terça-feira, 30 de outubro de 2012

Compactação do DNA


Cromatina é o conteúdo interno do núcleo da célula que não está em divisão, sendo possível a sua observação à microscopia óptica. Numa célula eucariótica, quase todo o DNA está compactado na cromatina. O DNA é "empacotado" na cromatina para diminuir o tamanho da molécula (de DNA), e para permitir maior controle por parte da célula de tais genes. Grande parte da cromatina é localizada na periferia do núcleo, possivelmente pelo fato de uma das principais proteínas associadas com a heterocromatina ligar-se a uma proteína da membrana nuclear interna. A cromatina é formada a partir da molécula de DNA de dupla hélice complexada com proteínas básicas - as histonas - e proteínas ácidas não-histônicas. As histonas são proteínas simples, solúveis em água. Nos cromossomos humanos foram detectadas cinco classes de histonas, as quais são identificadas modernamente pelas notações H1, H2A, H2B, H3, H4. As quatro últimas ocorrem nos cromossomos em proporções semelhantes. As histonas H2A e H2B possuem peso molecular bem inferior ao da histona H1. Ambas são consideradas ricas em lisinas (aminoácidos). As histonas H3 e H4 são ricas em arginina(aminoácidos codificados pelo código genético, sendo portanto um dos componentes das proteínas dos seres vivos). As proteínas não-histônicas dos cromossomos são classificadas, de um modo geral, em proteínas ácidas, as quais podem ser removidas por soluções alcalinas fracas, proteínas residuais, que ficam remanescentes depois da extração das histonas, e enzimas. As proteínas histônicas atuam na formação do nucleossomo (estrutura fundamental no acondicionamento da fibra de cromatina), além de manter sua seqüência de aminoácidos H2A, H2B, H3, H4 por gerações, mesmo entre espécies diferentes. As proteínas não-histônicas proporcionam condições para que haja associações entre histonas e cromatinas, impedindo repulsões eletrostáticas entre as proteínas básicas. Os cromossomos são visíveis como estruturas distintas apenas nas células em divisão. 
            Existem quatro níveis de compactação da cromatina:
1) Estrutura primária - Associação da dupla hélice do DNA com um grupo específico de histonas. Duas cópias de cada uma das quatro histonas (H2A, H2B, H3, H4) constituem um octâmero, em torno do qual um segmento de dupla hélice de DNA se enrola, como uma linha em torno de um carretel. O octâmero circundado por duas voltas de DNA constitui um nucleossomo. Cerca de 140 bases de DNA estão associadas a cada centro de histonas. Após um segmento de DNA curto (20 a 60 bases), forma-se o centro seguinte de complexo de DNA, e assim por diante, conferindo à cromatina a aparência de contas num cordão. Este primeiro nível de compactação reduz o tamanho da molécula de DNA em 6 a 7 vezes. 
2) Solenóides - A histona H1 tem papel na organização da cromatina ocupando lugar na região entre os nucleossomos, forçando o material a outro tipo de compactação, em estruturas secundárias helicóides, denominadas solenóides. O solenóide corresponde à compactação de 6 a 7 nucleossomos. Essa nova fibra é a unidade fundamental da organização da cromatina. O solenóide é capaz de condensar aproximadamente 1200 bases de DNA.
3) Alças - Com a formação do solenóide, tem lugar a ação de proteínas não-histônicas, que formam estruturas em alças ou domínios. As alças podem ser o início de espessamentos parecidos com nós, denominados cromômeros. À medida que os cromossomos se condensam mais, os cromômeros adjacentes fundem-se em estruturas maiores, que depois se tornam às bandas cromossômicas.
4) Cromossomos - Encontramos essas formas na metáfase, quando há a maior condensação da cromatina. É o enrolamento final, do qual participa a topoisomerase II.


Conhecem-se dois tipos de cromatina:
- Eucromatina, que consiste em DNA ativo, ou seja, que pode-se expressar como proteínas e enzimas.
- Heterocromatina, que consiste em DNA inativo e que parece ter funções estruturais durante o ciclo celular. Podem ainda distinguir-se dois tipos de heterocromatina:
- Heterocromatina constitutiva, que nunca se expressa como proteínas e que se encontra localizada à volta do centrómero(contem geralmente sequências repetitivas);
- Heterocromatina facultativa, que, por vezes, é transcrita em outros tipos celulares, consequentemente a sua quantidade varia dependendo da atividade transcricional da célula. Apresenta condensada na interfase.

Fonte:



Postado por: Ana Carolina Biscaia, Dayane Soares e Karina Brandes

8 comentários:

  1. Esse artigo conta das histonas relacionadas a algumas doenças, vale a pena dar uma olhadinha.
    link: http://www.inca.gov.br/rbc/n_53/v04/pdf/revisao2.pdf

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  2. Olá pessoal, eu particularmente adoro esse assunto. Uma outra contribuição é que podemos observar a heterocromatina constitutiva com uma técnica bem simples: a Banda C, com diversas reações usando Hidróxido de Bário, Ácido Clorídrico e SSC, evidencia essa região mais compactada da cromatina. Para quem tiver interesse tenho diversas lâminas e fotos dessa técnica. Outro fator interessante, é que recentemente foi descoberto uma possível função de replicação gênica nessas regiões que contém DNA repetitivo, como já citado na publicação. E no meu trabalho de iniciação fazemos a microdissecção dessa região (raspagem, com o mesmo aparelho que faz inseminação artificial, um microscópico invertido com braços mecânicos). Após isso fazemos o tratamento desses "pedaços" de cromatina e mandamos sequenciar, posteriormente todo o estudo em cima disso é feito, para se descobrir que genes tem ali.

    Um longa jornada pela citogenética :)

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  3. É muito interessante mesmo esse artigo Caroline, quando pesquisei sobre o assunto eu dei uma olhada. Uma coisa interessante abordada nesse artigo é parte que fala sobre as histonas e o câncer, que é um assunto de interesse de 'todos'.

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  4. Pesquisando um pouco descobri que o nível de compactação não é estável e nem o mesmo ao longo dos cromossomos. Quando um gene é ativado, o DNA se desenrola para permitir a sua transcrição em RNA.
    Portanto, a compactação do DNA é uma das formas de controle da expressão de um gene.
    Comentado por: Saline Rocha

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  5. Encontrei alguns slides referentes ao assunto da compactação do DNA que contêm algumas imagens muito interessantes e didáticas http://www.ufpel.edu.br/biotecnologia/gppgb/site/content/paginadoprofessor/uploadsprofessor/90d033d84913deb136a73889f621278a.pdf?PHPSESSID=7f78fa3aa822bfd981318df0d1ffd4e0

    Comentado por: Renata H. Parrino

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  6. A Saline levantou uma questão interessante: a compactação da cromatina é uma das formas de controle da expresão gênica. Como isso seria possível?





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  7. Existe uma relação direta entre o grau de enrolamento e a atividade transcricional do DNA. A cromatina menos compactada é a que possui o DNa transcricionalmente ativo, ou seja, o DNA que sintetiza RNA (eucromatina). O DNA que corresponde a cromatina mais condensada é a inativa do ponto de vista transcricional,sendo pertencente a esta categoria toda a heterocromatina (DNA transcricionalmente inativo).
    Alguns autores ainda consideram uma subdivisão das heterocromatinas em constitutiva e facultativa. A constitutiva é altamente condensada, se encontra constantemente e em todos os tipos celulares, é um componente estável do genoma e não conversível em eucromatina (ex: cromatina que forma os braços curtos dos cromossomos acrocêntricos, centrômeros, braço longo do cromossomo Y, etc..). Já a heterocromatina facultativa é observada em locais que variam no diferentes tipos celulares e nas sucessivas fases de diferenciação celular (ex: cromatina sexual ou "corpo de Barr"), e este tipo pode se tornar eucromatina.

    Gessica da Costa

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  8. Estou com uma dúvida. Isso caiu nas vagas residuais da ufba ano passado.A condição de heterocromatina está em que nível de compactação do DNA? No terceiro (alças) ?ou no quarto?

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