EL NÚCLEO INTERFÁSICO: CROMATINA Y ESTRUCTURA CROMOSÓMICA

El núcleo - Sus componentes Microscopía electrónica de transmisión. N: nucleoplasma N: nucléolo Microscopía electrónica de transmisión.

Nucleótido de adenina monofosfato Estructura de los ácidos nucleicos Son polímeros de nucleótidos Adenina Ribosa 2-desoxirribosa ribonucleótidos desoxirribonucleótidos Fosfato Ribosa Adenosina 5 monofosfato AMP Nucleótido de adenina monofosfato

Nucleotido ≠ Nucleosido

Hay nucleótidos con distintas bases nitrogenadas Estructura de los ácidos nucleicos Son polímeros de nucleótidos Hay nucleótidos con distintas bases nitrogenadas

Estructura de los ácidos nucleicos Son polímeros de nucleótidos 5´ 4´ 1´ 2´ 3´ 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 )

La longitud de una molécula de ADN se mide en pares dea Cromosomas eucariotas En eucariotas, existen varias moléculas de ADN en cada célula. Cada una de ellas constituye un cromosoma (o cromátide de cromosoma) La longitud de una molécula de ADN se mide en pares dea En humanos, el cromosoma 1 posee 240 x106 pares de bases, y el cromosoma Y 50 x106 pares de bases

Los cromosomas están confinados en el núcleo Cada célula humana contiene aprox. 1,70m lineales de ADN si se unieran las moléculas de ADN por sus extremos Diametro aproximado del nucleo ¿Como hace el ADN para confinarse dentro del núcleo? 6µm

∙Los cromosomas existen en diferentes estados a lo largo del ciclo celular Cromosomas interfásicos Cromosomas mitóticos Los cromosomas se encuentran compactados dentro del núcleo. Esa compactación se produce en grados o niveles de organización crecientes

Las histonas permiten el nivel de organización más básico del cromosoma: el nucleosoma Microscopía electrónica de una fibra de cromatina de 11nm en la que se observan los nucleosomas “cuentas de collar”

La estructura de la fibra de 30 nm que se ve al ME … Puede ser interpretada de varias maneras lo que da origen a diferentes modelos posibles 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

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

Interacción de los extremos N-terminales entre nucleosomas 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 neto Cada cromosoma miótico es 10.000 veces más corto que su longitud extendida

Heterocromatina Hay heterocromatina constitutiva y facultativa. Son regiones transcripcionalmente inactivas La constitutiva se concentra en las regiones de los centrómeros y telómeros del cromosoma. 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

Heterocromatina No se ha elucidado en profundidad la estructura molecular de la heterocromatina. Sin embargo, se sabe que involucra la metilación e hipoacetilación de histonas, y la participación de proteínas accesorias

La cromatina y la regulación de la expresión genética Complejos remodeladores de cromatina

1) Acetilaciones 2) Metilaciones 3)Fosforilaciones 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

1) Acetilaciones Son cambios reversibles de las Histonas 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

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 EPIGENETICOS Todas 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

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 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

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