Enzo Rocha Fotografia: Nucleossomos

Definição

Um nucleossomo é a unidade básica de repetição da cromatina eucariótica.

Em uma célula humana, cerca de seis pés de DNA devem ser empacotados em um núcleo com um diâmetro menor que um fio de cabelo humano.

Um único nucleossomo consiste em cerca de 150 pares de bases de sequência de DNA envolvidas em torno de um núcleo de proteínas histonas.

Os nucleossomos estão dispostos como contas em uma corda. Eles são repetidamente dobrados em si mesmos para formar um cromossomo.

O que são nucleossomos?

Os nucleossomos são as partículas do DNA responsáveis pela compactação e transcrição e também podem levar informações hereditárias.

Cada nucleossomo tem aproximadamente 10 nm de diâmetro e consiste em filamentos de DNA enrolados em espiral em torno de um núcleo de proteína simples chamado histona.

Os nucleossomos estão localizados no núcleo de uma célula e, quando ligados ao DNA, formam uma das sete formas de cromatina.

Quando os nucleossomos se ligam a filamentos de DNA como subunidades repetidas, a estrutura se assemelha a uma “sequência de contas”. Enquanto nesta forma, o DNA está passando por uma transcrição ativa, o processo pelo qual o DNA é convertido em RNA. O DNA não é convertido diretamente em proteínas, a fim de evitar erros e contaminação.

A estrutura do nucleossomo é centralizada em torno da proteína histona. A histona é uma proteína simples com altas concentrações de aminoácidos, que são os blocos básicos de construção dos genes.

Cada núcleo de histona contém pares de cada um dos quatro tipos de proteínas de histona, que formam o octômero de histona. Ao redor do octômero de histonas, envolvem 146 pares de bases de DNA em sua forma super hélica, formando juntos o nucleossomo.

Nucleossomos são o “empacotamento” do DNA no núcleo de uma célula, e a estrutura de assinatura é o que determina a acessibilidade do DNA.

Os produtos químicos responsáveis pela transcrição não podem se conectar à cromatina se um nucleossomo estiver no caminho; portanto, as proteínas de transcrição devem primeiro expulsar completamente o nucleossomo ou deslizá-lo ao longo da molécula de DNA até que a cromatina seja exposta. Uma vez que essa porção do DNA é transcrita no RNA, os nucleossomos podem retornar ao seu local original.

Se esticado em uma linha reta, o DNA em cada núcleo de mamífero mediria aproximadamente dois metros de comprimento, mas o núcleo de uma célula de mamífero tem meros 10 micrômetros de diâmetro.

É a complexa ação de dobramento dos nucleossomos que permite que o DNA se encaixe no núcleo. A aparência de “contas em uma corda” vem do DNA “vinculador” que conecta cada nucleossomo para formar uma fibra com cerca de 10 nm de diâmetro.

Na presença da histona H1, cadeias repetidas de nucleossomos podem formar cadeias com 30 nm de diâmetro, com uma taxa de empacotamento muito mais densa.

A presença de H1 no núcleo do nucleossomo resulta em uma maior eficiência de empacotamento, pois as proteínas vizinhas reagem para iniciar sequências de dobragem e looping que permitem que tanta informação seja contida em um pacote tão minúsculo. Ainda hoje, o mecanismo exato de empacotamento iniciado pelos nucleossomos não é totalmente compreendido.

Resumo

Um nucleossomo é a unidade estrutural básica do empacotamento de DNA nos eucariotos.

A estrutura de um nucleossomo consiste em um segmento de DNA enrolado em torno de oito proteínas histonas e assemelha-se a um fio enrolado em um carretel.

O DNA deve ser compactado em nucleossomos para caber no núcleo da célula.

Além da quebra de nucleossomos, a cromatina eucariótica é compactada ainda mais, sendo dobrada em uma série de estruturas mais complexas, formando eventualmente um cromossomo.

Pensa-se que os nucleossomos carregam informações herdadas epigeneticamente na forma de modificações covalentes de suas histonas nucleares.

As posições dos nucleossomos no genoma não são aleatórias e é importante saber onde cada nucleossomo está localizado, pois isso determina a acessibilidade do DNA às proteínas reguladoras.

Os nucleossomos foram observados pela primeira vez como partículas no microscópio eletrônico por Don e Ada Olins em 1974, e sua existência e estrutura (como octâmeros de histonas cercadas por aproximadamente 200 pares de bases de DNA) foram propostas por Roger Kornberg.

O papel do nucleossomo como repressor genético geral foi demonstrado por Lorch et al. in vitro, e por Han e Grunstein in vivo, em 1987 e 1988, respectivamente.

A partícula do núcleo do nucleossomo consiste em aproximadamente 146 pares de bases (bp) de DNA envolvidos em 1,67 voltas superhélicas esquerdas em torno de um octâmero de histonas, consistindo em 2 cópias de cada uma das histonas do núcleo H2A, H2B, H3 e H4.

As partículas do núcleo são conectadas por trechos de DNA ligante, que podem ter até cerca de 80 pb de comprimento.

Tecnicamente, um nucleossomo é definido como a partícula do núcleo mais uma dessas regiões de ligação; no entanto, a palavra geralmente é sinônimo de partícula central. Agora, os mapas de posicionamento de nucleossomos em todo o genoma estão disponíveis para muitos organismos modelo, incluindo fígado e cérebro de ratos.

Histonas ligantes como H1 e suas isoformas estão envolvidas na compactação da cromatina e ficam na base do nucleossomo próximo à entrada do DNA e saem da ligação à região ligante do DNA.

Os nucleossomos não condensados sem a histona do ligante se assemelham a “esferas de uma cadeia de DNA” sob um microscópio eletrônico.

Ao contrário da maioria das células eucarióticas, os espermatozoides maduros usam amplamente protaminas para empacotar seu DNA genômico, com maior probabilidade de atingir uma taxa de empacotamento ainda mais alta.

Equivalentes de histonas e uma estrutura simplificada da cromatina também foram encontrados em Archaea, sugerindo que os eucariotos não são os únicos organismos que usam nucleossomos.

Nucleossomos são partículas no DNA que podem transportar informações hereditárias