral de Luria, Ph. D. a los 22 años!: “X-ray inactivated bacteriophages”) a UK (a aprender química!) con Max Perutz y luego con Crick

3. otros grosos François Jacob y Jack Monod (con André Lwoff) introdujeron concepto de genes reguladores (1958) confirmado luego por Walter Gilbert (1966)

4. Genética Molecular ¿Qué onda esta materia?

5. historia de la materia • 1998 (en su actual formato) • # aprox alumnos: 1000 alumnos en total han pasado

6. objetivos de la materia • brindar al alumno herramientas conceptuales • ejercitar el razonamiento en una amplia gama de aspectos de la Biología Molecular moderna, con énfasis en aspectos genéticos p. ej. hablamos de: • alelos • recombinación genética • mutaciones • modos de herencia Priorizamos lograr: • visión de cómo funcionan las células • racionalidad en la elección de estrategias y organismos modelo por sobre variantes de técnicas • Enfrentar al alumnos con situaciones variadas ¿superposición con la materia Biología Molecular? No

7. asignaturas cuyos conocimienos son necesarios • IBMC • Genética I

8. bibliografía trabajos científicos originales y reviews en página web de la materia(www.fbmc.fcen.uba.ar link materias, link Genética Molecular) • cómo se construye el conocimiento de primera mano • “verdades” no inmutables

9. organización general actividades: 1) teóricas 2) seminarios (papers) y problemas de ejercitación 3) TTPP: “interacciones” génicas en levaduras, ejemplo de la llamada “Biología de Sistemas”

10. material didáctico • Guía de Problemas de ejercitación basados en papers científicos recientes • Guía de Seminarios que incluye papers, recientes (o no tanto, a propósito) Ambas Guías son actualizadas todos los años. Este año se compran en “La Copia”. Para figuras en color, visualizarlas en los archivos subidos al sitio web Las clases teóricas correspondientes siempre son dictadas con antelación.

11. tipos de evaluaciones • escritas, a libro abierto (60% de la nota final) • orales, en grupo (de a 3), exponiendo un trabajo elegido por los alumnos de cada grupo (25% de la nota final) • oral de T.P. : (15% de la nota final)

12. contenidos y conceptos más importantes transmitidos

13. Origen de la vida • Oparin, Darwin, Miller… ¿Meteoritos? • CURIOSIDADES DEL MUNDO BIOLOGICO PRIMITIVO: • RNA como primera macromolécula. Ribo-organismos, modelos de replicación de RNA sin proteínas, con proto-ribosoma • Genes con intrones en procariotas y por lo tanto primitivos, intrones codificantes (RT como proteína muy ancestral) • Woese, celulas primitivas, Archeones extremófilos • Teorías primeros eukas y organelas (hipótesis del H2)

14. Organizacion y evolucion de los genomas • Familias génicas • elementos repetitivos, p. ej. transposones, valorar el hecho de su distribución en el universo biológico y abundancia. Tienen función? Son “junk DNA”? p. ej. Secuencias Alu, origen en primates; evidencias de que se transcriben (y por lo tanto retrotranscribibles en trans); función de su RNA • retrotransposones - estrategias para medir retroposición in vivo - posibles causas de su relativa inactividad - ejemplos de enfermedades causadas por ellos

15. retrotransposones: modelos de integración simultánea a su síntesis por RT: targeted primed reversed transcription

16. Proyectos Genoma en general(mayor énfasis en Humano: Renato Dulbecco [1914-2012]) • metodología general (virtudes de vectores BACs) y conclusiones bioinformáticas. • Técnicas modernas y rápidas: Deep (o highthroughput) sequencing • Arrays: CGH y para genómica funcional (ej. primates, aportes de Svante Paabo: Antropología Evolutiva)

17. Dinamismo del genoma • Recombinación homóloga e ilegítima. Enfatizar la baja frecuencia de la homóloga • Reparación de DSBs • Transposición. DNA transposones (Tn, P1 de Drosophila activos en male germ cells) y RNA transposones (LINES, retro-like con LTR, SINES no-autonómos, ej. Alu) • Similitud de estos tres procesos a nivel bioq.: corte, ligación, replicación (interfase genética-bioq.)

18. Clonado e identificación de genes por función o fenotipo • Complementacion, Tn-tagging, ej: genes de patogenicidad en microorganismos o de suceptibilidad a infecciones en células eucariotas • Clonado posicional (genética reversa) en plantas y animales

19. Investigando función fisiológica de genes clonados • KO. • En unicelulares • En mamíferos: antecedentes de Evans y Kaufman: ES cells en cultivo para garantizar recombinación homóloga targeted (dirigida a un locus particular) de baja frecuencia → necesidad de selección de ES KO y por lo tanto de quimeras

20. Cromatina y epigenética • Metilasas en citosinas, de novo y mantenimiento • HATs/HDACs, metilacion en histonas, metodologia ChIP • Posicionamiento de nucleosomas y nuevos conceptos de relación con transcripción y splicing

21. seguimos con la epigenética: • stem cells • iPSCs logradas por Shinya Yamanaka

22. seguimos con la epigenética:Imprinting Ejemplos de algunos genes sujetos al fenómeno y de enfermedades relacionadas. DMRs, su metilación (o no) en gametas como marca de futura expresión o no-expresión en células somáticas. Modelos de exclusión alélica en cis

23. modelos moleculares de IMPRINTING “resetting”: se borra el viejo imprinting y se establece nuevo imprinting marcasepigenéticas de futura expresión marcasepigenéticas de futura no-expresión

24. un ejemplo de imprinting: Inactivacion del cromosoma X • trabajos de Jeannie Lee ratones, placenta, canguros……...

25. Comprobación experimental del “modelo del beso” (Jeannie Lee, Science 2006)

27. Silenciamiento TGS relación con epigenética “paradox of the need for transcription in order to transcriptionally silence the same region” PTGS via RNAi maquinarias enzimáticas. Modelos invertebrados, y plantas (evidencias de que la señal atraviesa células) Valoración de científicos pioneros: Macino, Baulcombe, Hannon

28. Ciclo celular • los dos “bandos” de proteínas reguladoras del ciclo: positivas y negativas • Telómeros y telomerasas de insectos: retrotransposones!! aportes de Elizabeth Blackburn (Nobel 2009) y Tomas Cech (Nobel 1989) • Cáncer. Ejercicios de cómo interpretar pathways bioquímicos para predecir efecto de drogas terapéuticas • Virus (DNA y RNA) oncogénicos

29. Terapia génica, ejemplo de enfermedades (genes) target, sobre todo usando vectores basados en retrovirus

30. Ciclo de vida de lentivrus Ej.: HIV para entender retrovirus defectivos usados en terapia génica

31. producción de partículas infectivas deficientes en replicación basadas en retrovirus diseño con 3 construcciones: Ψ transgen LTR gag neo LTR transfección transducción 3) transcripción reversa 1) gag pol integración RNA mRNA 2) env encapsidación RNA de 3 proteínas virales mRNA proteína VIRION recombinante Célula destino Célula empaquetadora

32. Genética Humana • Tipos de enfermedades genéticas; causas monogénicas y multifactoriales • modos de herencia según la naturaleza de la mutación: dominantes negativas y por haplo-insuficiencia; recesivas • Análisis de pedigrees • Ejemplos: • gen FOXP2 (lenguaje), síndromes neurológicos de Angelman y Prader-Willi • enfermedades causadas por mutaciones en genes sujetos a imprinting

33. - Ejemplo: Beckwith–Wiedemann syndrome (BWS): - macroglosia - hepatomegalia - tumor de Wilms se transmite por vía materna ● CTCF es un aislante transcripcional: impide la acción a distancia del enhancer sobre IGF2 (no tiene efecto sobre H19) Normalmente el alelo paterno está metilado → CTCF no se pega → IGF2 se expresa región en cromosoma 11p15 enhancer CTCF Normalmente el alelo materno no está metilado → CTCF se pega →IGF2 no se expresa En BWS, el alelo materno tiene una deleción en DMR → CTCF no se pega → IGF2 se expresa, lo cual explica el tumor de Wilms (sobre-expresión de IGF2 a partir de ambos alelos)

34. Docentes GM 2013 en teóricas: • Norberto Iusem en seminarios/problemas: • Liliana Dain • Ezequiel Surace • Ayelen Toro • María Antunica • Natalia Boynak en TPs: • Lucía Chemes • Carla Castro • Manuel Sánchez • Jazmín Cassinelli