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

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

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

Núcleo interfásico Cromatina pode estar compactada ou descompactada

Núcleo divisão Cromatina altamente compactada Constituindo os cromossomos

TIPOS DE CROMATINA

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

Cromatina Tipos: - Heterocromatina - Eucromatina

Eucromatina – Regiões eletronlúcidas Heterocromatina – Regiões eletrondensas

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

COMPOSIÇÃO QUÍMICA

CROMATINA Composição química DNA RNA Histonas Proteínas não Histônicas Enzimas nucleares

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)

RNAs - RNAt - RNAm - RNAr

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

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: Enzimático Estrutural Transcrição-Replicação Condensação-Descondensação

Ultra-estrutura da Cromatina 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 cromatínico Microscopia 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 Cromatina Histórico Olins 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 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

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

Nucleossomo: unidade que se repete na cromatina (todas histonas + 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 Nucleossomo: - 1 molécula histona H1 - 2 moléculas de cada histona: H2A, H2B, H3 e H4 - 200 pb

Complexo de Proteínas e DNA

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

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: essenciais ao enrolamento do DNA H2A e H2B (pobres em lisina): Importante na compactação do DNA H1 (rica em lisina): Função estabilizadora da estrutura do nucleossomo.

Histona H1 Importante na compactação de nucleossomos adjacentes levando a formação de mini solenóides

Nucleossomo

Modelo de entrelaçamento da Histona H1 Worcel (1979) Entrelaçamento contínuo de H1 (solenóide contínuo) - (NH2 terminal com grupo COOH terminal) estabiliza a fina fibra de 100 A (10 nm)levando à formação do filamento mais grosso (200 a 300 A – 30 nm) Vista frontal Vista lateral A cada 6 nucleossomos  30 nm  mini-solenóide

NÍVEIS DE ORGANIZAÇÃO DA CROMATINA

Nucleossomo

Empacotamento do DNA com Histonas Fibras de 10nm de diâmetro Enrolamento em fibras de 30nm - mini-solenóide

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

Cromatina Estrutura

Níveis de Organização do Filamento Cromatínico

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

Compactação organizada da Hélice do DNA

II) NÚCLEO INTERFÁSICO: B) Cromossomos metafásicos

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

Compactação da Hélice do DNA

CROMOSSOMOS METAFÁSICOS

Cromossomos Metafásicos Número Tamanho Posição do Centrômero

Classificação do Cromossomo Baseada na posição do Centrômero Cromossomo Metafásico

Centrômero

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

Esqueleto de proteínas não histônicas (acídicas)

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

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

Constrições secundárias

Constrições Secundárias (RONs) Bandamento NOR

Telômeros Marcação específica: sondas teloméricas