Compactaçao Dna

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Compactação do Material Genético ODIR DELLAGOSTIN Disciplina de Biologia Molecular Conceitos Cromatina Carioteca Histonas Nucleossomo Eucromatina Metilação Heterocromatina Cromossomo Nucleóide Acetilação Por que a necessidade de compactar genomas? DNA E. coli 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? 1- Espaço físico Organismo / Compartimento Forma Dimensões Tamanho do DNA Número de bases Fago T4 icosaedro 0,065x0,10m 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 m 46 cromossomos 6 x 109 (diplóide) * 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 de aa carregados + (lisina e arginina) Compactação de Genomas Eucarióticos Proteínas nucleares específicas + DNA Cromatina Eucromatina menos compactada Heterocromatina 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 um octâmero de histonas (11 a 20 kDa, caráter básico acentuado, ou seja aa carregados +) • 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 - primeiro nível de compactação da cromatina 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 volta contém 6 nucleossomos) Níveis de organização mais complexos da cromatina  Participação de proteínas não-histônicas  Processo pouco conhecido Animação http://www.biostudio.com/demo_freeman_dna_coiling.htm 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 Metilação do DNA Metilação do DNA Conceitos Cromatina Carioteca Histonas Nucleossomo Eucromatina Heterocromatina Cromossomo Metilação Nucleóide Acetilação