O material genético de um organismo é composto de bilhões de pares de bases de DNA. Ele é organizado em cromossomos para o acondicionamento compacto dentro do núcleo. Os cromossomos são compostos por DNA associado a proteínas, formando uma estrutura complexa conhecida como cromatina. 40% dos cromossomos são DNA e os 60% restantes são proteínas. Histonas são as proteínas associadas ao DNA. O DNA é envolvido em um núcleo formado por histonas, formando uma estrutura conhecida como nucleossomo. O nucleossomo é a unidade básica de um cromossomo ou fibra de cromatina. Um nucleossomo pode ser considerado uma bobina de DNA. Conseqüentemente, um cromossomo é feito de supercoils de DNA.

Principais áreas cobertas

1. O que são histonas - Definição, Tipos, Papel 2. Como as proteínas histonas ajudam no enrolamento do DNA - Formação de Nucleossomos

Termos-chave: cromatina, cromossomo, bobinas, DNA, núcleo de histona, DNA ligante, nucleossomo, supercoils

O que são Histones

As histonas são um tipo de proteínas carregadas positivamente que servem como o tipo básico de proteínas encontradas nos cromossomos. Os cinco tipos de histonas são H1, H2A, H2B, H3 e H4. A principal função das proteínas histonas é ajudar no empacotamento condensado do DNA dentro do núcleo. A interação entre histonas e DNA é mostrada na figura 1.

Figura 1: interação histona-DNA

Os quatro tipos de histonas envolvidos na formação do núcleo da histona são H2A, H2B, H3 e H4. O DNA envolve o núcleo da histona para formar espirais de DNA. As histonas desempenham um papel importante na regulação da expressão gênica, formando dois tipos de cromatina, conhecidos como eucromatina e heterocromatina. A eucromatina contém DNA fracamente empacotado e mostra altas taxas de expressão. No entanto, a heterocromatina contém DNA compactado, raramente expressando os genes da região.

Como as proteínas histonas ajudam no enrolamento do DNA

O genoma de um organismo é composto por um grande número de nucleotídeos, codificando toda a informação genética para o desenvolvimento e funcionamento do organismo. Todos esses nucleotídeos devem estar contidos em um pequeno espaço na estrutura microscópica conhecido como núcleo. Portanto, é necessário um mecanismo para o empacotamento compacto do DNA no núcleo. As histonas estão envolvidas na formação de uma estrutura altamente condensada de bobinas de DNA, envolvendo o DNA em torno de um núcleo de histonas. Esta estrutura em espiral é conhecida como nucleossomo. O DNA envolvido em torno de um núcleo de histona é mostrado na figura 2.

Figura 2: Nucleosome

O núcleo da histona é composto por um octâmero de histona, que é composto por uma combinação de dois dos quatro tipos de histonas, H2A, H2B, H3 e H4. Um trecho de DNA com 146 pares de bases envolve o núcleo da histona no nucleossomo. Este invólucro forma aproximadamente 1,7 voltas no octâmero da histona. Em seguida, um quinto tipo de histona conhecido como H1 se liga ao núcleo da histona, permitindo o envolvimento de outros 20 pares de bases de DNA em torno do núcleo da histona. A estrutura resultante é conhecida como um cromossomo. Portanto, um trecho de DNA de 166 pares de bases é enrolado em um cromatossoma. Milhares de nucleossomos são unidos por trechos de DNA conhecidos como DNA ligante. O DNA do ligante consiste em 20 pares de bases. Isso forma longas cadeias de nucleossomos que dão as contas em uma estrutura de cordão sob o microscópio. O empacotamento do DNA em nucleossomos encurta o comprimento da fita de DNA em sete vezes. O diâmetro da fibra de cromatina formada é de 20 nm. No entanto, a cromatina é posteriormente enrolada em uma fibra de 30 nm, formando uma estrutura de ordem superior.

O nucleossomo representa uma bobina de DNA. Ele serve como a unidade básica estrutural e repetitiva do cromossomo que gera as contas em uma aparência de cordão. Isso significa que um cromossomo é composto de Supercoils de DNA.

Conclusão

O genoma da maioria dos organismos é composto de longas cadeias de nucleotídeos, que devem ser empacotadas no núcleo. As histonas são as proteínas associadas que permitem o empacotamento compacto do DNA no núcleo. Um pedaço de DNA é enrolado em torno de um núcleo de histonas, produzindo uma bobina de DNA conhecida como nucleossomo. Como os cromossomos são compostos de uma série de nucleossomos, considera-se que eles têm uma natureza superenrolada na estrutura de um cromossomo.

Referência:

1. Iftikhar, Jannat. “Papel da Histona no empacotamento de DNA.” LinkedIn SlideShare, 14 de dezembro de 2013, disponível aqui.

Cortesia de imagem:

1. “Figura 04 03 05a” Por CNX OpenStax - (CC BY 4.0) via Commons Wikimedia 2. “Nucleosome” por Spellcheck assumido - Trabalho próprio assumido (com base em reivindicações de direitos autorais) (Domínio Público) via Commons Wikimedia