“Por la razón al tiempo, abierta la casa esta”

BIOQUIMICA IIIGEOVANY A. HDZ.

“UAM-I”

El ADN se encuentra compactado en el núcleo. Un primer nivel de condensación se forma gracias a la unión de cierto tipo de proteínas, denominadas histonas, a manera de un collar de cuentas: el ADN rodea un núcleo compuesto por ocho histonas. Este núcleo rodeado por ADN, más el ADN espaciador entre las cuentas, se denomina nucleosomay fue descubierto en 1975 por Roger Kornberg, Dean Hewish y Leigh Burgoyne. Cada nucleosoma contiene un pedazo de ADN de 146 nucleótidos más ocho histonas.

Luego, los nucleosomas se compactan uno sobre otro formando una estructura llamada cromatina. De acuerdo al grado de compactación, la cromatina se clasifica en eucromatina y heterocromatina. La eucromatina contiene la mayor parte de los genes y la heterocromatina está relacionada con secuencias como telómeros y centrómeros, así como también con secuencias donde se encuentran genes que no se expresan normalmente en cada tipo celular.

COMPOSICIÓN QUÍMICA DE LA CROMATINA

Los principales componentes que se obtienen cuando se aísla la cromatina de los núcleos interfacicos:

•ADN•PROTEINAS HISTONICAS •PROTEINAS NO HISTONICAS •ARN

ADN HISTONAS NO HISTONAS

ARN

1 1 0,5-1,5 0,05Si se toma como unidad de comparación la cantidad de ADN, los demás componentes aparecen en las siguientes proporciones

HISTONASProteínas básicas ricas en residuos de lisina y arginina, muy conservadas evolutivamente, interaccionan con el ADN formando una subunidad que se repite a lo largo de la cromatina denominada nucleosoma.

H1H2AH2BH3 H4 ALTAMENTE CONCERVADAS

Histona Nº residuos Pm

Contenido en moles % de

Lys/Arg Modificación

V. cambio evolutiv

oLys  Arg

H1 213 21.000 27,7 1,4 19,78 Fosforilación 4

H2A 129 13.900 10,9 9,3 1,17Fosforilación, acetilación

1

H2B 125 13.774 15,2 6,1 2,49Fosforilación, acetilación

1

H3 135 15.273 9,6 13,3 0,72Acetilación, metilación

fosforilación0,1

H4 102 11.236 10,8 13,7 0,79Acetilación, metilación

fosforilación0,06

Un nucleosoma típico esta asociado a 200 pares de bases (pb) y esta formado por una medula (core) y un ligador (linker).

Alrededor de la medula se enrolla el ADN (140 pb) dando casi dos vueltas (una vuelta y tres cuartos) el resto del ADN(60 pb) forma parte del ligador y esta interaccionando con la histona H1.

NUCLEOSOMA

La medula está formada por un octámero constituído por dos subunidades histonas: H2A, H2B, H3 y H4. Se trata de un dímero de las histonas(H2A, H2B, H3 y H4)2

ADN dúplex desnudo tienen un grosor de 20 Å. Los solenoides pueden volverse a enrollar para dar lugar a supersolenoidescon un diámetro de 4.000 Å a 6.000 Å que constituirían las fibras de los cromosomas metafásicos. Su asociación con las histonas genera los nucleosomas con 100 Å de diámetro Los nucleosomas se pueden enrollar helicoidalmente para formar un solenoide que constituye las fibras de cromatina de los núcleos interfásicos con un diámetro aproximado de 300 Å.

1 Å= 1m x 10-10 = 0,1 nm

los nucleosomas se agrupan dando fibras más o menos lineales. Esta fibra de nucleosomas se estructura más aún formando unas “superhebras” helicoidales de unos 30 nm de anchura, y con un paso de rosca de unos 6.7 nucleosomas por vuelta. No se conoce en detalle la estructura, pero parece que la histona H1 juega un papel clave para estabilizar el interior de la hebra. •solenoide simple. Este modelo no está totalmente caracterizado a nivel estructural por el tamaño del sistema un modelo como el que se muestra con los nucleosomas como apilados en un eje oblicuo al de la superfibra.

Las superfibras constituyen ya un nivel de empaquetamiento elevado, pero no osbtante, es preciso un nivel mucho mayor de empaquetamiento. Los niveles por encima de la superfibra de 30nm no están claros. Se piensa que varias superfibras se pueden agrupar para dar una suprahélice. En cualquier caso, el paso final de empaquetamiento es el cromosoma, en el que el elevado grado de empaquetamiento se consigue a base de formar lazos de super o suprahélice. Se especula que hay unos ocho lazos en un cromosoma estándar.

Proteínas no histónicas eucarióticas

•Función estructural•Proteínas básicasProtaminasEquiv. a histonas. Compactan el ADN en espermatozoide. Pequeñas Proteínas con alto % de Arg, Ala y Ser. Estructura α helicoidal

•Proteínas ácidasHMG (high movility group).Hasta el 5% de proteínas nucleares. Algunas se asocian al nucleosoma y otras al ADN espaciador (factores de transcripción)Proteínas de esqueleto o matriz nuclear. Soporte o guía para el empaquetamiento Varios tipos de proteínas

•Otras funcionesEn mínima cantidad y asociadas a cromatina. Intervienen en replicación, transcripción y regulación de la condensación de la cromatina: DNA Polimerasa, ARN Polimerasa, sus proteínas auxiliares, factores de replicación, factores de transcripción, receptores hormónales, topoisomerasas, etc.

Cómo acceden los factores de transcripción y proteínas regulatorias dentro de este ADN empaquetado? Cómo afecta el empaquetamiento de la cromatina al control de la expresión génica?

Los nucleosomas pueden ser atravesados con facilidad por las proteínas reguladoras y por las RNA polimerasas

Ciertos niveles altos de empaquetamiento hacen al ADN inaccesible tanto para las proteínas reguladoras como para los factores de transcripción, permite mantener silenciadas grandes secciones del genoma (reversible e irreversiblemente).