Ciclos endomitóticos: Ciclos endomitóticos: cromossomos cromossomos

politênicospolitênicos

Disciplina: Biologia do NúcleoDisciplina: Biologia do Núcleo

Profa. Dra. Maria Tercília Vilela de Azeredo OliveiraProfa. Dra. Maria Tercília Vilela de Azeredo Oliveira

Ciclo celular

Gleitler (1938, 1939) primeiro a descrever altos níveis de ploidia em

tecidos de insetos, Heteroptera (Gerris lateralis)

Endomitose

Núcleos poliplóides

Núcleos politênicos

Nível de ploidia pode ser determinado medindo-se a quantidade de

DNA desses núcleos, ou contagem do número de cromossomos

Três modos de origem de Núcleos Poliplóides:

Herdados via linhagem germinativa

Fusões nucleares (exemplo: tecidos gordurosos de barbeiros em

jejum)

Duplicação dos cromossomos de núcleo somático

(haplóide/diplóide) sem divisão celular

A. Núcleo diplóide normal

B. Núcleo politênico

C. Núcleo com número cromossômico duplicado

D. Diplocromossomos

Tipos de núcleos resultantes da endomitose:

Endomitose

Fênomeno amplamente difundido entre os eucariotos

(Protozoários Mamíferos)

Exemplos:

Protozoários ciliados: dois núcleos

micronúcleo (2n)

macronúcleo (xn)

Maioria das Angiospermas células do tapete, células do saco embrionário e outros tecidos;

Artrópodos:

células nutritivas dos oócitos (dípteros)

glândulas fiandeiras (aranhas)

glândula produtora de geléia real (abelhas)

Mamíferos: hepatócitos

25% 2C

50% 4C

25% 8C

Neuroptera sp (túbulos de Malpighi)

Orceína lacto-acética

Reação de Feulgen

Cromossomos politênicos

Balbiani (1881) glândulas salivares de Chironomus (díptero)

Rombousek ( 1912) cromossomos

Painter / Heitz / Bauer (1933) cromossomos politênicos de Drosophila

Outros organismos:

- Insetos da ordem Collembola

- Plantas (células antípodas do saco embrionário / tecido

suspensor do embrião)

- Protozoários e ciliados

cromossomos politênicos em díperos

fase larval, em todos os órgãos * glândula salivar

Revolução nos experimentos com Drosophila

Cromossomos politênicos

Formação:

Cromossomos homólogos sofrem emparelhamento e duplicam-se sem

separação das cromátides-irmãs e sem divisão nuclear / celular

Exemplo: DrosophilaCromossomos politênicos (1.800 a 2.000 μm)Cromossomos metafásicos (7,5 μm)

Comparação entre cromossomos politênicos (A) e metafásicos (B) de D. melanogasterObs: As figuras estão em escalas diferentes

Despareamento entre os cromossomos politênicos homólogos

Micrografia eletrônica de cortes longitudinais de cromomossomos politênicos de D. melanogaster

Faixas

Inter-faixas

Mapa citológico

Pufes

Pufes dos cromossomos politênicos: resultado da desespiralização dos

cromômeros

Região de intensa síntese RNA

Vários experimentos:

Corante Fast-green

Precursores de RNA

Análise dos tipos de proteínas na secreção das glândulas

salivares de diferentes dípteros

Beermann (1952), Pavan et al (1953):

Banda Pufe Ativação de genes

Seqüência de aparecimento dos pufes representa o padrão de atividade gênica de determinado tecido.

Após surgimento: acúmulo de proteínas não- histônicas na interbanda contígua/faixa que origina o pufe

“Expressão morfológica da atividade de genes estruturais”

Número, tamanho e forma das bandas e dos pufes são constantes em diferentes indivíduos da mesma espécie (tecido do desenvolvimento)

Padrão de Pufes pode ser alterado por diferentes fatores:

Temperatura Inibidores de síntese de RNAs Hormônios

Pufes

Sequencia de formação do Pufe X15e em cromossomos das glândulas salivares de larvas de Trichosia bescens tratadas pelo éter etílico. (a) Controle; (b) 60´; (c) 90´;

(d) 140´; (e) 220´ – após a anestesia pelo éter etíico

(a) Controle; (b) 100´após o éter etílico; (a´) uridina tridiada / controle; (b´) uridina tridiada 100´após o tratamento com éter etílico

Chiromonus pallidivittatus Chiromonus tentans Híbridos

Experimento de Beermann (1961) correlação direta entre presença de um pufe e um produto celular específico

Análise citogenética dos híbridos, detectou locus gênico: cromossomo IV (pufe BR4)

C. tentas: sem grânulos

C. pallidivittatus: grânulos de

secreção cromossomo IV (pufe

BR4)

Híbridos: nº menor de grânulos

no cromossomo IV (pufe BR4)

Representação esquemática da glândula salivar, do cromossomo IV e dos padrões eletroforéticos das secreções salivares de larva de Chironomus tentas, de C.

pallidivittatus e dos híbridos entre estas duas espécies. Setas: Fração protéica da secreção de C. pallidivittatus

Becker (1959, 1962): experimentos com glândula salivar de Chironomus / Rhyncoschiara / Drosophila

Evidência da Ecdisona indução de pufes nos cromossomos politênicos

Breuer / Pavan (1955): Rhyncosciara angelae

Observaram aumento de DNA antes / durante a formação de pufes, após regressão, faixas + espessas e + coradas

Pavan (1965): denominou Pufes de DNA

Pufes de DNA

Cromossomo politênico de Trichosia pubescens

Orceína

Timidina tritiada

Cromossomos plumososCromossomos plumosos

Disciplina: Biologia do NúcleoDisciplina: Biologia do Núcleo

Profa. Dra. Maria Tercília Vilela de Azeredo OliveiraProfa. Dra. Maria Tercília Vilela de Azeredo Oliveira

Cromossomos plumosos

Cromossomos gigantes (1,5 mm de comprimento)

Observados em:

- 1882: Flemming em oócitos de axolote

- 1886: Callam (discutiu e analisou os crs. e forneceu informações

sobre técnicas)

- 1892: Rückert em oócitos de tubarão

Do inglês “lampbrush chromosome”

Ocorrem durante a prófase I da meiose (na maioria das vezes no

diplóteno)

onde são visualizados

quiasmas

Presentes na ovulogênese e espermatogênese de alguns grupos

animais e vegetais

Espécie Estágio da meioseAcetabularia mediterranea (alga verde) Incerto

Coprinus lagopus (fungo) Paquíteno a diplóteno

Zea mays (milho) Diacinese na antera

Loligo vulgaris (lula) Diplóteno da fêmea

Drosophila hydei (drosófila) Início da P I a Dipl. do macho (restrito ao Y)

Grillus domesticus (grilo) Paquíteno do macho e da fêmea

Schistocerca paranensis (gafanhoto) Paquíteno a diplóteno do macho

Echinaster sepositus (estrela-do-mar) Diplóteno da fêmea

Xenopus laevis (sapo-de-garra) Diplóteno da fêmea

Crocodilus niloticus (crocodilo) Diplóteno da fêmea

Columba livia (pombo) Diplóteno da fêmea

Macaca mulata (macaco) Paquíteno a diplóteno do macho

Homo sapiens (homem) Diplóteno da fêmea

Ocorrência de cromossomos plumosos em alguns organismos (Segundo diversos autores)

Eletromicrografia do núcleo de ovócito imaturo do camarão rosa Pendus paulensis. Observar o acúmulo de material nucleolar (Nu).

Setas: envoltório nuclear

Aumento: 3000x

Ocorrência do cromossomo plumoso

Cromossomos plumosos: estudo citogenético na espécie Fringilla coelebs (Chaffinch)

Chaffinch chromosome in the lampbrush phase have typical lampbrush chromosome traits. They are of a really giant size, revealing a very high level of transcription on lateral loops and being decorated with a number of special landmarks. The most striking feature of chaffinch lampbrush chromosomes is occurence of specific protein bodies on each of bivalents (arrows).

Alsu Saifitdinova, Svetlana Derjusheva and Elena GaginskayaBiological Institute of Saint-Petersburg University, Saint-Petersburg, 198504 RUSSIA

Setas: quiasmas

Seta dupla: filamentos se separam evidenciando-se duas cromátides

Parte de um par de cromossomos plumosos do urodelo Triturus viridescens

Esquema da estrutura do cromossomo plumoso

Esquema ilustrando um cromossomo plumoso

Esquema de vários tipos de alças dos cromossomos plumosos, detectados por microscopia eletrônica

Estrutura e composição química de um segmento de cromossomo plumoso

Cromossomo Y de Drosophila

hydey no estádio plumoso

a) Cromossomos com dois quiasmas, alças e esferas

Setas: centrômeros

b) Variação no aspecto das alças – acúmulo de ribonucleoproteína

c) Cromômero com alça

Pontos: cadeias de RNAs sendo transcritas

Cromossomos plumosos de anfíbios:

Scaffold central (em branco)Alças projetadas lateralmente (em vermelho) – Filamentos de DNA associados às proteínas histônicas

Cromossomo plumoso: organização do cromossomo

Oócito de anfíbio – Meiose ITranscrição do RNA

Mitotic and lampbrush chromosome 1 after FISH with GC-enriched isochore fraction. Green signals on the PI-stained mitotic chromosome is due to FITC; red signals on the CMA-stained LBC is due to Cy3.

Analysis of correspondence between Q-banding pattern of the chicken mitotic chromosomes and the chromomere pattern of lampbrush chromosomes by FISH and fluorochrome staining

S. Galkina, N. Lukina, E. Vasilieva, L.Andreozzi, C. Federico, S. Saccone, G. Bernardi, A. Rodionov Biological Institute of St.Petersburg University, Russia; University of Catania, Italy; University of

Bologna, Italy; Stazione Zoologica, Napoli, Italy

Comparação entre cromossomos politênicos e plumosos

Cromossomos interfásicos Cromossomo meióticos (prófase I)

Cromossomo gigante Cromossomos gigante

Cromômeros Cromômeros

Pufes (desepiralização dos cromômeros) Alças (desp. cromôm.)

Bandas -----------

Região intercromomérica Região intercromomérica

Nem todas bandas apresentam pufes Todos os cromôm. apresentam alças

Alteração dos politênicos é irreversível Voltam às condições morfológicas normais

Ocorrem em vários tecidos Ocorrem na ovulogênese e espermatogênese

Transcrição sucessiva de vários genes Transcrição ocorre apenas na prófase I

durante a intérfase prófase I da meiose

Genes transcritos contêm informações Genes transcritos: fornecer material macromolecular

síntese de enzimas digestivas, enzimas (RNAm/RNAr – histonas/ribossomos). Suprir

e proteínas que participam na pupação e nessidades dos embriões durante a fase de

síntese de proteínas estruturais segmentação

Comparação entre cromossomos politênicos e plumosos

Politênicos Plumosos

This image shows the distribution of RNA polymerase II

in the actively-transcribing loops of a lampbrush chromosome Fim