Post on 02-Jul-2015
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Organização Cromossômica
Prof. Adriano Azevedo
O Tamanho do DNA e a Manutenção da Funcionalidade
• O DNA é uma molécula instável fisicamente;
• Extremamente longa;
• O menor cromossomo humano contém ~4,6 x 107 pb;
• O DNA de uma célula diplóide humana tem aproximadamente 2m e cerca de 20.000 genes;
• Acondicionado em estruturas microscópicas nas células ;
• Mantendo suas funções de transcrição e replicação altamente reguladas;
O DNA deve ser empacotado no núcleo ou na mitocôndria de forma organizada, de tal forma a permitir o acesso ordenado a parte dos milhares de genes, sem inviabilizar processos vitais, tais como transcrição, replicação, divisão celular e crossing over.
Dois Núcleos Duas Soluções
Núcleo Interfásico Núcleo Mitótico
• Núcleo da Síntese;
• Transcrição;
• O DNA é armazenado na forma de cromatina
• Núcleo da Divisão Celular;
• Migração para os pólos da célula;
• O DNA é armazenado na forma de cromossomo
Como Chegamos a Essas Estruturas?
• No núcleo interfásico, a dupla hélice de DNA está sujeita a pelo menos dois níveis de organização;
• Nucleossomos e Filamentos de Cromatina;
• O nucleossomo é a unidade mais fundamental de empacotamento;
• São formados pela helicoidização do DNA ao redor de um cerne proteico;
• Octâmero de proteínas básicas, chamadas de histonas;
• H1, H2A, H2B, H3 e H4;
O DNA fica mais curto e mais grosso
Assume aspecto de um colar de contas / Filamento de Cromatina
A estabilização do nucleossomo é dada pela interação da carga positiva
das Lys e Arg presentes nas histonas com a carga negativa dos
fosfatos do DNA
A cromatina interfásica parece consistir dessas fibras de cromatina, provavelmente organizados em longas alças.
O colar de contas sofre um enovelamento sobre si, formando os Fibras de Cromatina;
• A necessidade de migração dos cromossomos durante a divisão celular faz com que a cromatina se condense ainda mais;
• A condensação prossegue, durante a metáfase, até formar uma estrutura altamente condensada;
• Cromossomos;
CROMOSSOMOS
Em resumo, pelo menos três níveis de condensação são necessários para acondicionar o DNA em um cromossomo eucariótico.
1. Embalagem do DNA em nucleossomos, para produzir o filamento de cromatina interfásico de 10 nm de diâmetro. Razão de compactação de ~6.
2. Superelicoidização da fibra de 10 nm do nucleossomo, para produzir a fibra de cromatina de 30 nm. Razão de compactação de ~40.
3. Finalmente, as proteínas cromossômicas não-histonas formam um arcabouço, que é envolvido na condensação da cromatina de 30 nm nos cromossomos metafásicos.
Cromossomo Funcional
Para serem organelas funcionais, os cromossomos dos eucariotos parecem necessitar de apenas três classes de elementos:
(1) Centrômeros;
(2) Telômeros;
(3) Origens de Replicação;
CENTRÔMERO
• Região em que as cromátides-irmãs estão unidas e que os microtúbulos se juntam (cinetócoro);
• Constrição Primária;
• Essencial para a segregação durante a divisão celular;
• Dividem os cromossomos em duas regiões chamadas de braços;
• Definem as posições anatômicas (proximal e distal) nos cromossomos;
• Permitem a classificação dos cromossomos em Metacêntricos, Submetacêntricos, Acrocêntricos e Telocêntricos.
TELÔMEROS
• São estruturas especializadas, constituídas de DNA e Proteínas, que cobrem as extremidades dos cromossomos eucarióticos;
• Funções:
• (1) Manter a Integridade Estrutural dos Cromossomos (fusão e anel);
• (2) Garantir a Replicação Completa das extremidades dos Cromossomos;
• (3) Auxiliar o Estabelecimento da Arquitetura Tridimensional do Núcleo e/ou do Pareamento Cromossômico;
• A verdadeira natureza da seqüência do telômero pode nem ser importante;
• O comprimento é altamente variável e sujeito a controle genético;
• Telomerase → Normalmente expressa apenas em células embrionárias;
• Logevidade;
• Doenças relacionadas com a idade;
• Neoplasias → Reativação e Imortalização;
• Ovelhas Dolly;
ORIGENS DE REPLICAÇÃO
• Na maioria das células diplóides, o DNA normalmente replica apenas uma vez por ciclo;
• Múltiplos sítios de replicação ao longo do DNA;
• Regiões com dezenas de Kb de comprimento;
• Agilidade e Eficácia;
CROMATINA FUNCIONAL
• Funcionalmente a cromatina pode ser dividida em três tipos de regiões:
• 1. Eucromatina;
• 2. Heterocromatina Facultativa;
• 3. Heterocromatina Constitutiva;
Observações Importantes
• As histonas são uma classe de proteínas homogêneas altamente conservadas e estão inespecificamente envolvidas na regulação da expressão gênica.
• As proteínas não-histonas são ácidas e altamente heterogêneas, por isso apresentam papéis na regulação da expressão de genes específicos;
• As proteínas histonas além de participarem da helicoidização do DNA, também atuam no processo de transcrição e replicação;
• A transcrição e a replicação só podem ocorrer se as pontes de hidrogênio entre as duplas fitas do DNA forem rompidas;
• Desmancho do nucleossomo;
• Acetilação e Desacetilação;
• A acetilação das Lys das histonas induz a transcrição e a desacetilação reprime a transcrição;
OBRIGADO !