Cromatina
El DNA genómico de todos los organismos eucariontes tienen una forma
especial de empaquetamiento en cromosomas. El nivel de compactación se
logra gracias a proteínas especializadas que doblan y condensan el DNA en
estructuras de un nivel mayor de organización.
La condensación de los cromosomas es dinámica, alcanza su máximo nivel
durante la fase de mitosis en el ciclo celular.
Las proteínas que se unen al DNA para formar los cromosomas se dividen
tradicionalmente en dos clases generales: histonas y no histonas. Los
complejos formados por ambas clases de proteínas y el DNA nuclear de las
células eucariontes se llama cromatina.
Masa de cromatina:
• Contiene casi dos veces más proteína que DNA
• La mitad de las proteínas son nucleosomas, formados por las histonas
• El RNA representa menos del 10% de la masa del DNA y son básicamente transcritos todavía asociados con el templado de DNA.
• Las proteínas no histonas de la cromatina varían con el tejido y la especie y están en menor proporción que las histonas, son
proteínas participan en el control de la expresión genética y la formación de estructuras de mayor orden.
Unidad básica de la cromatina ----- nucleosoma
Nucleosomas - contienen -200 pares de bases (pb) de DNA organizados en un octámero de proteínas pequeñas básicas de 102-
135 aminoácidos (histonas) que forman con el DNA una estructura parecida a un collar de perlas de aproximadamente 10 nm en
diámetro.
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El octámero de histonas consiste en dos copias de cada una de las histonas H2A, H2B, H3 y H4 - Estas proteínas básicas son ricas
en argininas y lisinas lo que les da una gran afinidad por el DNA. Estas histonas se conocen como histonas nucleares o centrales
“core histones”.
El DNA en el nucleosoma se enrolla alrededor del octámero de histonas de forma
simétrica y le da aproximadamente 12/3 de vuelta (1.67 veces). La “entrada” y la “salida”
del DNA sucede en un mismo lado del octámero.
Los nucleosomas se pueden obtener de manera individual al tratar la cromatina con
nuclease micrococcal (MNasa), esta enzima corta el DNA entre nucelosomas, en la región
llamada “DNA de unión” (linker DNA).
Como resultado de este análisis el DNA nucleosomal se puede dividir en
dos regiones: la primera es el DNA central (core DNA), tienen una
longitud de entre 145 y 147 pb y es necesario para formar un
nucleosoma monomérico; la segunda es el DNA de unión (linker DNA)
es el DNA entre nucleosomas y su longitud varía, puede ir desde 7 pb
hasta 115 pb.
En el ensamblaje de un nucleosoma las histonas se unen entre ellas
para formas dímeros H3-H4 y H2A-H2B, luego los dímeros H3-H4 se
combinan para formar un tetrámero que después se combina con el
tetrámero H2A-H2B para formar el octámero.
Cuenta con interacción de los aminoácidos de la histona con la cadena
fosfodiester del DNA, interacciones hidrofobicas y puentes de sal solo
para mantener unido al nucleosoma.
Las histonas son responsables del primer nivel de empaquetamiento del DNA genómico de ~6 veces. El segundo nivel de
organización involucra la interacción entre los nucleosomas de la fibra de 1 0nm para formar una fibra helicoidal de 30 nm,
alcanzando un nivel de empaquetamiento de ~40 veces. La estructura de esta fibra requiere las colas de histonas del octámero y
es estabilizada por las histonas de unión H1 (linker histone). La H1 es más grande que las histonas centrales y están presente en
una proporción 1:1 con los nucleosomas. Una molécula de histona H1 se une a cada nucleosoma y contacta tanto al DNA como a
las proteínas.
El nivel terciario de organización de la cromatina requiere más doblaje y empaquetamiento de la fibra en estructuras 3D de asas o
bucles condensados en espirales de la cromatina interfásica o los cromosomas mitóticos, los niveles de empaquetamiento llegan a
700 y 10,000 veces respectivamente