35.2
Duplicación cromosómica
El material genético, el ADN, en una célula eucariota existe dentro del núcleo como estructuras lineales llamadas cromosomas.
Dentro de los cromosomas, el ADN bicatenario se envuelve principalmente alrededor de proteínas nucleares octaméricas llamadas histonas para formar nucleosomas. Varias proteínas no histonas también se asocian con el ADN, ayudando en el empaquetamiento del ADN.
Estos nucleosomas y proteínas no histonas se organizan para formar bobinas que se pliegan en bucles, en una matriz, formando cromatina empaquetada. El grado de compactación de la cromatina permite que un ADN extremadamente largo quepa dentro del núcleo. Durante la fase M, la cromatina se enrolla aún más para formar los cromosomas condensados.
La duplicación cromosómica implica la duplicación de toda la estructura de la cromatina, por lo que el ADN y las proteínas asociadas a la cromatina se duplican. La producción de histonas se incrementa para generar las proteínas adicionales necesarias para empaquetar el ADN recién sintetizado en cromosomas.
Replicar la estructura exacta de la cromatina del cromosoma duplicado es vital para la regulación génica.
Dentro de los cromosomas, el nivel de empaquetamiento de la cromatina no siempre es uniforme. Los cromosomas contienen regiones con cromatina muy compacta llamada heterocromatina y regiones con cromatina poco compacta llamada eucromatina.
El ADN de la heterocromatina es inaccesible a la maquinaria de transcripción y, por lo tanto, los genes en esas regiones no se transcriben regularmente. Por el contrario, el ADN dentro de la eucromatina es más accesible y, por lo tanto, los genes en estas regiones se pueden transcribir.
Esta importancia estructural y funcional de la cromatina hace que sea crucial que toda la estructura de la cromatina se reproduzca con precisión durante la duplicación cromosómica.
El proceso de duplicación cromosómica durante la división celular requiere la alteración de todo el genoma y el reensamblaje de la cromatina. La estructura de la cromatina debe heredarse, reensamblarse y mantenerse con precisión en las células hijas para garantizar la propagación del linaje.
La unidad básica de la cromatina es el nucleosoma, que consta de ADN envuelto alrededor de proteínas histonas octaméricas y tramos cortos de ADN conector que separa los nucleosomas individuales. Las proteínas histonas dentro del nucleosoma tienen sus extremos N-terminales que sobresalen del núcleo, proporcionando sitios para diversas modificaciones covalentes que regulan la estructura y función de la cromatina.
Durante la replicación, a medida que el ADN se desenrolla, los nucleosomas parentales se alteran y se liberan proteínas histonas. A medida que avanza la replicación y se forman las cadenas hijas, las histonas parentales y las proteínas histonas adicionales sintetizadas durante la fase S se ensamblan, lo que permite la formación de nucleosomas.
Las modificaciones postraduccionales de las histonas y otros dominios epigenéticos del ADN también se reproducen fielmente en el genoma hijo.
La estructura de la cromatina influye en la expresión genética.
Dentro de una célula, la mayor parte del genoma permanece inaccesible a los factores de transcripción, ya que las secuencias de ADN reguladoras y codificantes existen en su mayoría ocultas dentro de los nucleosomas. Para que un gen se exprese, es necesario crear sitios accesibles para que se unan los factores de transcripción y también modificar las histonas para reorganizar la estructura de la cromatina y crear un entorno permisivo para la transcripción.
Complejos de factores reguladores específicos participan en la apertura de regiones localizadas de la cromatina mediante el desplazamiento o la alteración de los nucleosomas. Las modificaciones postraduccionales de la cola de histonas sirven para mantener un estado transcripcional activo o inactivo. Modificaciones específicas en la cola de histonas pueden aliviar el nivel de compactación del ADN, facilitando la desestabilización y el desplazamiento de los nucleosomas, proporcionando acceso a la maquinaria de transcripción para influir en la expresión génica.
El material genético, el ADN, en una célula eucariota existe dentro del núcleo como estructuras lineales llamadas cromosomas.
Dentro de los cromosomas, el ADN bicatenario se envuelve principalmente alrededor de proteínas nucleares octaméricas llamadas histonas para formar nucleosomas. Varias proteínas no histonas también se asocian con el ADN, ayudando en el empaquetamiento del ADN.
Estos nucleosomas y proteínas no histonas se organizan para formar bobinas que se pliegan en bucles, en una matriz, formando cromatina empaquetada. El grado de compactación de la cromatina permite que un ADN extremadamente largo quepa dentro del núcleo. Durante la fase M, la cromatina se enrolla aún más para formar los cromosomas condensados.
La duplicación cromosómica implica la duplicación de toda la estructura de la cromatina, por lo que el ADN y las proteínas asociadas a la cromatina se duplican. La producción de histonas se incrementa para generar las proteínas adicionales necesarias para empaquetar el ADN recién sintetizado en cromosomas.
Replicar la estructura exacta de la cromatina del cromosoma duplicado es vital para la regulación génica.
Dentro de los cromosomas, el nivel de empaquetamiento de la cromatina no siempre es uniforme. Los cromosomas contienen regiones con cromatina muy compacta llamada heterocromatina y regiones con cromatina poco compacta llamada eucromatina.
El ADN de la heterocromatina es inaccesible a la maquinaria de transcripción y, por lo tanto, los genes en esas regiones no se transcriben regularmente. Por el contrario, el ADN dentro de la eucromatina es más accesible y, por lo tanto, los genes en estas regiones se pueden transcribir.
Esta importancia estructural y funcional de la cromatina hace que sea crucial que toda la estructura de la cromatina se reproduzca con precisión durante la duplicación cromosómica.
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