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5.4:

Estrutura Cromossômica

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Molecular Biology
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JoVE Core Molecular Biology
Chromosome Structure

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O complexo de histona do DNA contido no núcleo é chamado cromatina e condensa para formar cromossomos que consistem de cromatídeos únicos ou cromatídeos irmãos, dependendo do estágio do ciclo da célula. Um cromossomo eucariótico funcional deve ter um centrômero, uma sequência de DNA que liga cromatídeos irmãos. O centrômero também é onde os cinetóquos são construídos após o cromossomo ser replicado.Estes complexos proteicos permitem que os microtúbulos do fuso movimentem os cromossomas durante a divisão da célula. Dependendo da localização do centrômero, os cromossomas podem existir em quatro grandes configurações. Na configuração metacêntrica, o centrômero está centrado, resultando em braços de comprimentos semelhantes.Enquanto que na configuração submetacêntrica, o centrômero está fora do centro, resultando em braços de comprimentos diferentes. Na configuração telecêntrica, o centrômero está na extremidade do cromossoma, resultando em braços longos e únicos. Em cromossomos acrocêntricos, o centrômero está localizado perto do fim, dando a aparência de um pedúnculo e bolbo.Estas várias configurações ocorrem naturalmente, tornando-os úteis na identificação de cromossomas específicos. Por exemplo, o cromossomo Y humano é acrocêntrico. Cada cromatídeo deve também ter telómeros, que consistem em sequências de nucleotídeos repetitivos não codificantes em suas pontas.Os telómeros protegem e estabilizam as extremidades dos cromossomos. Se um cromossomo quebra, começará a degradar no fim recém-criado, que não tem um telómero. Finalmente, um cromossomo deve ter origens múltiplas da replicação, sequências de nucleotídeos que determinam onde a replicação do DNA começa.os cromossomas humanos contêm aproximadamente 30, 000 origens de replicação a fim apressar o processo de replicação. Se um cromossomo humano contivesse somente uma origem da replicação, levaria por volta De um mês para replicar um único cromossomo. Quando cada cromossomo replica, começando em múltiplas origens da replicação, os cromatídeos irmãos resultantes são mantidos juntos no centrômero, com telómeros em suas pontas.Logo antes da divisão da célula, os cromossomos estão em seu estado mais condensado. Por isso as observações dos cromossomos são muitas vezes feitas neste ponto no ciclo da célula.

5.4:

Estrutura Cromossômica

Um cromossoma eucariótico funcional deve conter três elementos: um centrómero, telómeros, e numerosas origens de replicação.

O centrómero é uma sequência de DNA que liga cromatídeos irmãos. É também aqui onde os cinetocoros, complexos proteicos a que os microtúbulos do fuso se ligam, são formados depois de o cromossoma ser replicado. Os cinetocoros permitem que os microtúbulos do fuso movimentem os cromossomas dentro da célula durante a divisão celular.

Os telómeros consistem em sequências repetitivas de nucleótidos não codificantes, nas suas extremidades. Estas sequências são normalmente semelhantes entre espécies. Eles consistem geralmente em unidades repetidas de adenina ou timina seguidas de múltiplos nucleótidos de guanina. Os telómeros protegem e estabilizam as extremidades dos cromossomas. Se um cromossoma se quebrasse, começaria a degradar-se no terminal recém-criado, que não tem um telómero.

Origens de Replicação e ARSs

Os cromossomas eucarióticos também devem ter numerosas origens de replicação, que são sequências de nucleótidos que determinam onde começa a replicação do DNA. Embora o número preciso de origens de replicação no genoma humano ainda não tenha sido quantificado, pelo menos 30.000 seriam necessários para que a replicação ocorresse de forma oportuna. Se os cromossomas humanos contivessem apenas uma dessas origens, por exemplo, seria necessário mais de um mês para replicar um único cromossoma.

Embora a importância das origens da replicação esteja estabelecida, a definição destas sequências provou ser difícil. No entanto, algumas experiências com levedura identificaram alguns candidatos. Quando algumas sequências cromossómicas são adicionadas a uma célula de levedura como uma molécula de DNA circular extracelular, elas replicam de forma autónoma. Isto dá a estas sequências o seu nome – sequências de replicação autónoma (ARSs). Algumas ARSs correspondem provavelmente a origens de replicação que funcionam dentro do genoma da levedura. No entanto, algumas delas não estão localizadas ao longo de uma porção de DNA fortemente associada ao início da replicação.

Em mamíferos, como seres humanos, e outros eucariotas mais complexos, a origem das sequências de replicação não está bem definida. Isto porque elas são provavelmente definidas por uma combinação de sequência de nucleótidos, proteínas associadas, e estrutura de cromatina.

Suggested Reading

  1. Leonard, Alan C, and Marcel Méchali. “DNA replication origins.” Cold Spring Harbor perspectives in biology vol. 5,10 a010116. 1 Oct. 2013, doi:10.1101/cshperspect.a010116
  2. Chan, Clarence S., and Bik-Kwoon Tye. "Autonomously replicating sequences in Saccharomyces cerevisiae." Proceedings of the National Academy of Sciences 77.11 (1980): 6329-6333.