EUCROMATINA: ESTRUTURA E FUNÇÕES - BIOLOGIA - 2024

A eucromatina é a porção dos cromossomos eucarióticos composta de cromatina levemente compactada e que contém a maioria das sequências de genes codificadores do genoma de muitos organismos.

Esta região dos cromossomos eucarióticos está associada a áreas transcricionalmente ativas, por isso é de grande importância para as células de um organismo. É claramente visível em células que não estão se dividindo, pois se torna heterocromatina ao se condensar ou compactar, uma etapa anterior à divisão celular mitótica e / ou meiótica.

A eucromatina é acessível ao mecanismo de transcrição (Fonte: Wenqiang Shi via Wikimedia Commons)

Assim, a eucromatina é um dos dois tipos de organização estrutural da cromatina, sendo a segunda heterocromatina, que pode ser facultativa ou constitutiva.

Estrutura

A estrutura da eucromatina pode ser descrita exatamente como a estrutura da cromatina encontrada em muitos livros didáticos, uma vez que uma das poucas diferenças entre esta última e a heterocromatina é o nível de compactação ou condensação da fita DNA + proteína.

Cromatina

O DNA dos organismos eucarióticos é encontrado no núcleo, em estreita associação com um grande número de proteínas. Dentre essas proteínas, encontram-se algumas de considerável importância, as histonas, que são responsáveis ​​por "organizar" e condensar as fitas cromossômicas do DNA, permitindo que essas grandes moléculas "entrem" em um espaço tão pequeno e controlando a expressão dos genes.

Cada cromossomo eucariótico é composto de uma única fita de DNA e um grande número de proteínas histonas. Essas estruturas são significativamente dinâmicas, uma vez que seu grau de compactação é modificado não apenas em função das necessidades de transcrição celular, mas também em função do momento do ciclo celular e de alguns sinais ambientais.

Alterações na compactação da cromatina afetam, de uma forma ou de outra, o nível de expressão genética (em algumas regiões mais do que em outras), portanto corresponde a um nível de regulação epigenética da informação.

As histonas permitem que o comprimento das fitas de DNA de cada cromossomo seja encurtado em quase 50 vezes, o que é particularmente importante durante a divisão celular, pois a compactação da cromatina garante a segregação correta dos cromossomos entre as células filhas.

O octâmero de histona

As moléculas de DNA dos cromossomos eucarióticos envolvem uma estrutura "cilíndrica" ​​composta por oito proteínas histonas: H2A, H2B, H3 e H4. O núcleo octamérico é composto por dois dímeros de H2A e H2B e um tetrâmero das proteínas H3 e H4.

As histonas são proteínas básicas, pois possuem um grande número de resíduos de aminoácidos carregados positivamente, como a lisina e a arginina, por exemplo. Essas cargas positivas interagem eletrostaticamente com as cargas negativas das moléculas de DNA, favorecendo sua união com o núcleo da proteína.

Cada octâmero de histona enrola cerca de 146 pares de bases, formando o que é conhecido como nucleossomo. A cromatina é composta de nucleossomos consecutivos, ligados entre si por um pequeno pedaço de DNA e uma ponte de histona ou proteína de junção chamada H1. Esta configuração diminui o comprimento do DNA cerca de 7 vezes em relação ao comprimento inicial.

As proteínas histonas também têm "caudas" de aminoácidos que se projetam dos nucleossomos e que podem sofrer modificações covalentes que podem modificar o nível de compactação da cromatina (a compactação também é afetada por modificações covalentes de DNA, como, metilação de citocinas, que favorece a compactação).

Dependendo do tempo de vida de cada célula, a fita composta de nucleossomos pode se compactar ainda mais, formando uma estrutura fibrosa conhecida como “fibra de 30 nm”, que encurta o comprimento da molécula de DNA em mais 7 vezes.

Esta fibra de 30 nm pode ser organizada dentro do núcleo na forma de laços radiais; esses loops são caracterizados por abrigar genes transcricionalmente ativos e correspondem à eucromatina.

Eucromatina e heterocromatina

Eucromatina e heterocromatina são os dois tipos de organização da cromatina. A heterocromatina é a parte mais compacta ou "fechada" de um cromossomo; é caracterizada pelas marcas bioquímicas de hipoacetilação e hipermetilação (em eucariotos superiores, a metilação do resíduo 9 da histona H3).

Associadas à heterocromatina estão regiões genômicas transcricionalmente silenciosas, regiões de sequências repetitivas e regiões "vestigiais" de elementos transponíveis invasores e retrotransposons, para citar alguns.

A organização da cromatina no núcleo (Fonte: Sha, K. e Boyer, LA The chromatin signature of pluripotent cells (31 de maio de 2009), StemBook, ed. The Stem Cell Research Community, StemBook, doi / 10.3824 / stembook. 1.45.1, http://www.stembook.org. Via Wikimedia Commons)

A heterocromatina compõe as regiões teloméricas e centroméricas dos cromossomos, que são funcionalmente importantes para a proteção das extremidades dessas estruturas e para sua correta segregação durante eventos de divisão celular.

Além disso, dependendo das necessidades de transcrição de uma célula, uma porção da cromatina pode ser heterocromatinizada em um momento e liberar essa compactação em outro.

A eucromatina, em contraste, é caracterizada por hiperacetilação e hipometilação, mais especificamente por "marcadores" do grupo acetil no resíduo 4 de lisina das histonas H3 e H4.

Corresponde às regiões "mais soltas" da cromatina e geralmente representa as porções mais transcricionalmente ativas, ou seja, onde está agrupado o maior número de genes codificadores.

Funções da eucromatina

A eucromatina é muito abundante no núcleo celular quando as células não estão se dividindo, ou seja, quando os cromossomos não estão condensados ​​nem exibem sua forma característica.

Dado que esta porção da cromatina contém o maior número de genes transcricionalmente ativos, a eucromatina tem funções importantes no desenvolvimento, bem como no metabolismo, fisiologia e na regulação dos processos biológicos vitais inerentes às células.

Por quê?

Porque os genes "ativos" codificam todas as proteínas e enzimas necessárias para realizar todos os processos metabólicos e fisiológicos de uma célula.

Aqueles genes que não codificam para proteínas, mas também são ativos do ponto de vista transcricional, geralmente possuem funções regulatórias, ou seja, codificam para pequenas moléculas de RNA, para fatores de transcrição, RNAs ribossômicos, etc.

Portanto, a regulação dos processos transcricionais também depende das informações contidas na eucromatina, bem como da regulação dos processos relacionados à divisão e crescimento celular.

Referências

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