Compactação do Material Genético - UFPel...Forma Dimensões Tamanho do DNA Número de bases Fago...
Transcript of Compactação do Material Genético - UFPel...Forma Dimensões Tamanho do DNA Número de bases Fago...
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