NÚCLEO INTERFÁSICO Profa. Dra. Maria Tercília Vilela de Azeredo Oliveira Profa. Dra. Ester Tartarotti Pós graduandos: - Maurício Papa de Arruda - Sabrina.

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1 NÚCLEO INTERFÁSICO Profa. Dra. Maria Tercília Vilela de Azeredo Oliveira Profa. Dra. Ester Tartarotti Pós graduandos: - Maurício Papa de Arruda - Sabrina de Santos Rochel - Ana Carolina Borella Anhê Disciplina: Biologia Celular – Depto de Biologia – IBILCE - UNESP

2 II) NÚCLEO INTERFÁSICO: A) Cromatina: Estrutura e Função

3 Cromatina Cromossomos Composição Química Fisiologia Estrutura
DNA + RNA + Proteínas DNA + Proteínas Fisiologia Maior atividade de síntese Pouca ou ausência de atividade de síntese Estrutura Fibrilas não empacotadas (nucleofilamentos) 1- Conjunto de cromossomos descondensados 2- Expressão interfásica dos cromossomos Empacotamento das fibrilas Importante na cromatina dos eucariontes: Condensação dos cromossomos facilita a separação durante a divisão celular (separação  perfeita) A maneira exata em que a região do genoma é enrolada em uma célula particular  determina a atividade dos genes naquela região

4 Núcleo interfásico Cromatina pode estar compactada ou descompactada

5 Núcleo divisão Cromatina altamente compactada Constituindo os cromossomos

6 TIPOS DE CROMATINA

7 Eucromatina Heterocromatina
No nível bioquímico e funcional a cromatina divide-se: Eucromatina Difusa, 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 Eucromatina Heterocromatizada Facultativamente

8 Cromatina Tipos: - Heterocromatina - Eucromatina

9 Eucromatina ~10% forma ativa Restante: inativa

10 Heterocromatina Facultativa
Em um mesmo organismo: Condensada em algumas células Descondensada em outras Cromossomo X Fêmeas

11 COMPOSIÇÃO

12 CROMATINA Composição DNA RNA Histonas Proteínas não Histônicas
Enzimas nucleares

13 Classes de DNA Seqüência única (10 a 80%) Ex: Genes estruturais (hemoglobina, ovoalbumina) Seqüência medianamete repetida (10 a 40%) Ex: Genes para RNAr, RNAt e histonas Seqüências altamente repetida (0 a 50%) Ex: Genes transcritos a partir do DNA satélite (região centromérica)

14 RNAs - RNAt - RNAm - RNAr

15 Proteínas nucleares A) 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

16 HISTONAS FUNÇÃO: Transcrição do DNA TIPOS: H1, H2A, H2B, H3, H4 e H5

17 Histonas Altamente conservada Participam da arquitetura molecular das fibras cromatínicas Facilitam a ligação à molécula de DNA DNA:Histonas (1:1)

18 Moléculas de Histonas possuem 3 regiões
Região Globular 2 regiões filamentosas Aa básicos Principalmente nos segmentos Amino terminal

19 Não histônicas (NHC) ou acídicas
FUNÇÃO: Enzimático Estrutural Transcrição-Replicação Condensação-Descondensação

20 Ultra-estrutura da Cromatina
Histórico Ris (1956): DNA + proteínas: sistema de fibras de  A de diâmetro com 4 fios em dupla hélice enrolados Du Praw (1965): núcleos de células embrionárias de abelha em choque hipotônico, isolamento fio cromatínico Microscopia eletrônica: Filamento irregular variando sua espessura de A Tratamento com tripsina 0,001% Du Praw / Bahr (1969): Fibra A, menos proteínas ligadas ao DNA Fibra B, filamento intacto (DNA + proteínas)

21 Ultra-estrutura da Cromatina
Histórico Olins e Olins, 1974 Núcleos de timo e fígado de rato tratados com cloreto de potássio Não histônicas Portanto resta histônica + DNA

22 A) Estrutura nativa: fibra de 30nm
B) Após tratamento: cromatina em forma de contas

23 Ultra-estrutura da Cromatina
Histórico Kornberg et al., 1974 Novo arranjo de histonas e DNA na cromatina 200 PB H2A (2) – H3 (2) – H1 (1) – H2B (2) – H4 (2) 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* Quantidade não conhecida

24 Ultra-estrutura da Cromatina
Histórico Weintraub (1975) Nuclease estafilocócica / tripsina DNA proteínas Arranjo das histonas interno à hélice do DNA 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

25 Nucleossomo: - 1 molécula histona H1
- 2 moléculas de cada histona: H2A, H2B, H3 e H4 - 200 pb

26 (Core nucleossômico + Filamento espaçador)
Nucleossomo (Core nucleossômico + Filamento espaçador)

27 Complexo de Proteínas e DNA

28 Ultra-estrutura da Cromatina
Histórico Finch (1977) Cristalização dos “core nucleossômicos” e eletromicrografia Estrutura cilíndrica 1 volta e ¾ de DNA 140 PB Octâmero de histonas 130 A no diâmetro e 50 A na altura Modelo proposto core nucleossômicos 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

29 Ultra-estrutura da Cromatina
Histórico Felsenfeld (1978) Papel das histonas (H3 e H4) (H2A e H2B) H3, H4, H2A, H2B) Complexos 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”).

30 Histona H1 Na compactação de nucleossomos adjacentes

31 Nucleossomo

32 Modelos de Worcel para a posição de H1 (1979)
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. 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.

33

34 A cada 6 nucleossomos  30 nm  mini-solenóide
Vista frontal Vista lateral

35 NÍVEIS DE ORGANIZAÇÃO DA CROMATINA

36 Níveis de Compactação do DNA
Molécula de DNA – 2nm (10PB) – (Grau de empacotamento 1) Filamento cromatínico fino de 10 nm de diâmetro (arranjo linear dos nucleossomos – filamento nucleossômico ou nucleofilamento) – (Grau de empacotamento 6-7) Fibra mais grossa – 20 a 30 nm de diâmetro: Mini-solenóide (6 a 10 nucleossomos) – (Grau de empacotamento  40) Série de domínios de alças  0,25 µm – (Grau de empacotamento 680) Conjunto dos domínios de alças  0,84 µm Super-solenóide  cromossomo – (Grau de empacotamento 1,2 x 104) 10.000x

37 Empacotamento do DNA com Histonas
Fibras de 10nm de diâmetro Separadas por segmentos de DNA de ~80pb Enrolamento em fibras de 30nm- mini-solenóide

38 Esquema das fibras cromatínicas
Fibra de 30nm Mantida pela associação das Histonas H1 Centro do solenóide

39 Nucleossomo

40 Cromatina Estrutura

41 Organização cromatínica

42 Níveis de Organização do Filamento Cromatínico

43

44 Compactação organizada da Hélice do DNA

45 Compactação da Hélice do DNA

46 II) NÚCLEO INTERFÁSICO: B) Cromossomos metafásicos

47 Níveis de Organização cromatínica: Cromossomo mitótico
Condensação: acompanhada pela fosforilação H1 Cromossomo Metafásico

48 Compactação da Hélice do DNA

49 CROMOSSOMOS METAFÁSICOS

50 Cromossomos Metafásicos
Número Tamanho Posição do Centrômero

51 Classificação do Cromossomo
Baseada na posição do Centrômero Cromossomo Metafásico

52

53 Centrômero

54 Cromossomo mitótico Duas Moléculas de DNA filhas- Replicação do DNA em S Compactadas separadamente - Cromátides irmãs unidas pelo Centrômero

55 Cromátide de um cromossomo Mitótico
Cromatina organizada em um série de alças Alças- emanam de eixo central: proteínas não histônicas

56 Cromossomo metafásico
Alças da cromatina Ancoradas em andaime Proteíco (proteínas não histônicas - NHC)

57 Proteínas Não Histônicas
“Scaffold”  Eixo central Halo de DNA

58 Constrições secundárias

59 Constrições Secundárias (RONs)
Bandamento NOR

60 Telômeros Marcação específica: sondas teloméricas