AULA_3_CICLO CELULAR_CROMATINA

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AULA_3 
CICLO CELULAR_CROMATINA 
ACH4157 – Genética Molecular
CICLO CELULAR
• As células passam por várias ´transformações ao
longo da sua “vida”- ciclo celular;
• Durante o ciclo celular, cada célula cresce e se
divide;
• O crescimento celular implica no aumento do
biomoléuclas e organelas da célula;
• Incluindo a duplicação do conteúdo genético;
• E a divisão equitativa do seu conteúdo para
duas células filhas, sobretudo, do conteúdo
genético.
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• As fases G1, S e G2 correspondem a
intérfase, ou seja, de crescimento;
• A fase G1 ocupa a maior parte do ciclo
celular;
• Nela acontece a fase ativa da célula no
que diz respeito a síntese de proteínas
e duplicação de estruturas e organelas;
• As transformações celulares caracterizam diferentes estágios do ciclo celular;
que é dividido em etapas:
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• Na fase S do final da intérfase, a célula
se dedica quase exclusivamente;
• A síntese de DNA (duplicação dos
cromossomos);
• A fase M (mitose) corresponde a divisão
nuclear (separação do material
genético/ segregação dos cromossomos;
• Seguida pela citocinese, que é a divisão
celular propriamente dita, com
separação dos núcleos e demais
proteínas e organelas entre as células
filhas.
CICLO CELULAR
• A duração do ciclo celular é muto
variável;
• Para uma célula de mamífero de
proliferação rápida (24 hs);
• G1: 11 horas
• S 8: horas
• G2: 4 horas
• M: 1 h.
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• Ao longo do ciclo celular, dependendo da fase do ciclo, o
DNA participa de diferentes processos;
• Isso reflete seu estado functional, associação com proteínas
e nível de empacotamento (compactação);
• Nível de compactação = o quanto o DNA está “dobrado” em
relação ao filamento original (sequência linear de
nucleotídeos).
DNA
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• Na intérfase os cromossomos encontram-se no máximo de
distensão;
intérfase mitose
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CROMOSSOMO
• E durante a mitose, no máximo de compactação.
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• Para a maioria das células,
os cromossomos são
detectados apenas durante
a mitose.
CROMOSSOMO
• O DNA não é uma molécula independente/ isolada no núcleo;
• O DNA está sempre associado:
• Com proteínas de empacotamento, que tornam possível a
compactação do DNA;
• Enquanto outras proteínas operacionalizam as funções do DNA;
• Como DNA polimerases, RNA polimerases, fatores de transcrição,
helicases, enzimas de reparo entre outras proteínas.
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CROMOSSOMO
• A associação do DNA com proteínas denomina-se CROMATINA;
• Então o CROMOSSOMO, é uma estrutura formada por cromatina;
• E o termo cromossomo utilizado como sinônimo de DNA, precisa ser
entendido como uma simplificação.
• E apesar do termo cromatina englobar a associação do DNA com
qualquer tipo de proteína;
• O termo faz menção, em especial, a associação do DNA com as
proteínas de empacotamento.
CROMATINA
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• As proteínas de compactação controlam
o nível de dobramento do DNA
CROMATINA
CROMATINA
• A unidade estrutural da cromatina é o
nucleossomo;
• Nucleossomo é uma arranjo de histonas
e DNA; octâmero de histonas
• As histonas formam um octâmero
contendo diferentes histonas;
• O DNA dá 1,7 voltas em torno da
complexo de histonas (147pb).
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organização do nucleossomo
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• O octâmero é composto por
dois dímeros de H2A e H2B e
dois dímeros de H3 e H4;
• As histonas possuem muitos
aminoácidos positivos (arginina
e lisina), possibilitando alta
interação com o DNA;
• E são passíveis de regulação nas
suas caudas, que extrapolam a
superfície do octâmero.
CROMATINA
• Preparações para isolamento de cromatina revelam a existência de uma fibra
com diâmetro de 30nm em microscopia eletrônica;
• Tratamentos adicionais revelam uma fibra com 11nm de diâmetro, lembrando
um colar de contas;
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11nm
30nm
CROMATINA
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• As regiões que ligam os nucleossomos na topologia
de 11nm correspondem ao DNA linker (ligador);
• Essa sequência é ligada pela histona H1;
• O nucleossomo e a histona H1 interagem com uma
sequência total de 168pb de DNA;
• A histona H1 aproxima os nucleossomos;
• Provavelmente papel fundamental para os níveis
seguintes de compactação;
CROMATINA
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• A topologia compactada de 30nm de diâmetro
provavelmente corresponde a uma situação
fisiológica;
• O modelo mais aceito propõe um arranjo em
zigue-zague para explicar a formação dessa fibra;
CROMATINA
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• Níveis seguintes de compactação são conseguidos com formação de
alças;
• Quando outras proteínas não histônicas passam a atuar;
CROMATINA
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• Insights para a topologia de alças vieram da observação;
• “Lamprush chromosomes” de oócitos de salamandras;
• Sucessivos níveis de compactação
dos nucleossomos levam a
cromatina ao seu estado máximo
de condensação/ empacotamento;
• Que são os cromossomos
(contendo as cromátides
duplicadas) imediatamente antes
da divisão celular.
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CROMATINA
• A cromatina é um material altamente compactado/ comprimido no interior do
núcleo;
• Se na mitose a cromatina está no seu estado de maior compactação;
• Durante a intérfase, a cromatina já está altamente compactada.
Cromossomo 22 = 48.000.000 pb = 1.5 cm,
de uma extremidade a outra se estivesse na
alfa-hélice (estendido).
Na mitose ele mede 2 um!
Compactação dos cromossomos:
Na intérfase na ordem 1000 a 2000x;
Na mitose de 5000 a 20000x maior do que na
intérfase.
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CROMATINA
21Bandas-C
• Algumas técnicas de detecção do DNA mostram um padrão de
bandeamento dos cromossomos;
• Correspondem a regiões com níveis diferentes de compactação.
CROMATINA
• A heterocromatina é uma região com
DNA mais compactado em relação a
eucromatina;
• Algumas regiões do genoma
apresentam-se com heterocromatina
constitutiva;
• Como centrômero e telômero.
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EUCROMATINA e HETEROCROMATINA
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• A heterocromatina constitutiva é aquela que passa a maior parte do
tempo compactada no ciclo celular (mesmo em intérfase);
• Algumas diferenças podem ser listadas entre eucromatina e
heterocromatina além do grau de compactação:
• Replicação tardia durante a duplicação do DNA;
• Sequências de DNA repetitivas;
• Regiões com poucos genes;
• Inatividade (transcrição).
CROMATINA
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• A eucromatina nas regiões gênicas podem se apresentar em
diferentes graus de compactação;
• Pode estar menos compactada o que possibilita a atividade gênica
(transcrição);
• Ou pode estar mais compactada, o que em geral inviabiliza a
transcrição;
• Por isso eucromatina tb chamada de heterocromatina facultativa.
CROMATINA
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• Então, além da distribuição genômica
entre heterocromatina e
eucromatina;
• Cada gene tb pode ter sua atividade
regulada pelo grau de compactação
local;
• Que pode ser alterada ao longo do
ciclo celular.
CROMATINA
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• As regiões reguladoras de um gene são
frequentemente alvos de enzimas
específicas para cada uma das
modificações realizadas
simultaneamente, e consistentes entre
si e com o estado geral da expressão
gênica;
• As modificações geram um código na
célula, por exemplo, acetilações
normalmente estão associadas a genes
ativos e são realizadas por acetilases
(desacetilases removem essa
modificação).
CROMATINA
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• Além da modulação da expressão gênica numa célula;
• As modificações epigenéticas podem atuar como marcas
transmitidas para a geração celular seguinte;
• E por isso tb constituem uma forma de herança genética.
EPIGENÉTICA
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• A transmissão hereditária epigenética;
• Pode resultar em alteração fenotípica, assim como a genética;
• Mas;
EPIGENÉTICA
• Não envolve alteração nas sequências de nucleotídeos;
• E e não seguem as predições observadas para os fenótipos
genéticos.
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