Compactação do Material Genético

ODIR DELLAGOSTIN

Disciplina de Biologia Molecular

Conceitos

Cromatina

CariotecaHistonas

HeterocromatinaEucromatina

Cromossomo

Nucleossomo

Nucleóide

Metilação

Acetilação

DNA E. coli

Por que a necessidade de compactar genomas?

O núcleo de uma célula humana tem 6 m de diâmetro e a

extensão total do DNA dos seus 46 cromossomos soma 1,8 m.

Como é resolvida a discrepância entre estas duas grandezas?

Organismo / Compartimento

Forma Dimensões Tamanho do DNA Número de bases

Fago T4 icosaedro 0,065x0,10m 55 m 170.000

E.coli cilindro 1,7 x 0,65 m 1,3 mm 4,6 x 106

Mitocôndria humana esferóide 3 x 0,5 m 50 m 16.000

Núcleo humano esferóide 6 m diametro 1,8 m46 cromossomos

6 x 109

(diplóide)

1- Espaço físico

* Compactação organizada

Número de cromossomos em alguns organismos

- Nucleóide (1/3 do volume celular)- 80% DNA + 20% proteínas e RNA; em eucariotos, a cromatina tem – 50% DNA- A compactação não apresenta características morfológicas de cromossomo

Nucleóide expelido de um célula bacteriana

lisada

Nucleóide

Organização do DNA bacteriano

Domínios ( 100/genoma)

Cada alça tem ~ 40 kb

Apresentam alta proporção deaa carregados + (lisina earginina)

Compactação de Genomas Eucarióticos

Proteínas nucleares específicas + DNA

Cromatina

Eucromatina Heterocromatinamenos compactada mais compactada

Cromossomos Estado mais condensado na Mitose ou Meiose

Cromatina•Eucromatina (estado de menor compactação) - Interfase

•Heterocromatina (densamente compactada) - Interfase

•Cromossomo (estado de maior compactação) - Divisão celular

Eucromatina e Heterocromatina

Nucleossomo – unidade estrutural básica da cromatina

• 150 a 250 pb associados a umoctâmero de histonas (11 a 20 kDa,caráter básico acentuado, ou seja aacarregados +)

• Histonas Centrais:

2 X (H2A, H2B, H3 e H4)

* Alta conservação

* Genes

• Histona de ligação

H1

Nucleossomo

Organização das histonas no nucleossomo

Periodicidade dos

nucleossomos

• A cada 200 pb

Fibra de 10 nm - primeironível de compactação dacromatina

Posicionamento do DNA

Fibra de 30 nm – segundo nível de compactação da cromatina(enrolamento da fibra de 10 nm em uma estrutura helicoidal na qual cada voltacontém 6 nucleossomos)

Níveis de organização mais complexos da cromatina

Participação de proteínas não-histônicas

Processo pouco conhecido

http://www.biostudio.com/demo_freeman_dna_coiling.htm

Animação

Cromossomos desprovidos de

histonas: arcabouço de

proteínas no qual as alças do DNA estão ancoradas

A cromatina na replicação

A cromatina no início da transcrição

Ativadores

DNA de ligação ou superfície do nucleossomo

Remoção H1

Deslocamento ou dissociação do nucleossomo

A cromatina durante a transcrição

Modificação das histonas:

- Acetilação: (H2A, H2B, H3 e H4), altera conformação do DNA de ligação, reduz estabilidade da fibra 30 nm, evita compactação favorecendo a transcrição

- Fosforilação: N-terminal da H1 leva a descondensação da cromatina; C-terminal leva a condensação

- Ubiquitinação: ubiquitina é uma proteína não histônica de caráter acídico, e a sua ligação a histonas reduz o caráter básico das mesmas, levando a alterações estruturais dos nucleossomos

As caudas N-terminais das histonas podem ser

modificadas covalentemente de modo

reversível:

Fosforilação, acetilação, metilação ou ubiquitinação

Alteração funcional do octâmero de histonas levando a mudanças

estruturais da cromatina na transcrição e na

replicação

Acetilação ou metilação da lisina ou fosforilação da serina reduz a carga líquida das histonas

Mecanismos para ativação da cromatina

Acetilação de Histonas

Desacetilação de histonas

Metilaçãodo DNA

Metilação do DNA

Conceitos

Cromatina

CariotecaHistonas

HeterocromatinaEucromatina

Cromossomo

Nucleossomo

Nucleóide

Metilação Acetilação