El documento describe la estructura y función de la cromatina en diferentes organismos. Explica que el ADN se encuentra asociado a proteínas formando nucleosomas y diferentes niveles de compactación. También describe los procesos de replicación y regulación de la expresión génica en el contexto de la cromatina.

1. CROMATINA Estructura y funci ó n

3. En eucariotas, procariotas y virus: ADN asociado a prote í nas * EL ADN CABE DENTRO DE LA CÉLULA * ADN PROTEGIDO DE LESIONES; MÁS ESTABLE 1.8 m = 6 x10 6 kb 46 cromosomas ADN doble 6µm diam. H. sapiens (nucleo) 1.3 mm = 4.2 x10 3 kb 1 ADN doble 1.7x0.65 µm E. coli 55 µm=170 kb ADN (doble) 0.065x0.1 µm Fago T4 2µm=6.4kb ARN (simple) 0.008x 0.3 µm VTM Longitud ARN/ADN Dimensiones Organismo * ADN ORGANIZADO CONTROL DE LAS DIFERENTES FUNCIONES CELULARES (expresi ó n génica, replicaci ó n, recombinaci ó n, separaci ó n de cromosomas en la divisi ó n celular,...)

4. ADN de ØX174 Cromosomas eucarióticos en mitosis Bacteria lisada – ADN “compacto” EUCARIOTAS, PROCARIOTAS, VIRUS – ADN CONDENSADO POR ASOCIACIÓN CON PROTEÍNAS

5. EN VIRUS: ADN o ARN condensado dentro de las partículas virales por interacciones inespecíficas con proteínas de la cápside VMT: ARN en hélice dentro de la cápside

8. Protaminas Desconocido Sububnidad de 3.000 d. P Desconocida 20.000 copias Monómero de 15.000 d. HLP1 Desconocida 10.000 copias Subunidad de 15.000 d. H1 Desconocida Desconocido Subunidad a de 10.500 d. Subunidad b de 9.500 d. IHF Histona H2B 30.000 dímero Dímero subunidades idénticas de 28.000 d. H Histona H2A 40.000 dímeros Dímero subunidades a y b de 9.000 d. HU Semejanza con eucariontes Contenido por células Composición Proteína PROTEÍNAS BÁSICAS DETECTADAS EN BACTERIAS

9. CROMOSOMA EUCARI Ó TICO - CROMATINA DIFERENTES NIVELES DE COMPACTADO 6 veces compactado 40 veces compactado > 1000 veces compactado > 10000 veces compactado

10. CROMATINA - NUCLEOSOMAS FIBRA DE 30 nm FIBRA DE 10 nm « collar de perlas » Suspension de nucleos a baja fuerza ionica: lisis y l iberación de fibras de cromatina de 30 nm Nucleasa microcóccica fuerza iónica

11. 205 405 805 605 Digestión suave con nucleasa microcóccica: se obtienen múltiplos de una determinada unidad de longitud: Repetición nucleosomal

15. EN LA CROMATINA HAY OTRAS PROTEINAS: HMGs, protaminas, y todas las enzimas necesarias para la duplicación, transcripción, etc. del ADN.

17. Acetilación, metilación fosforilación 13,7 10,8 11.236 102 H4 Acetilación, metilación fosforilación 13,3 9,6 15.273 135 H3 Fosforilación, acetilación 6,1 15,2 13.774 125 H2B Fosforilación, acetilación 9,3 10,9 13.900 129 H2A Fosforilación 1,4 27,7 21.000 213 H1 Arg Lys Modificación Contenido en moles % de Pm Nº residuos Histona

21. Colas N-terminales de histonas del core dirigen el enroscado del ADN en sentido levógiro :

23. Fibra de 30 nm: Una vez que se forman los nucleosomas, la fibra de 10 nm se condensa en el siguiente nivel de compactado

24. 2 modelos para la fibra de 30 nm: SOLENOIDE ZIGZAG ADN ligador ADN ligador INTERVIENEN: - H1 - Colas N-terminales de las histonas del core

26. Al aumentar la concentraci ón salina en presencia de histona H1 se forma una fibra de 30 nm:

27. Las colas N-terminales de las histonas intervienen en la formaci ó n de la fibra de 30 nm Recordar : Las colas de las histonas son blanco de modificaciones post-traduccionales

28. Compactado en la fibra de 30 nm, un cromosoma humano aún mediría 0.1 cm = 10 veces más grande que el núcleo celular!! Niveles de mayor compactado (?) que varían en el ciclo celular en respuesta a señales del ciclo celular Cromatina saliendo de un núcleo lisado en interfase Cromosoma mitótico

29. CROMATINA EN INTERFASE * La cromatina es una estructura fluida y dinámica en la que se deben " exponer " las secuencias de ADN para que se den los diferentes procesos celulares. * Estructura de cromosomas en interfase: cromosomas plumosos, cromosomas politénicos * 2 «formas» de cromatina en interfase: EUCROMATINA y HETEROCROMATINA

30. CROMOSOMAS “ESPECIALES” EN INTERFASE CROMOSOMAS PLUMOSOS («lampbrush») Cromosomas apareados en premeiosis en oocitos inmaduros de anfibios – CROMOSOMAS GIGANTES BUCLES: genes que se expresan EJE: cromatina condensada (ANDAMIAJE CROMOSÓMICO)

32. CROMOSOMAS POLITENICOS MAS ADELANTE VEREMOS LOS MECANISMOS IMPLICADOS EN ESTA «APERTURA» DE LA CROMATINA Tiempo ECDISONA CAMBIOS EN LA EXPRESION GENICA APARICIÓN DE «PUFFS»: la cromatina se descomprime y hay transcripci ó n

33. ANILLOS DE BALBIANI (Chironomus tentans):

34. LO QUE OCURRE EN CROMOSOMAS PLUMOSOS Y POLITENICOS EN CUANTO A PODRIA SER LO QUE OCURRE EN TODOS LOS CROMOSOMAS EN INTERFASE

35. EUCROMATINA Y HETEROCROMATINA En la cromatina se distinguen zonas más y menos densas

37. TELÓMERO -Secuencias cortas repetidas Ej. 5´TTAGGG 3’ (humano) - Gran parte monocatenario (3’) formando una estructura especial, resistente a nucleasas

38. Estructura especial de la cromatina: - desacetilada - asociada a proteínas especiales

41. CROMOSOMAS EN MITOSIS - Nivel máximo de compactado; los cromosomas se observan como cuerpos bien definidos - Asociados a diferentes complejos de proteínas. si se extraen las histonas, se observa en microscopio electrónico bucles de ADN unidos a un andamiaje nuclear (40-90 kb = 10-30 nm)

42. Proteínas de andamiaje nuclear: - topoisomerasa II en base de los lazos : control en replicacion y transcripción? - SMCs “Structural maintenance of chromosomes” SMCs - COHESINAS - CONDENSINAS (+ ATP : formación de bucles) Formación de complejos en forma de anillos

43. ORGANIZACIÓN DE LOS CROMOSOMAS: BANDEADO DE PROTEÍNAS G Bandas G: bajo contenido de GC Bandas R: alto contenido de GC –genes + transcriptos Organización mantenida en la evolución:: IMPORTANTE

44. La cromatina es una estructura din á mica :porciones de ésta se descompactan para que tengan lugar los distintos procesos celulares - Replicaci ón - Regulaci ó n de la expresi ón génica

45. REPLICACIÓN En el sitio de replicación la fibra de 30 nm se desorganiza. Inmediatamente después de la replicación el ADN se asocia a nucleosomas.

47. nucleosoma parental histonas sintetizadas de novo (livianas) A) Se conservan los octámeros B) Se forman octámeros nuevos (mezcla de histonas) A) dos densidades B) gradiente de densidades B) parece ser la correcta

48. In vivo el ensamblaje de los nucleosomas no es un proceso espont á neo. Se requieren chaperonas histónicas (ej. CAF-I, RCAF)

49. POSICIONAMIENTO DE NUCLEOSOMAS: A veces es un estorbo, a veces una ventaja: depende de dónde queden los sitios de unión de factores transcripcionales Si quedan escondidos, la cromatina deberá ser modificada para que los factores de transcripción puedan actuar. CROMATINA Y TRANSCRIPCIÓN

50. POSICIONAMIENTO DE LOS NUCLEOSOMAS POSICIONAMIENTO EXTRÍNSECO: El primer nucleosoma se posiciona en un determinado lugar, por secuencia o por proteína unida al ADN. El resto determinado por el primero 200 pb

51. PROMOTORES “PREPOSICIONADOS” - Sitios de unión de factores de transcripci ó n expuestos sobre el nucleosoma o en ADN ligador - Genes constitutivos suelen ser de este tipo Ej.: Promotor del gen hsp26 de D. melanogaster (respuesta al shock térmico) GAGA GAGA HSE HSE TATA pol II pol II (A) (B) HSTF TFIID transcripción interacción

53. EJEMPLO: Promotor de PHO5 de S. cerevisiae TATA PHO2 PHO4 carencia de fosfato TATA PHO2 PHO2 pol II TBP -1 -2 a b transcripción

55. A) TATA TATA TBP SWI/SNF SWI/SNF TATA transcripción TBP TATA TBP SWI/SNF TATA SWI/SNF B) TBP transcripción Swi-Snf

57. “ Código de histonas”

58. SWI/SNF