Organizzazione del Genoma e Cromosomi Eucariotici

Flashcard di vocabolario per la revisione completa dei concetti di organizzazione del genoma, elementi ripetitivi, struttura e compattamento cromosomico, epigenetica e anatomia dei cromosomi.

Genoma

Quantità di DNA in singola copia contenente l'intera informazione genetica dell'organismo.

Valore C

Quantità totale di DNA presente nel genoma aploide.

Paradosso del Valore C

Fenomeno per cui la dimensione del genoma non è correlata alla complessità biologica dell'organismo (es. il grano Triticum aestivum ha $\sim 17000\,\text{Mb}$ rispetto ai $\sim 3000\,\text{Mb} = 3\,\text{Gb}$ dell'uomo).

Densità genica

Rapporto indicante il numero di geni per dimensione del genoma; non è correlata alla dimensione del genoma ed è particolarmente bassa negli eucarioti superiori (es. riso Oryza sativa con $\sim 45000$ geni vs uomo con $20000 - 25000$ geni).

Insulator

Regioni regolative non codificanti del genoma che bloccano interazioni improprie tra enhancer e promotori vicini.

Geni a copia singola

Tipologia di geni che comprende la maggior parte dei geni codificanti per proteine.

Geni ripetuti in tandem

Copie geniche identiche e consecutive necessarie per sostenere un'elevata richiesta di sintesi (es. geni per rRNA, tRNA, istoni).

Famiglie geniche

Gruppi di geni correlati derivati da processi di duplicazione genica (es. famiglia delle globine).

Geni Ortologhi

Geni in specie diverse separati da un evento di speciazione che conservano la stessa funzione (es. $\alpha$-globina umana e $\alpha$-globina di uccello).

Geni Paraloghi

Geni originati per duplicazione genica all'interno dello stesso genoma che possono divergere e assumere funzioni distinte o complementari (es. $\alpha$-globina e $\beta$-globina umane).

DNA Satellite

Sequenze di DNA ripetuto in tandem con unità lunghe (fino a centinaia di bp) ripetute per megabasi, che costituiscono l'eterocromatina centromerica (es. $\alpha$-satellite DNA, $170\,\text{bp}$).

Minisatelliti (VNTR)

Sequenze di DNA ripetuto in tandem con unità di $10 - 60\,\text{bp}$, particolarmente frequenti nelle regioni telomeriche e subtelomeriche.

Microsatelliti (STR)

Sequenze di DNA ripetuto in tandem composte da unità di $1 - 6\,\text{bp}$, fortemente polimorfiche tra individui e soggette a scivolamento della DNA polimerasi (replication slippage).

Trasposoni a DNA (Classe II)

Elementi trasponibili che utilizzano il meccanismo "Taglia e incolla" (escissione e reinserimento) senza aumentare il numero di copie genomiche, catalizzati dall'enzima trasposasi che riconosce le TIR.

Retrotrasposoni (Classe I)

Elementi trasponibili che utilizzano il meccanismo "Copia e incolla" tramite un intermedio a RNA, aumentando il numero di copie nel genoma; richiedono trascrittasi inversa e integrasi.

LINE (Long Interspersed)

Retrotrasposoni senza LTR autonomi di $\sim 6000\,\text{bp}$ (es. LINE-1, pari al $17\%$ del genoma) che codificano per trascrittasi inversa ed endonucleasi.

SINE (Short Interspersed)

Retrotrasposoni senza LTR non autonomi di $\sim 100 - 300\,\text{bp}$ (es. sequenze Alu, pari al $10\%$ del genoma) che sfruttano i complessi enzimatici di LINE per retrotrasporre.

HERV (Retrovirus endogeni umani)

Retrotrasposoni con LTR (simil-retrovirali) derivati da infezioni ancestrali integrate nella linea germinale.

Core nucleosomico

Ottamero proteico formato da due copie di ciascuno degli istoni H2A, H2B, H3 e H4.

Nucleosoma

Unità fondamentale della cromatina costituita dal core ottamerico istonico avvolto da $\sim 146 - 147\,\text{bp}$ di DNA superavvolto ($\sim 1,65$ giri).

DNA linker

Tratto di DNA disteso compreso tra due nucleosomi adiacenti, con una lunghezza di $10 - 80\,\text{bp}$.

Istone H1

Istone linker situato all'esterno del core nucleosomico che si lega al DNA linker, stabilizzando la fibra cromatinica da $30\,\text{nm}$.

TADS (Domini Topologicamente Associati)

Domini ad ansa della cromatina ($300\,\text{nm}$) delimitati da anelli di CTCF e coesine che isolano le interazioni trascrizionali.

Condensine

Proteine strutturali ad anello della famiglia SMC, responsabili dell'iper-condensazione della cromatina durante la mitosi e la meiosi.

Eucromatina

Stato della cromatina aperto e trascrizionalmente attivo.

Eterocromatina

Stato della cromatina chiuso, altamente condensato e trascrizionalmente silenziato.

Acetilazione degli istoni

Modificazione post-traduzionale sui residui di Lisina (K) catalizzata da HAT (e rimossa da HDAC) che neutralizza la carica positiva degli istoni, rilasciando la struttura della cromatina.

DNMT (DNA Metiltransferasi)

Enzimi responsabili della metilazione del carbonio 5 delle citosine nei dinucleotidi CpG; include DNMT3A/DNMT3B per la metilazione de novo e DNMT1 per il mantenimento durante la replicazione.

Lyonizzazione

Inattivazione casuale di uno dei due cromosomi X nelle cellule somatiche femminili, che porta alla formazione del corpo di Barr e al mosaicismo cellulare.

Imprinting genomico

Fenomeno epigenetico che causa l'espressione monoallelica di un gene in modo specifico a seconda dell'origine parentale.

Complessi di Rimodellamento ATP-dipendenti

Famiglie di complessi enzimatici (SWI/SNF, ISWI, CHD, INO80) che idrolizzano ATP per far scorrere nucleosomi lungo il DNA (sliding), espellerli o scambiare varianti istoniche.

Centromero

Regione di costrizione primaria formata da eterocromatina costitutiva ($\alpha$-satellite) in cui l'istone H3 è sostituito da CENP-A e su cui si assembla il cinetocore.

Telomeri

Estremità cromosomiche composte dalla ripetizione esanucleotidica TTAGGG che proteggono il DNA da degradazione da esonucleasi e fusioni end-to-end.

Cromosomi Acrocentrici

Cromosomi caratterizzati da un centromero vicino all'estremità e da un braccio corto p ridotto contenente steli e satelliti (nell'uomo: cromosomi 13, 14, 15, 21, 22).

Bandeggio Q

Tecnica di bandeggio cromosomico con quinacrina che genera bande fluorescenti nelle regioni ricche in coppie A-T.

Bandeggio R

Tecnica di bandeggio inverso (Giemsa termico) con pattern opposto al bandeggio tradizionale, che evidenzia regioni ricche in G-C trascrizionalmente attive ed eucromatiche.