NÚCLEO CELULAR II
Núcleo interfásico(continuación)
d) La cromatinaLa cromatina está formada por filamentos de ADN unidos a proteínas y una pequeña cantidad de ARN.
Se observa en el núcleo interfásico de las células eucariotas como un entramado fibrilar de gran afinidad por los colorantes básicos.
Para que la cromatina sea funcional debe estar extendida, ya que condensada no es activa.
Durante la división celular, la cromatina se condensa, espiralizándose para formar cromosomas.
Al terminar la división celular, la cromatina se desespiraliza en mayor o menor medida, resultando:
Heterocromatina
Es la forma condensada de la cromatina, no activa.
Se visualiza en las microfotografías como parches densos. Algunas veces delinea la membrana nuclear, sin embargo se rompe por las áreas claras de los poros para permitir que se lleve a cabo el transporte. Algunas veces la heterocromatina forma como una rueda de carreta.
Se puede observar abundante heterocromatina en células en reposo o de reserva como en los pequeños linfocitos (células de memoria), que están esperando la exposición a antígenos extraños.
La heterocromatina se considera transcripcionalmente inactiva. No obstante, podemos distinguir:
- Heterocromatina constitutiva: formada por regiones del ADN que nunca se transcriben (centrómeros y telómeros de los cromosomas).
- Heterocromatina facultativa: regiones del ADN que pueden transcribirse o no, en función del tipo y las necesidades celulares.
Eucromatina
Es la forma activa de la cromatina
Se presenta como una trama delicada por que las regiones de ADN que deben ser transcriptas o duplicadas deben primero desenrollarse antes de que el código genético pueda ser leído.
Es mas abundante en las células activas, esto es en las células que están transcribiendo.
Núcleo de una célula animal
Eucromatina: - densa, desespiralizada -> intensa transcripción.
Heterocromatina: + densa, compactada -> baja o nula transcripción. ADN repetitivo. Junto a membrana nuclear y nucleolo.
Proteínas asociadas a la cromatinaEl ADN que forma la cromatina es un ADN2c y se encuentra asociado a proteínas. Estas pueden ser de dos tipos:
- Proteínas cromosómicas no histónicas: son en su mayoría enzimas implicadas en los procesos de transcripción y replicación del ADN
- Proteínas cromosómicas histónicas o histonas: son proteínas básicas, ricas en aminoácidos como la arginina y la lisina, de baja masa molecular, que se asocian al ADN por interacción entre las cargas positivas de sus aminoácidos básicos y la negativas de los grupos fosfato del ADN.
La principal función de las histonas es conseguir el empaquetamiento del ADN, en el interior del núcleo.
Se conocen 5 tipos de histonas: H1; H2A, H2B, H3 y H4
Histonas
La ultraestructura de la cromatina
El ADN aparece empaquetado en el interior del núcleo formando una estructura compleja y ordenada en la que se distinguen cuatro niveles de compactación:
- Fibra nucleosómica de 10-11 nm
- Fibra cromatínica de 30 nm
- Dominios estructurales en forma de bucles radiales, espirales de rosetones
- Los cromosomas, que representan el máximo grado de organización.
La fibra nucleosómica (primer nivel de compactación)
La fibra nucleosómica representa el primer nivel de compactación de la doble hélice de ADN en el interior del núcleo.
Vista al microscopio electrónico, presenta unos 11 nm de diámetro y el aspecto de un collar de perlas, con las cuentas (nucleosomas) separadas a intervalos de unos 100 pares de bases (pb).
Cromatina al MET mostrando al ADN en su primer nivel de empaquetamiento
Doble cadena de ADN
Fibra nucleosómica
Doble hélice (2 nm) + octámero de histonas: nucleosoma: collar de perlas (11 nm)
Según su grado de compactación, se distinguen dos tipos de fibras nucleosómicas:
Fibra nucleosómica laxaResulta de la distribución periódica de nucleosomas a lo largo de toda la fibra.
En el nucleosoma se distinguen dos regiones.
El núcleo nucleosómico o core: compuesto por un segmento de ADN de unos 146 pares de bases que describe 1,8 vueltas alrededor de un octámero de histonas (H2A, H2B, H3, H4)
El ADN espaciador o ADN linker: formado por dos hebras de ADN que incluyen entre 15 y 100 pb, según las especies, que conectan con el núcleo o core anterior y posterior.
Fibra nucleosómica condensada
Resulta de la asociación de cada nucleosoma con la histona H1, lo que origina un acortamiento de la fibra nucleosómica.
Esta histona se une externamente al núcleo nucleosómico mediante los diez primeros pares de bases cada uno de los extremos del ADN linker que salen del mismo.
La H1 está en posición extranucleosómica
y controla el grado de enrollamiento de la fibra nucleosómica
Al conjunto formado por el núcleo nucleosómico, la histona H1 y los dos segmentos de 10 pb de ADN se le llama cromatosoma.
El ADN del cromatosoma tiene por tanto, 166 pb (146 + 10 + 10) y describe dos vueltas completas alrededor del octámero de histonas.
cromatosoma = nucleosoma + H1
La fibra cromatínica (segundo nivel de compactación)
Al seguir compactándose, la fibra nucleosómica se enrolla sobre si misma alrededor de un eje virtual describiendo una espiral de 30 nm de diámetro: la fibra cromatínica.
Cada vuelta de la espiral se denomina solenoide
Cada solenoide incluye seis nucleosomas, de forma que los linkers interaccionan con las moléculas de la histona H1 dispuestas en el centro del solenoide.
La interacción entre las histonas H1 de los nucleosomas vecinos estabiliza el solenoide.
Fibra cromatínica de 30 nm de diámetro
6 nucleosomas por solenoide: fibra cromatínica (30nm).
Bucles radiales, rosetones y espirales de rosetones (tercer nivel de compactación)
En el siguiente nivel de empaquetamiento, las fibras de 30 nm se organizan en una serie de bucles o asas superenrolladas.
Estos bucles se estabilizan gracias a la interacción con las proteínas de la matriz nuclear o andamiaje nuclear y de la lámina media.
Diámetro de 300 nm.
Cada bucle de cromatina representa un dominio funcional, en el que hay una longitud de ADN de alrededor de 100.000 pb, extensión de ADN suficiente para contener varios genes de tamaño promedio.
Los niveles de compactación superiores son poco conocidos, aunque parece ser que para conseguir el grado de cohesión máximo del ADN, el armazón de bucles radiales se enrolla sobre si mismo describiendo rosetones y espirales de rosetones (700 nm de diámetro).
Cromosomas (cuarto nivel de compactación)
El resultado final son los cromosomas (1.400 nm de diámetro, incluyendo ambas cromátidas) , en los que el ADN se ha condensado cerca de 10.000 veces.
Cada cromosoma eucariota consiste en una molécula simple de ADN de alrededor de 150 millones de pares de nucleótidos
Cromosomas durante la mitosis de una célula
(máximo grado de empaquetamiento del ADN)
vídeo: niveles de compactación del ADN
Resumen empaquetamiento del ADN en eucariotas
- Doble hélice (2nm) + octámero de histonas: nucleosoma: collar de perlas (10-11 nm).
- Enrollamiento del collar de perlas: 6 nucleosomas por solenoide: fibra cromatínica (30nm).
- Fibra cromatínica --> (300nm)
- Bucles radiales --> rosetones (300nm).
- Espiral de rosetones (700nm) --> Cromátidas (eje proteico no histonas). Grado de compactación: 10.000.
ver otro vídeo empaquetamiento ADN
ver otro vídeo más largo pero bien explicado
ver otro vídeo sobre la apertura del ADN para la transcripción (en inglés)
