Compactação_cromossômica_-_Biomol_2014_2

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29/08/2014 
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Compactação do DNA 
Prof. Dr. Fabio Ricardo Pablos de Souza 
E-mail: fabiopablos@hotmail.com 
Procariotos 
• DNA Bacteriano: 1 única 
molécula de DNA circular 
formando o nucleóide 
(genes da bactéria) 
• DNA Plasmidial: várias 
moléculas de DNA 
circular menores (genes 
de resistência a drogas) 
 
 
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Eucariotos – DNA genômico/DNA nuclear 
• 2 ou mais moléculas de DNA linear de diferentes comprimentos (tamanho 
do genoma é dependente da complexidade do organismo porém o 
número de moléculas de DNA não) 
 Ex: salamandra genoma 30 X maior que humano com metade dos 
cromossomos 
• DNA responsável pela maioria das características do organismo 
 > Humanos: 23 pares de filamentos de DNA lineares 
 
 
 
 
 
 
Eucariotos – DNA mitocondrial 
• Moléculas de DNA circular pequenas (genes rRNA, tRNA e relacionados à 
função mitocondrial – cadeia respiratória) 
 
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Eucariotos – DNA do cloroplasto 
• Moléculas de DNA circular pequenas (genes rRNA, tRNA e relacionados à 
função fotossintética) 
Condensação cromossômica 
• Vírus do mosaico do tabaco 
 - capsídeo – 0,0008um de diâmetro e 0,3um de comprimento – 
RNA 2um de extensão 
• E. coli 
 - 1um de diâmetro e 2um de comprimento – DNA de 1.600 um 
(1,6mm) 
• Humano 
 - Núcleo de 6um de diâmetro – DNA 1,8 metros 
 
 Proteínas compactadoras – variam de organismo para 
organismo assim como a mecânica molecular da compactação 
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Cromatina procariótica 
• Genoma organizado em nucleóide ocupando ¼ do 
volume total 
• NAPs (proteínas associadas ao nucleóide) –
Arqueabactérias possuem NAPs específicas e 
histonas 
• Dinâmico e varia de acordo com o estado fisiológico 
da célula 
 - fase exponencial de multiplicação - vários domínios 
com DNA superenrolado (interação abundante com 
NAPs) 
 - fase de não multiplicação – menos domínios e DNA 
mais relaxado 
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NAPs (proteínas associadas ao nucleóide) 
• Desempenham diferentes papéis na organização do nucleóide –
atividade depende do efeito dela sobre o trecho de DNA que ela 
interage 
 
 - dobramento 
 - enrolamento 
 - interligação de duas ou mais porções da mesma molécula 
 - interligação de duas ou mais porções de moléculas de DNA 
diferentes 
 
Grau de compactação e organização é resultado do somatório de 
várias NAPs, sendo que estas variam de acordo com o estado 
fisiológico 
 
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Implicação: mudança na compactação de acordo 
com o estado fisiológico 
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• Nucleóide 
• Grau de compactação varia de acordo com o estado fisiológico 
• NAPS específicas (codificadas por genes parálogos) – 
distribuição diferem entre os filos classes e gêneros 
• NAP Alba (uma ou duas isoformas – Alba1 e Alba 2) – 
homodímeros ou heterodímeros 
• Alguns sistemas semelhantes ao de eucarióticos (histonas – 
com até 6 isoformas) – homo ou heterodímeros que se unem 
em tetrâmeros –nucleossomo com grau de compactação 
menor do que em eucariotos (alta acessibilidade à maquinaria 
de transcrição – reflete no tempo de resposta a variações 
ambientais) 
Arqueabactérias 
Arqueabactérias 
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Compactação em eucariotos 
• Histonas – octâmeros – maior grau de compactação 
e menor acessibilidade à maquinaria transcricional 
• Canônicas 
 - Histonas centrais (complexo central do 
nucleossomo) 
 - Histonas de ligação (se associam externamente ao 
nucleossomo aumentando a interação entre eles) 
• Difere de acordo com o estado funcional 
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Proteínas histônicas 
• Proteínas básicas com alta proporção de aminoácidos carregados 
positivamente (lisina e arginina), simples e solúveis em água. 
 > H1: incomum e maior (20.000 Da) ; rica em lisina; possui menor 
afinidade por DNA; sequência de aminoácidos varia de tecido para 
tecido 
 > H2A e H2B: tamanho inferior ao da H1; também ricas em lisina; 
menos conservadas entre as espécies que as H3 e H4. 
 > H3 e H4 : ricas em arginina; altamente conservadas entre as 
espécies – H4 em vacas e ervilhas diferem em 3 aminoácidos dos 
104 resíduos 
• Nucleossomo: DNA + Octâmero de histonas (2 unidades de H2A, 2 
de H2B, 2 de H3, e mais 2 de H4– cilindro 11nm de diâmetro e 6 nm 
de altura) 
• Solenóide : participação da histona H1 
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Octâmero de histonas 
Nucleossomo 
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Solenóide 
• Histonas H1 -> entre os nucleossomos 
• Empacotamento de 6-7 nucleossomos (1200 
pb) 
Proteínas Não-histônicas 
• Todas as outras proteínas da cromatina (HMG – SMC) 
• Variam entre tecido e entre estirpes 
• Menor massa molecular que as histonas 
• Maior nº de não-histonasque de histona(5), mas em 
quantidades inferiores à de qualquer histona 
• Ligadas à expressão dos genes e com papel estrutural 
• Aniónicas(acídicas) 
• Responsáveis pela organização estrutural da cromatina e do 
cromossoma 
 
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• DNA dupla hélice 
• Nucleossomo (6-7X) 
• Solenóide (40X) 
• Alças -> Cromômeros 
• Cromossomos 
 
 
Níveis de 
empacotamento 
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Cromossomos metafásicos 
Morfologia cromossômica 
Constrição 
Secundária 
Centrômero 
(Constrição 
primária) 
Cinetócoro 
Braço longo 
q 
Braço curto 
p 
Telômeros 
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Citogenética básica: 
Preparação de metáfases 
Citogenética básica: 
Preparação de metáfases 
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Cariótipo Humano 
Região do núcleo metafásico de célula 
humana corado com corante Giemsa 
 
Cariótipo 
Cariótipo humano montado de acordo com as normas 
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 Padrão de bandeamento 
• Bandeamento G: cromossomos metafásicos corados com corante Giemsa 
 > bandas escuras: heterocromatina 
 > bandas claras: eucromatina 
Heterocromatina 
• Regiões densamente condensadas 
• Bandas escuras do bandamento G 
• Replicação tardia 
• Regiões com genes pouco ativos ou inativos 
• Alta concentração de DNA repetitivo 
 
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• Regiões pouco condensadas 
• Bandas claras no bandeamento G 
• Maior concentração de genes 
Eucromatina 
Cariótipos 
Tabela 4.1 
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Cromatina mitocondrial 
• HMG – proteínas TFAM (mitochondrial 
transcription factor) 
• mtSSB – mitochondrial single strand binding 
protein 
• DNA2 – Helicase (gene nuclear) 
• DNA helicase Twinkle (gene mitocondrial) 
Cromatina plastidial 
• Nucleóide 
Plastídeos especializados 
• Dobramento e compactação pela proteína 
ortóloga a HU-bacteriana (codificada pelo 
genoma nuclear ou plastidial) 
Fotossintetizantes 
• Protease CND41 
• Proteína PEND 
• SiR- sulfito redutase 
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Bibliografia 
• Zaha, A., Ferreira, H. B. , Passaglia, L.M.P. Biologia Molecular. 4a edição.Artmed 
• Passarge, E. (2004) Genética (Texto e Atlas). Artmed. 2ª Edição 
• Trask et al., (1998) Large multi-chromosomal duplications encompass many 
members of the olfactory receptor gene family in the human genome. Human 
Molecular Genetics Hum Mol Genet. p. 2007-2020. 
• Griffiths AJF, Miller JH, Suzuki DT, et al. (2000) Chromosomal Basis of Heredity. In: 
An Introduction to Genetic Analysis. 7th edition. New York. 
• http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books 
 
• http://genetica.ufcspa.edu.br/cromatina.html 
 
Dude, a mitose começa em 5 minutos... 
Eu não acredito que você não está condensado ainda