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SEMINARIO 6 BIOLOGÍA CELULAR EL NÚCLEO INTERFÁSICO: CROMATINA Y ESTRUCTURA CROMOSÓMICA
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SEMINARIO 6BIOLOGÍA CELULAR
EL NÚCLEO INTERFÁSICO:CROMATINA Y ESTRUCTURA
CROMOSÓMICA
Microscopía electrónica de transmisión.
El núcleo - Sus componentes
Envoltura nuclearEs una doble membrana que separa la cromatina del citoplasma Ambas membranas se contactan a nivel de los poros
Estructura de los ácidos nucleicosSon polímeros de nucleótidos
Nucleótido de adenina monofosfato
ribonucleótidos desoxirribonucleótidos
Fosfato Ribosa
Ribosa 2-desoxirribosa
Adenosina 5 monofosfato
AMP
Adenina
Nucleotido Nucleosido
Hay nucleótidos con distintas bases nitrogenadas
Estructura de los ácidos nucleicosSon polímeros de nucleótidos
Estructura de los ácidos nucleicosSon polímeros de nucleótidos
1´
2´3´
4´
5´
Siguiente Unión fosfodiester
Estructura de los ácidos nucleicos
En la doble hélice de ADN :n°Pirimidinas = n°Purinas C+T =A+G A=T C= G
Puentes Hidrogeno entre los pares de bases complementarias
Se producen entre el hidrogeno y oxigenos (o nitrogenos )
Modelo de ADN ¿ de Watson y Crick ?...
En eucariotas, existen varias moléculas de ADN en cada célula. Cada una de ellas constituye un
cromosoma (o cromátide de cromosoma)
En humanos, el cromosoma 1 posee 240 x106 pares de bases, y el cromosoma Y 50 x106 pares de bases
Cromosomas eucariotas
Los cromosomas están confinados en el núcleo
Cada célula humana contiene aprox. 1,70m lineales de ADN si se unen las moléculas de ADN por sus
extremos
Diametro aproximado del nucleo:6µm
¿Como hace el ADN para confinarse dentro del núcleo?
Las histonas permiten el nivel de organización más básico del cromosoma: el nucleosoma
“cuentas de collar”
Microscopía electrónica de una fibra de cromatina de 11nm en la que se observan los nucleosomas
La estructura de la fibra de 30 nm que se ve al ME …
Esos modelos pueden agruparse en dos clases
1) Modelo del solenoide
2) Modelo del zig-zag
No hay aún evidencias experimentales que permitan descartar alguno de estos dos modelos
Puede ser interpretada de varias maneras
lo que da origen a diferentes modelos posibles
1) Modelo del solenoide para la fibra de 30 nm
2) Modelo del zig-zag para la fibra de 30 nm
Se basa en el arreglo en zig-zag observado al microscopio electrónico de nucleosomas en
soluciones de baja fuerza iónica
Modelo del zig-zag para la fibra de 30 nm
Mecanismos involucrados en la formación de la fibra de 30nm
Histona H1
Interacción de los extremos N-terminales
entre nucleosomas
La fibra de 30 nm no es la forma en la que se encuentran usualmente los cromosomas
interfásicos
Aún el más pequeño de los cromosomas humanos, organizado en esa fibra, mediría 0,1 cm (100 veces
más grande que el núcleo)
Estructura de un cromosoma interfásico
Los cromosomas mitóticos están formados por cromatina en su estado más condensado
Resúmen de los niveles de compactación de la
cromatina
Resultado netoCada cromosoma
miótico es 10.000 veces más corto que su
longitud extendida
La constitutiva se concentra en las regiones de los centrómeros y telómeros del cromosoma.
Heterocromatina
Hay heterocromatina constitutiva y facultativa.
Son regiones transcripcionalmente inactivas
Las facultativa se encuentra presente en distintas regiones de los cromosomas de las células diferenciadas. Esto depende del tipo
celular y de su estado de diferenciación.
El corpúsculo de Barr es un ejemplo de heterocromatina facultativa
Sin embargo, se sabe que involucra la metilación e hipoacetilación de histonas, y la participación de proteínas
accesorias
Heterocromatina
No se ha elucidado en profundidad la estructura molecular de la heterocromatina.
La cromatina y la regulación de la expresión genética
Complejos remodeladores de cromatina
Las histonas tienen extremos NH2 terminales que forman
colas que sobresalen de los nucleosomas .
Las histonas sufren modificaciones covalentes en los extremos NH2
terminales :
1) Acetilaciones 2)
Metilaciones 3)Fosforilaciones
Estas modificaciones remodelan la cromatina activan o
desactivan la expresión de genes
Las lisinas presentes en esas colas NH2 terminal pueden estar
acetiladas o no En General :Cuando estan acetiladas las histonas las colas NH2 terminales quedan sueltas y se facilita la transcripcion
Cuando estan desacetiladas las histonas se pueden unirse a nucleosomas adyacentes y se inhibe la transcripcion
1) Acetilaciones Son cambios reversibles de las Histonas
No obstante: el efecto de la acetilacion depende también de los aminoácidos vecinos y sus modificaciones
Acetilación de histonas
2)Metilacion
Es un cambio Permanente de las histonas
De hecho: hay solo Metilasas de Histonas ( no se conocen
Desmetilasas de Histonas)
. Metilacion de la LIS 9 de la H3 es imprescindible para la
formación de Heterocromatina
3) Fosforilacion:
Se producen en las serinas del extremo NH2 terminal de las
histonas
Los cambios que modifican la expresión de genes modificando las histonas (Proteínas ) sin modificar la secuencia de ADN se denominan:
CAMBIOS EPIGENETICOSTodas estas modificaciones de las histonas Genera un “CODIGO DE HISTONAS” que recién se está comenzando de descifrar
Conclusion
Las Histonas :
*son mucho mas que un andamiaje que permite compactar el ADN
*Modulan la actividad del ADN que las rodea regulando la
expresión de genes por medio de los cambios (epignéticos) que
de acuerdo a un “Codigo de Histonas” que recientemente está comenzando a ser descifrado
La desacetilación de histona un blanco terapéutico actual
Inhibidores de desacetilasas tienen un uso potencial como medicamento ya que permitirían activar genes supresores de tumores (p21)
Actividades anormales de las histonas deacetilasas han sido observadas en varios tipos de cáncer, tales como la leucemia promielocítica aguda, la leucemia mielógena aguda, el linfoma no Hodgkin, y varios tipos de carcinomas colorectales y gástricos. Cuando estas enzimas actúan incorrectamente, éstas pueden impedir la transcripción de genes claves. Este proceso parece ser una etapa importante en el proceso del desarrollo del tumor en ciertas formas de cánceres
Nucleolo
ME - NUCLEOLO
CFD Componente fibrilar denso: compuesto por proteína Fibrilarina involucrada en metilación de ribosas del ARN r en los primeros estadíos del procesamiento de ARNr
CG : Componente Granular Gránulos de 15-20 nm
Se ensamblan las partículas pre- ribosomales
Presencia de fosfoproteínas nucleolares B23 y NOP 52 que participan en la biogénesis temprana de los ribosomas
CF Centro Fibrilar : Fibrillas
de 50 Ǻde diametro
Contiene los genes que codifican para:
Pre – ARNr
ARN Polimerasa 1
ADN topoisomerasa 1
Factor de transcripción UBF
Recientemente se obtuvieron evidencias de otras funciones del nucleolo además de la síntesis de ribosomas
1) participaría en el transporte y/o recambio de algunos
ARNm
Mutantes de Saccharomyces cereviciae acumulan ARNms en el nucleo y en muchas se observa fragmentación o alargamiento del nucleolo lo que indica una correlación entre el nucleolo y exportación de ARNms al citoplasma
Se identificó un gen MTR3 que codifica para una proteína que al estar mutada se produce la acumulación de ARNms en el nucleolo
2) Varios ácidos nucleicos y antígenos virales interactúan con proteínas del nucleolo
En células humanas infectadas :
Virus de inmunodeficiencia tipo 1
El transporte de ARN viral lo realiza la proteína REV que se localiza principalmente en el nucleolo
Virus de leucemia T
La proteína REX actúa como regulador de la post- transcripciónal del virus y se ubica en el nucleolo
3) Participa en la biogénesis de la partícula de reconocimiento del péptido señal (PRS). Interviene en el procesamiento del ARN que forma parte del PRS y el ensamblaje
4) Participa en el control del envejecimiento celular
Conclusión:
El nucleolo tiene otras funciones ,además de la formación de los ribosomas ,que están siendo estudiadas mas recientemente
