NÚCLEO INTERFÁSICO Profa. Dra. Maria Tercília Vilela de Azeredo Oliveira Profa. Dra. Ester...
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NÚCLEO NÚCLEO INTERFÁSICOINTERFÁSICO
Profa. Dra. Maria Tercília Vilela de Azeredo OliveiraProfa. Dra. Maria Tercília Vilela de Azeredo Oliveira
Profa. Dra. Ester TartarottiProfa. Dra. Ester Tartarotti
Pós graduandos:Pós graduandos: - Maurício Papa de Arruda- Maurício Papa de Arruda
- Sabrina de Santos Rochel- Sabrina de Santos Rochel
- Ana Carolina Borella Anhê- Ana Carolina Borella Anhê
Disciplina: Biologia Celular – Depto de Biologia – IBILCE - Disciplina: Biologia Celular – Depto de Biologia – IBILCE - UNESPUNESP
II) NÚCLEO II) NÚCLEO INTERFÁSICO:INTERFÁSICO:
A) Cromatina: Estrutura A) Cromatina: Estrutura e Funçãoe Função
Cromatina Cromossomos
Composição Química
DNA + RNA + Proteínas DNA + Proteínas
Fisiologia Maior atividade de síntesePouca ou ausência de atividade de síntese
Estrutura
Fibrilas não empacotadas (nucleofilamentos)
Cromatina
1- Conjunto de cromossomos descondensados
2- Expressão interfásica dos cromossomos
Empacotamento das fibrilas
Importante na cromatina dos eucariontes:
a) Condensação dos cromossomos facilita a separação durante a divisão celular (separação perfeita)
b) A maneira exata em que a região do genoma é enrolada em uma célula particular determina a atividade dos genes naquela região
Núcleo interfásico
Cromatina pode estar compactada ou descompactada
Núcleo divisão
Cromatina altamente compactada
Constituindo os cromossomos
TIPOS DE CROMATINA
• EucromatinaDifusa, não compactada na intérfase ativa
(transcrição)
• Heterocromatina Constitutiva: ocorre em regiões
correspondentes de ambos os cromossomos homólogos: não transcreve. Ex: heterocromatina centromérica
Facultativa: presente em apenas um dos cromossomos no par; codificadora inativa. Ex: cromossomo X de mamíferos
No nível bioquímico e funcional a cromatina divide-se:
Eucromatina Heterocromatizada Facultativamente
CromatinaCromatina
Tipos:
- Heterocromatina
- Eucromatina
Eucromatina
~10% forma ativa
Restante: inativa
Heterocromatina FacultativaHeterocromatina Facultativa
Em um mesmo organismo:
Condensada em algumas células Condensada em algumas células
Descondensada em outrasDescondensada em outras
Cromossomo X Fêmeas
COMPOSIÇÃOCOMPOSIÇÃO
CROMATINA
• Composição– DNA– RNA– Histonas– Proteínas não
Histônicas– Enzimas
nucleares
Classes de DNAClasses de DNAA) Seqüência única (10 a 80%).
Ex: Genes estruturais (hemoglobina, ovoalbumina)
B) Seqüência medianamete repetida (10 a 40%). Ex: Genes para RNAr, RNAt e histonas
C) Seqüências altamente repetida (0 a 50%). Ex: Genes transcritos a partir do DNA satélite (região centromérica)
RNAsRNAs- RNAt- RNAt- RNAm- RNAm- RNAr- RNAr
Proteínas nuclearesProteínas nuclearesA) Protaminas: proteínas básicas simples, baixo peso molecular. Ex: SPTZ peixes
B) Histonas: proteínas básicas, alto peso molecular proteínas estruturais, enorme quantidade possuem: lisina, histidina, arginina
Classes e tipos•H1 alto conteúdo de lisina•H2a; H2B baixo conteúdo de lisina•H3;H4 alto conteúdo de arginina
C) Proteínas não histônicas ou acídicas
D) Enzimas nucleares
HISTONAS
FUNÇÃO: Transcrição do DNA
TIPOS: H1, H2A, H2B, H3, H4 e H5
Histonas
Altamente conservada
Participam da arquitetura molecular das fibras cromatínicas
Facilitam a ligação à molécula de DNA
DNA:Histonas (1:1)
Moléculas de Histonas possuem 3 regiões
Região Globular
2 regiões filamentosas
Aa básicos
Principalmente nos segmentos
Amino terminal
• Não histônicas (NHC) ou acídicas
FUNÇÃO: EnzimáticoEstruturalTranscrição-ReplicaçãoCondensação-Descondensação
Ultra-estrutura da Ultra-estrutura da CromatinaCromatina
Histórico
Ris (1956): DNA + proteínas: sistema de fibras de 200-250 A de diâmetro com 4 fios em dupla hélice enrolados
Du Praw (1965): núcleos de células embrionárias de abelha em choque hipotônico, isolamento fio cromatínicoMicroscopia eletrônica: -Filamento irregular variando sua espessura de 200-500 A-Tratamento com tripsina 0,001%
Du Praw / Bahr (1969): -Fibra A, menos proteínas ligadas ao DNA-Fibra B, filamento intacto (DNA + proteínas)
Ultra-estrutura da Ultra-estrutura da CromatinaCromatina
HistóricoOlins e Olins, 1974 Núcleos de timo e fígado de rato tratados com cloreto de potássio-Não histônicas-Portanto resta histônica + DNA
A) Estrutura nativa: fibra de 30nm
B) Após tratamento: cromatina em forma de contas
Ultra-estrutura da Ultra-estrutura da CromatinaCromatina
HistóricoKornberg et al., 1974
Novo arranjo de histonas e DNA na cromatina 200 PB H2A (2) – H3 (2) – H1 (1) – H2B (2) – H4 (2)
Quantidade não conhecida
Pesos da molécula da base do DNA = pesos da molécula dos 5 tipos de histonas
100 PB (1)H2A(1)H2B(1)H3(1)H4 - H1*
Ultra-estrutura da Ultra-estrutura da CromatinaCromatina
Histórico
Oudet (1975) Core nucleossômico: unidades que se repetem após o tratamento com tripsina (sem H1)
Nucleossomo: unidade que se repete na cromatina (todas histonas + DNA)
“Spacer” ou “linker”: espaço ou região ligadora DNA ligados ou ligamento: espaço entre um core e outro
Weintraub (1975) Nuclease estafilocócica / tripsina
DNA proteínasArranjo das histonas interno à hélice do DNA
Nucleossomo:
- 1 molécula histona H1
- 2 moléculas de cada histona: H2A, H2B, H3 e H4
- 200 pb
Nucleossomo(Core nucleossômico + Filamento espaçador)(Core nucleossômico + Filamento espaçador)
Complexo de Proteínas e DNA
Ultra-estrutura da Ultra-estrutura da CromatinaCromatina
HistóricoFinch (1977)
Cristalização dos “core nucleossômicos” e eletromicrografia
Modelo proposto core nucleossômicos
Estrutura cilíndrica1 volta e ¾ de DNA140 PBOctâmero de histonas 130 A no diâmetro e 50 A na altura
Histonas (internas à hélice do DNA) 2 H3 tetrâmero central + 2 H4
2 H2A dímeros (um de cada lado) + 2 H2B
Nucleases: DNAse I: rompe DNA 10 ou múltiplo, 10 nucleotídeos DNAse II: rompe DNA 100 nucleotídeos
Ultra-estrutura da Ultra-estrutura da CromatinaCromatina
HistóricoFelsenfeld (1978)
Papel das histonas
Complexos
(H3 e H4)(H2A e H2B)H3, H4, H2A, H2B)
H3 e H4 (ricas em arginina): Formam dímeros quando em solução sendo essenciais ao enrolamento do DNA. Papel central na formação do nucleossomo.
H2A e H2B (pobres em lisina): Importante na compactação do DNA (são “imitadas” por H3 e
H4). H1 (rica em lisina):
Função estabilizadora da estrutura do nucleossomo levando à formação de mini-solenóides (“super-bead”).
Histona H1
Na compactação de nucleossomos
adjacentes
Nucleossomo
Modelos de Worcel para a Modelos de Worcel para a posição de H1 (1979)posição de H1 (1979)
A. Entrelaçamento contínuo de H1 (solenóide contínuo)
- (NH2 terminal com grupo COOH terminal) estabiliza a fina fibra de 100 A levando à formação do filamento mais grosso (200 a 300 A). A cada 6-8 nucleossomos – mini-solenóides.
B. Entrelaçamento descontínuo de H1 (solenóide descontínuo)
- Esse modelo dá maior flexibilidade à fibra de 200 a 300 A. A cada 10 nucleossomos há um nucleossomo que contêm proteína não histônicas no lugar do H1.
A cada 6 nucleossomos 30 nm mini-solenóide
Vista frontal Vista lateral
NÍVEIS DE ORGANIZAÇÃO DA CROMATINA
A. Molécula de DNA – 2nm (10PB) – (Grau de empacotamento 1)
B. Filamento cromatínico fino de 10 nm de diâmetro (arranjo linear dos nucleossomos – filamento nucleossômico ou nucleofilamento) – (Grau de empacotamento 6-7)
C. Fibra mais grossa – 20 a 30 nm de diâmetro: Mini-solenóide (6 a 10 nucleossomos) – (Grau de empacotamento 40)
D. Série de domínios de alças 0,25 µm – (Grau de empacotamento 680)
E. Conjunto dos domínios de alças 0,84 µm Super-solenóide cromossomo – (Grau de empacotamento 1,2 x 104)10.000x10.000x
Níveis de Compactação do DNANíveis de Compactação do DNA
Empacotamento do DNA com Histonas
Fibras de 10nm de diâmetro
Separadas por segmentos de DNA de ~80pb
Enrolamento em fibras de 30nm- mini-solenóide
Esquema das fibras cromatínicas
Fibra de 30nm
Mantida pela associação das Histonas H1
Centro do solenóide
Nucleossomo
CromatinaCromatinaEstrutura
Organização cromatínica
Níveis de Organização do
Filamento Cromatínico
Compactação organizada da Hélice do DNA
Compactação da Hélice do DNA
II) NÚCLEO II) NÚCLEO INTERFÁSICO:INTERFÁSICO:
B) Cromossomos B) Cromossomos metafásicosmetafásicos
Níveis de Organização cromatínica: Cromossomo mitótico
Condensação: acompanhada pela fosforilação H1
Cromossomo Metafásico
Compactação da Hélice do DNA
CROMOSSOMOS CROMOSSOMOS METAFÁSICOSMETAFÁSICOS
Cromossomos Cromossomos MetafásicosMetafásicos
1. Número
2. Tamanho
3. Posição do Centrômero
Classificação do Cromossomo
Baseada na posição do Centrômero
Cromossomo Metafásico
CentrômeroCentrômero
Cromossomo mitótico
Duas Moléculas de DNA filhas- Replicação do DNA em S
Compactadas separadamente - Cromátides irmãs
unidas pelo Centrômero
Cromátide de um cromossomo Mitótico
Cromatina organizada em um série de alças
Alças- emanam de eixo central: proteínas não histônicas
Cromossomo metafásico
Alças da cromatina
Ancoradas em andaime
Proteíco (proteínas não histônicas - NHC)
Proteínas Não Histônicas
“Scaffold”
Eixo central
Halo de DNA
Constrições secundáriasConstrições secundárias
Constrições Secundárias Constrições Secundárias (RONs)(RONs)
Bandamento NOR
TelômerosTelômerosMarcação específica: sondas teloméricasMarcação específica: sondas teloméricas