ORGANIZAÇÃO DA CROMATINA BIOLOGIA CELULAR E MOLECULAR

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O CURSO 
AULAS TEÓRICAS: 
 
EXPOSIÇÃO DO ASSUNTO 
 
TEXTOS 
 
EXERCÍCIOS DE FIXAÇÃO 
AULAS PRÁTICAS: 
 
OBTENÇÃO DE CROMOSSOMOS 
 
TÉCNICAS DE COLORAÇÃO 
 
ANÁLISE CROMOSSÔMICA 
 
MONTAGEM DE CARIÓTIPO 
AVALIAÇÕES 
 
•  PARTICIPAÇÃO: EXERCÍCIOS EM SALA 
 
•  ATIVIDADES PRÁTICAS: RELATÓRIOS E 
MONTAGEM DE CARIÓTIPOS 
•  PROVA ESCRITA 
PRINCIPAIS TÓPICOS ABORDADOS 
1.  Organização Molecular da Cromatina e dos Cromossomos 
2.  O Ciclo Celular – Mitose - Controle 
3.  Meiose e Gametogênese 
4.  Cromossomos Metafásicos – Terminologias 
5.  Métodos de Obtenção de Cromossomos Metafásicos 
6.  Cromossomos Gigantes (Plumosos e Politênicos) 
7.  Eucromatina e Heterocromatina 
8.  Sistemas Cromossômicos de Determinação Sexual 
9.  Bandeamentos Cromossômicos 
10.  Citogenética Molecular 
11.  Rearranjos Cromossômicos Estruturais 
12.  Rearranjos Cromossômicos Numéricos 
13.  Rearranjos envolvendo cromossomos sexuais 
14.  Cromossomos e Doenças 
15.  Polimorfismos Cromossômicos 
16.  Evolução Cromossômica 
PRINCIPAIS TÓPICOS ABORDADOS 
1.  Organização Molecular da Cromatina e dos Cromossomos 
2.  O Ciclo Celular – Mitose - Controle 
3.  Meiose e Gametogênese 
4.  Cromossomos Metafásicos – Terminologias 
5.  Métodos de Obtenção de Cromossomos Metafásicos 
6.  Cromossomos Gigantes (Plumosos e Politênicos) 
7.  Eucromatina e Heterocromatina 
8.  Sistemas Cromossômicos de Determinação Sexual 
9.  Bandeamentos Cromossômicos 
10.  Citogenética Molecular 
11.  Rearranjos Cromossômicos Estruturais 
12.  Rearranjos Cromossômicos Numéricos 
13.  Rearranjos envolvendo cromossomos sexuais 
14.  Cromossomos e Doenças 
15.  Polimorfismos Cromossômicos 
16.  Evolução Cromossômica 
BIBLIOGRAFIA 
•  Molecular Cell Biology (Lodish et al. 1995 3ª edição): 
Cap. 9, 25 
•  Principles of Genetics (Snustad & Simon, 2012, 6ª 
edição): Cap. 2, 5, 6, 9 
•  Biologia Molecular da Célula (Alberts et al. 2008, 5ª 
edição): Cap. 4, 17, 21 
•  Genética Médica (Thompson & Thompson, 6ª 
edição): Cap. 2, 3, 9, 10 
•  Introdução à Citogenética Geral: (Guerra, 1988) 
•  SITES: 
http://www.assis.unesp.br/egalhard/cromatin.htm 
 
ORGANIZAÇÃO MOLECULAR 
DA CROMATINA 
 
 
 
Prof. Cleusa Nagamachi 
Do DNA 
2 nm 
1400 nm 
ao 
Cromossomo 
DNA 
PROTEÍNAS 
CROMOSSOMO 
Do DNA ao Cromossomo metafásico 
Intérfase 
Metáfase 
Cromossomo 
Cromatina 
DO DNA AO CROMOSSOMO 
METAFÁSICO 
•  Célula eucarionte ~ 2m de 
DNA 
•  DNA – associa-se com 
diferentes proteínas, 
compactando e mantendo 
suas funções 
•  Que tipo de proteínas 
estão envolvidas? 
COMPOSIÇÃO QUÍMICA DA CROMATINA 
DNA, RNA, PROTEÍNAS BÁSICAS E ÁCIDAS 
1)   DNA 
 
2) RNA nuclear: baixo peso molecular: pouca informação 
3) Proteínas Básicas: HISTONAS: Duas classes: 
•  - H1: Grande (220 aa): rica em lisina; + variável 
•  - Nucleossomais: Pequenas (102-135aa); + conservadas 
–  H2A, H2B: levemente ricas em lisina 
–  H3 e H4: ricas em arginina (+ conservadas) 
4) Proteínas Ácidas (NÃO HISTÔNICAS) 
•  - Formam o arcabouço do cromossomo 
Cromatina ao ME 
Sol. fisiológica 
•  30nm: 
solenóide 
 
Sol. baixa conc. 
sal 
•  10-11nm: colar 
de contas 
Digestão enzimática da Fibra de 10-11nm 
DNA OCTÂMERO DNA 
FIBRA DE 10-11 nm 
146 pb 
50 pb – DNA LIGADOR 
Cromatina: Organização do Nucleossomo (10-11 nm) 
1º nível de compactação (~ 10x): 
•  NUCLEOSSOMO: 
Octâmero de histonas: 2X(H2A, H2B, H3, H4) 
+ 
DNA de 146 pb 
 
FIBRA DE 10-11 nm (colar de contas): 
Nucleossomo + DNA linker 
MONTAGEM DOS NUCLEOSSOMOS 
•  Ocorre na fase S, logo após a síntese das 
novas cadeias de DNA 
•  1º Ocorre a formação de um Tetrâmero 
H3-H4, depois a ligação com os dois 
Dímeros H2A-H2B 
2º nível de compactação: ~ 40-50 X 
A HISTONA H1: 
 
- Se encaixa na região onde a fita de DNA inicia e 
termina a volta ao redor do nucleossomo 
 
-  Estabiliza os nucleossomos 
 
- Papel fundamental na formação da fibra de 30 nm 
ESTABILIDADE 
H1 + 
H1 INICIO DA FIBRA 
DE 30nm 
NUCLEOSSOMO 
2º NÍVEL DE COMPACTAÇÃO – aproximadamente 40 a 50x 
146bp + DNA linker 
NUCLEOSSOMO H1 + 
NUCLEOSSOMO CROMATOSSOMO 
2º NÍVEL DE COMPACTAÇÃO – aproximadamente 40 a 50x 
Fibra de 30 nm: Solenóide 
Fibra de 30 nm: Solenóide 
OCTÂMERO DE HISTONAS 
OCTÂMERO 
 DE 
HISTONAS 
NUCLEOSSOMO + H1 = 
CROMATOSSOMO 
NÍVEIS DE ORGANIZAÇÃO DA CROMATINA 
Níveis superiores de compactação 
•  Molécula de DNA 
•  Colar de contas 
•  Solenóide 
•  Alças 
•  Segunda Solenóide 
 
A Formação das Alças (300 nm) 
•  Há um grupo heterogêneo de 
Proteinas Ácidas 
•  Formam um Eixo Protéico, ou 
Esqueleto Cromossômico 
•  Topoisomerase II 
•  Liga em regiões específicas – 
SARS (Scaffold Attachment 
Regions) 
•  Separa domínios de transcrição 
ANIMAÇÃO: DO NUCLEOSSOMO AO SCAFFOLD 
A Formação das Alças (300 nm) 
A segunda Solenóide (700 nm) 
DNA 
SOLENÓIDE 
SCAFFOLD 
O Esqueleto protéico: Scaffold 
•  Tem a forma de um cromossomo na 
metáfase 
•  Permanece 
 - Mesmo com a retirada das histonas 
 - Mesmo com a digestão do DNA 
por nucleases 
O esqueleto cromossômico ao ME 
•  Durante a Intérfase, o Esqueleto Protéico 
é Modificado e forma a Matriz Nuclear 
•  As Alças de Cromatina continuam presas 
à Matriz, e as SARS passam a ser 
chamadas de MARs (MATRIX 
ATTACHMENT REGIONS) 
MARs & SARs 
SAR´S e MAR´S 
INTÉRFASE DIVISÃO 
MAR´S SAR´S 
Scaffold 
Attachment 
Regions 
matrix 
Attachment 
Regions 
ARCABOUÇO MATRIZ 
RESUMO: NÍVEIS DE 
EMPACOTAMENTO 
ESTRUTURA ESPESSURA COMPRIM COMPACTAÇÃO 
 DNA 2 nm 40 mm ----- 
 
COLAR DE CONTAS 10-11 nm 8 mm ~ 10 x 
 
SOLENÓIDE 30 nm 1 mm 40 A 60 x 
 
ALÇAS 250-300 nm (cada alça) 50m 700 x 
 
ALÇAS RADIAIS 
 + 700-850 nm 4 m 10.000 x 
ESQUELETO 
 
CROMOSSOMO 1400 nm 4 m 10.000 x 
METAFÁSICO 
ESTRUTURA DA CROMATINA 
REGULAÇÃO GÊNICA 
X 
ESTRUTURA DA CROMATINA E REGULAÇÃO GÊNICA 
ESTRUTURA DA CROMATINA 
E REGULAÇÃO GÊNICA 
•  Regiões Transcricionalmente Inativas: 
•  Regiões Transcricionalmente Ativas: 
Forma condensada – 30nm 
Forma distendida – 10nm 
DOMINIO 
ATIVO 
DOMINIO 
INATIVO 
 (HETEROCROMATINA) 
SARS 
MARS 
•  As histonas sofrem 
modificações pós-
transcricionais que irão 
influenciar na regulação 
gênica. 
ACETILAÇÃO E DESACETILAÇÃO 
•  Processo Reversível 
•  Resíduos de Lisina: extremidade n-
terminal das histonasdo octâmero 
•  Controlam a força de sua ligação com o 
DNA 
•  Regiões ricas em genes são Hiperacetiladas 
Regulação da expressão gênica: Enzimas 
envolvidas 
•  HAT = Histone Acetyltransferase 
–  Acetilação das histonas 
•  Permite a transcrição do DNA 
•  Síntese de proteínas 
•  HDAC = Histone Deacetylase 
–  Desacetilação das histonas 
•  Fecha a estrutura da cromatina 
•  Inibe a transcrição do DNA 
HIPOACETILADA 
(INATIVA) 
ACETILADA 
(ATIVA) 
•  A METILAÇÃO (LISINA 9 DA 
HISTONA H3) RELACIONA-SE COM 
REPRESSÃO DE TRANSCRIÇÃO 
 
•  A FORMAÇÃO DA 
HETEROCROMATINA ENVOLVE A 
METILAÇÃO DE HISTONAS 
 
•  ALGUNS GENES PODEM SER 
SILENCIADOS POR METILAÇÃO DO 
DNA 
SILENCIAMENTO DE GENES 
INATIVAÇÃO DO X METILAÇÃO DO DNA 
FORMAÇÃO DE HETEROCROMATINA REPRESSÃO DE TRANSCRIÇÃO 
DÚVIDAS? 
EXERCÍCIOS 
1) Que tipo de RNA está envolvido na organização da cromatina? 
 
2) As histonas são proteínas básicas envolvidas nos primeiros níveis de compactação 
da cromatina. Dizer: a) quais as que formam dímeros; b) quais as que formam 
tetrâmeros; c) como é formado o octâmero (core) de histonas. 
 
3) Explicar os componentes do nucleossomo e do cromatossomo. 
 
4) Com relação aos primeiros níveis de empacotamento da cromatina, explicar como 
ocorre a formação das fibras de: 
a) 10-11 nm ( contas de um colar ). 
b) 30 nm ( estrutura em solenóide ). 
 
5) As proteínas ácidas (não-hitônicas) são as principais responsáveis pela 
organização da cromatina em níveis superiores. Explicar de que maneira a 
topoisomerase II atua neste nível de compactação da cromatina. 
 
6) Explicar o papel das enzimas HAT (Histona acetiltransferase) e HDAT (Histona 
desacetilase) na regulação da expressão gênica.