Embalagem de DNA

Esquema de embalagem de DNA. Fonte: Thomas Splettstoer (www.Scistyle.com), CC por 4.0, Wikimedia Commons

O que é embalagem de DNA?

Ele Embalagem de DNA É um termo que define a compactação controlada do DNA dentro do celular. O DNA é uma molécula extremamente longa que, além disso, está sempre interagindo com uma enorme variedade de proteínas diferentes (nucleoproteínas). Com eles, a cromatina é formada, que é a substância que compõe os cromossomos.

Para o processamento, herança e controle da expressão dos genes que o DNA adota uma organização espacial específica. A célula alcança estritamente controlando a embalagem de DNA em diferentes níveis de compactação.

Os vírus têm estratégias de embalagem diferentes de seus ácidos nucleicos. Um dos favoritos é a formação de espirais compactos. Pode -se dizer que os vírus são ácidos nucleicos embalados nas proteínas que os cobrem, protegem e mobilizam.

Nos procariontes, o DNA está associado a proteínas que determinam a formação de laços complexos em uma estrutura chamada nucleóide. O nível máximo de compactação de DNA em uma célula eucariótica, por outro lado, é o cromossomo mitótico ou meiótico.

Estrutura de DNA

O DNA é composto por duas bandas antipaalles (elas correm na direção oposta) que formam uma hélice dupla. Cada um deles apresenta um esqueleto de títulos de fosfodiéster nos quais os açúcares ligados a bases de nitrogênio são unidos.

Dentro da molécula, as bases de nitrogênio de uma banda formam pontes de hidrogênio (duas ou três) com a banda complementar.

Em uma molécula como essa, os ângulos de link mais importantes mostram rotação livre. As ligações base de nitrogênio-açúcar, fosfato de grupo de açúcar e ligação fosfodiéster são flexíveis.

Isso permite que o DNA, visto como uma haste flexível, mostre alguma capacidade de dobrar e rolar. Essa flexibilidade permite adotar estruturas locais complexas e formar laços de interação curta, média e longa à distância.

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Essa flexibilidade também explica como 2 metros de DNA podem ser mantidos em cada célula diplóide de um ser humano. Em um gameta (célula haplóide), seria um medidor de DNA.

O nucleóide bacteriano

Embora não seja uma regra inabalável, o cromossomo bacteriano existe como uma única molécula de DNA de dupla banda sobre gleaming.

A hélice dupla é mais sobre si mesma (mais de 10 pb por retorno) produzindo assim uma certa compactação. Os nós locais também são gerados graças às manipulações que são controladas enzimaticamente.

Além. A estrutura resultante do super -colapso e laços ordenados é chamada de nucleóide.

Essas experimentam mudanças dinâmicas graças a algumas proteínas que fornecem alguma estabilidade estrutural ao cromossomo compactado. O grau de compactação em bactérias e arcos é tão eficiente que pode haver mais de um cromossomo nucleóide.

Os compactos procariotos de DNA de nucleóides pelo menos 1.000 vezes. A estrutura topológica nucleóide é uma parte fundamental da regulação dos genes que o cromossomo carrega. Isto é, estrutura e função constituem a mesma unidade.

Níveis eucarióticos de compactação cromossômica

DNA no núcleo eucariótico não está nua. Interagir com muitas proteínas, as mais importantes das quais são histonas. Histonas são pequenas proteínas carregadas positivamente que se ligam ao DNA de uma maneira específica.

No núcleo, o que observamos é um DNA complexo: histonas, que chamamos de cromatina. Cromatina altamente condensada, que geralmente não é expressa, é heterocromatina. Pelo contrário, o menos compactado (mais aberto), ou euchromatina, é cromatina com genes que são expressos.

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A cromatina tem vários níveis de compactação. O mais elementar é o nucleossomo. Eles são seguidos pela fibra solenóide e pela interface dos laços de cromatina. Somente quando um cromossomo é dividido é que os níveis máximos de compactação são mostrados.

O nucleossomo

Nucleossomo é a unidade básica da organização de cromatina. Cada nucleossomo é formado por um oca de histonas que formam um tipo de tambor.

O octâmero é formado por duas cópias de cada uma das histonas H2A, H2B, H3 e H4. Ao redor deles, o DNA dá quase 1.7 voltas. É seguido por uma fração de DNA livre chamada Linker, 20 pb, associada à Histona H1, e depois outro nucleossomo. A quantidade de DNA em um nucleossomo e a que se junta a cerca de 166 pares de bases.

Esta etapa de embalagem do DNA compacto a molécula cerca de 7 vezes. Isto é, passamos um metro para pouco mais de 14 cm de DNA.

Essa embalagem é possível porque as histonas positivas cancelam a carga negativa de DNA e a conseqüente auto -reprição eletrostática. A outra razão é que o DNA pode ser dobrado de tal maneira que pode circular o octâmero da histona.

Fibra de 30 nm

A fibra de contas em um colar que forma muitos nucleossomos sucessivos está se inscrevendo adicionalmente em uma estrutura mais compactada.

Embora não tenhamos certeza de que estrutura realmente adota, sabemos que atinge uma espessura de cerca de 30 nm. Esta é a fibra de 30 nm de 30 nm e, por sua formação e estabilidade, a histona H1 é fundamental.

A fibra de 30 nm é a unidade estrutural básica da heterocromatina. O de nucleossomas negligentes, o da eucromatina.

Laços e reviravoltas

A fibra de 30 nm, no entanto, não é completamente linear. Pelo contrário, forma laços de cerca de 300 nm de comprimento, de maneira sinuosa, em uma matriz de proteína pouco conhecida.

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Esses laços em uma matriz de proteínas formam uma fibra de cromatina mais compacta 250 nm de diâmetro. Finalmente, eles se alinham como uma hélice simples de 700 nm de espessura, dando origem a uma das cromatídeos irmãs de um cromossomo mitótico.

No final, o DNA em cromatina nuclear compacta cerca de 10.000 vezes no cromossomo celular em divisão. No núcleo da interface, sua compactação também é alta, pois é cerca de 1.000 vezes em comparação com o DNA "linear".

A compactação meiótica do DNA

No mundo da biologia do desenvolvimento, diz -se que a gameteogênese redefina o epigenoma. Isto é, apaga as marcas de DNA que a vida daqueles que deram origem a gameto produzidos ou experimentados.

Essas marcas incluem a metilação do DNA e as modificações covalentes das histonas (código de histonas). Mas nem todo o epigenoma é redefinido. O que resta com as marcas será responsável pela impressão genética paterna ou materna.

A redefinição implícita da gametoogênese é mais fácil de vê -la no esperma. No esperma, o DNA não é embalado com histonas. Portanto, as informações associadas às suas modificações no corpo produtor, geralmente, não são herdadas.

No esperma, o DNA é empacotado graças à interação com proteínas da união não específicas para o DNA, chamado protaminas. Essas proteínas formam pontes de dissulfeto entre si, contribuindo assim para formar camadas transbordantes que não repelem eletroestaticamente.

Referências

1. Embalagem de DNA: nucleossomos e cromatina. Recuperado da natureza.com.