TEMA 2. ORGANITZACIÓ DEL DNA EN CROMATINA I EN CROMOSOMES
Model de la doble hèlix de Watson i Crick
Cèl·lula eucariota i nivells d’organització del DNA
• Nucleosomes, histones
• Fibra d’11 nanòmetres
• Fibres de 30 i 300 nanòmetres
• Cromosoma metafàsic
Telòmers, centròmers, braços i cromàtides d’un cromosoma
Cromosomes, cromàtides i cadenes de DNA en les fases del cicle cel·lular
_________________________________________________
El DNA i l’RNA són àcids nucleics compostos per la unió seqüencial d’unes unitats
bàsiques anomenades nucleòtids. Les anàlisis de difracció de raigs X de la molècula de
DNA van aportar la informació clau per resoldre l’estructura de la molècula. D’acord
amb el model de Watson i Crick, la molècula de DNA consisteix en dues cadenes
polinucleotídiques antiparal·leles unides per ponts d’hidrogen entre parells de bases
(adenina i timina, guanina i citosina) en una doble hèlix. El diàmetre de l’hèlix és de
2 nm, i cada volta completa, de 3,4 nm, conté deu parells de bases. La importància
d’aquesta estructura rau en el fet que ja permet entreveure de quina manera el DNA
acompleix les funcions pròpies del material hereditari.
Els cromosomes eucariotes són una estructura dinàmica. Durant la divisió
cel·lular es troben compactats fins a deu mil vegades respecte de la longitud que tindria
la doble hèlix i esdevenen visibles per microscòpia òptica. Per contra, la compactació
dels cromosomes interfàsics és d’unes cinc-centes vegades i contenen regions
específiques fortament descondensades per permetre la reparació, la còpia o l’expressió
del DNA. El primer nivell d’estructura de la cromatina és la doble cadena de DNA,
d’uns 2 nm de diàmetre. El DNA eucariòtic s’estructura en nucleosomes, estructures
globulars amb un nucli proteic d’histones. Les histones constitueixen aproximadament el
50 % de la massa del cromosoma i n’hi ha de cinc classes diferents. L’associació del
DNA amb histones dóna lloc a una estructura en forma de rosari, visible per microscòpia
electrònica quan es descondensa artificialment el DNA. Cada nucleosoma conté un
octàmer d’histones al voltant del qual s’associa el DNA per enllaços de pont d’hidrogen
fent una volta i tres quarts (aproximadament, dos-cents parells de bases). Les cues N-
terminals de les histones es projecten cap a l’exterior de l’estructura i són importants per
a la regulació del grau d’empaquetament. Sembla que dins la cèl·lula, els cromosomes
rarament es troben en forma de collaret d’histones. Els nucleosomes s’associen amb
l’ajut de la histona H1 per formar un filament més curt i ample: la fibra de 11 nm, que
quan es cargola dóna la fibra de 30 nm (estat habitual de la cromatina). L’estructura
tridimensional de la fibra de 30 nm encara no s’ha aclarit completament, i sembla que
adopta una forma de solenoide o en zig-zag, observable en microscòpia electrònica en
condicions salines concretes. La fibra de 30 nm es replega gràcies a proteïnes
desconegudes i genera fibres de 300 nm de diàmetre. El cromosoma metafàsic
(700 nm) és l’últim nivell d’organització (compactació màxima del DNA) i es visualitza
per microscòpia òptica. Està format per bagues de la fibra de 300 nm i s’hipotetitza que
conté un bastiment proteic. El grau de compactació és molt menor en el cromosoma
interfàsic, que sembla que estaria format majoritàriament per fibres d’11 i 30 nm. Els
canvis en l’estructura de la cromatina són un nivell essencial de regulació de l’expressió
gènica i les histones hi tenen un paper clau. Existeixen variants de les quatre histones
estàndar que poden substituir-les en regions concretes dels cromosomes per a conferir-lis
