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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