from the chromosomal loops and the scaffold to the classic bands of the metaphase chromosomes

From the Chromosomal Loops From the Chromosomal Loops and the Scaffold to the Classic and the Scaffold to the Classic

Bands of the Metaphase Bands of the Metaphase ChromosomesChromosomes

Y. Saitoh & U. K. LaemmliY. Saitoh & U. K. Laemmli

Cold Spring Harbor Symposia on Quantititive BiologyCold Spring Harbor Symposia on Quantititive BiologyVol 83, 1993Vol 83, 1993

Loops da CromatinaLoops da Cromatina

O estudo da estrutura dos cromossomos:O estudo da estrutura dos cromossomos:

Microscopia ótica: muito grosseiraMicroscopia ótica: muito grosseira Microscopia eletrônica: muito detalhadaMicroscopia eletrônica: muito detalhada Métodos bioquímicos: interferências destrutivasMétodos bioquímicos: interferências destrutivas

Em seu estado original, os cromossomos Em seu estado original, os cromossomos aparentam ser apenas estruturas cilíndricas, aparentam ser apenas estruturas cilíndricas, preenchidos homogeneamente com fibras preenchidos homogeneamente com fibras nucleoprotéicasnucleoprotéicas


A noção de que ocorrem loops na cromatina a A noção de que ocorrem loops na cromatina a cada 100 Kb em média, é solida.cada 100 Kb em média, é solida.

Esta organização foi descoberta em Esta organização foi descoberta em cromossomos metafásicos sem histonas e cromossomos metafásicos sem histonas e outras proteínas, que foram removidas com outras proteínas, que foram removidas com poliânions de sulfato de dextran e heparina; poliânions de sulfato de dextran e heparina; com intuito de desenovela-los.com intuito de desenovela-los.


Os princípios da organização em loops foram Os princípios da organização em loops foram comprovados com técnicas de:comprovados com técnicas de:

Seções cromossômicas finasSeções cromossômicas finas Espalhamento dos cromossomosEspalhamento dos cromossomos Imunoflorescência com anticorpos contra Imunoflorescência com anticorpos contra

Topoisomerase IITopoisomerase II

Proteínas formam uma Proteínas formam uma armação ou “scaffold”armação ou “scaffold”

Alças de DNA são Alças de DNA são ligadas pela baseligadas pela base

SAR = SAR = scaffold scaffold attachment regionattachment region

DNA rico em AT com DNA rico em AT com sítios para Topo IIsítios para Topo II


Em cromossomos distendidos por exposição a Em cromossomos distendidos por exposição a baixas concentrações de sal ou pela retirada baixas concentrações de sal ou pela retirada parcial de H1, os loops são observados como parcial de H1, os loops são observados como halos periféricos, devido a:halos periféricos, devido a:

Distensão das fibras da cromatina Distensão das fibras da cromatina Desespiralização longitudinal das bases que Desespiralização longitudinal das bases que

compõe o loopcompõe o loop


A base dos loops de cromossomos nativos é A base dos loops de cromossomos nativos é uma região longitudinal e hetrocromática uma região longitudinal e hetrocromática denominada de scaffold.denominada de scaffold.

Com base no modelo Loop / Scaffold Com base no modelo Loop / Scaffold poderiam ser identificadas proteínas poderiam ser identificadas proteínas específicas do scaffold e de regiões associadas específicas do scaffold e de regiões associadas a ele, como as SARs.a ele, como as SARs.

Topoisomerase II e SARsTopoisomerase II e SARs

A SC1 (scaffold 1)é a principal proteína do A SC1 (scaffold 1)é a principal proteína do scaffold e foi identificada como uma scaffold e foi identificada como uma topoisomerase II. topoisomerase II.

Essa proteína se liga seletivamente as SARs e Essa proteína se liga seletivamente as SARs e está envolvida com o final da condensação está envolvida com o final da condensação cromossômicacromossômica


As SRAs são os possíveis constituintes da base As SRAs são os possíveis constituintes da base dos loops da cromatina e são regiões ricas em dos loops da cromatina e são regiões ricas em AT (cerca de 65 %).AT (cerca de 65 %).

Proteínas que se ligam seletivamente as SRAs:Proteínas que se ligam seletivamente as SRAs: Histona H1Histona H1 HMG I Y - High Mobility ProteinHMG I Y - High Mobility Protein ARBDARBD

Bandas CromossômicasBandas Cromossômicas

São variações na estrutura longitudinal das cromátides que São variações na estrutura longitudinal das cromátides que são reveladas por várias técnicas de coloração.são reveladas por várias técnicas de coloração.

Classicamente os cromossomos parecem ser construidos por Classicamente os cromossomos parecem ser construidos por discos empilhados, e cada disco difere de seu vizinho por:discos empilhados, e cada disco difere de seu vizinho por:

Densidade gênicaDensidade gênica Tempo de replicaçãoTempo de replicação Composição de basesComposição de bases Conteúdo de sequências repetitivasConteúdo de sequências repetitivas Conformação da cromatinaConformação da cromatina


Os principais padrões de bandamento Os principais padrões de bandamento cromossômico são:cromossômico são:

Banda C - Heterocromatina centromérica, contendo DNA Banda C - Heterocromatina centromérica, contendo DNA

satélite e praticamente nenhum genesatélite e praticamente nenhum gene

Banda G - Composta por bandas de hetrocromatina Banda G - Composta por bandas de hetrocromatina

facultativa, de repilcação tardia e são ricas em ATfacultativa, de repilcação tardia e são ricas em AT

Banda Q - Feita com quinacrina, cora também regioes ricas Banda Q - Feita com quinacrina, cora também regioes ricas

em AT, revelando um padrão semelhante as bandas C.em AT, revelando um padrão semelhante as bandas C.

Esquerda: Padrão de bandamento G de alta resolução em prometáfase do cromossomo 1 (Muntjac)

Direita:


Apenas 20% dos genes humanos mapeados Apenas 20% dos genes humanos mapeados encontram-se em regiões de banda Q e G; e encontram-se em regiões de banda Q e G; e em sua maioria são em sua maioria são housekeepinghousekeeping..

A heterocromatina facultativa corada pela A heterocromatina facultativa corada pela banda Q é responsável pelo silenciamento de banda Q é responsável pelo silenciamento de genes tecido-específicos.genes tecido-específicos.

Bandas CromossômicasBandas Cromossômicas As bandas R possuem um padrão reverso ao As bandas R possuem um padrão reverso ao

encontrado nas bandas Q e G, coram regiões ricas em encontrado nas bandas Q e G, coram regiões ricas em GC e se replicam na fase S.GC e se replicam na fase S.

A maioria dos genes selvagens expressos estão A maioria dos genes selvagens expressos estão localizados em bandas R.localizados em bandas R.

As bandas G / Q são cerca de 3.2 % mais ricas em AT As bandas G / Q são cerca de 3.2 % mais ricas em AT do que as bandas R. Esta pequena diferença nao do que as bandas R. Esta pequena diferença nao poderia explicar os padrões de fluorescência com poderia explicar os padrões de fluorescência com daunomicina. Assim, a única opção seria uma alta daunomicina. Assim, a única opção seria uma alta organização cromossômica.organização cromossômica.

Durante a corridaDurante a corridanão se vêem as equipesnão se vêem as equipes

Última voltaÚltima voltasprintadorsprintador da da eeqquuiipepe é conduzido é conduzido

Modelo de Loops/Scaffold de Modelo de Loops/Scaffold de Cromossomos NativosCromossomos Nativos

Bandas Q e RBandas Q e R

Empacotamento dos Loops Empacotamento dos Loops Cromossômicos: Cromossômicos:

Detecção da Base dos LoopsDetecção da Base dos Loops

Detecção do Corpo dos LoopsDetecção do Corpo dos Loops

Bandas Q e R são geradas por Bandas Q e R são geradas por Folding Diferencial e AT-QueueFolding Diferencial e AT-Queue

Complementaridade nas Sub-Complementaridade nas Sub-bandas: Cada bandas: Cada

a) Esquema de protocolos de coloração seletiva para a base ou corpo dos loops da cromatina

b)

a - O cromossomo 1 é corado em vermelho

b -

from the chromosomal loops and the scaffold to the classic bands of the metaphase chromosomes

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