Nucleossoma e Octâmero de Histonas

O nucleossoma é a unidade fundamental repetitiva da cromatina: um pequeno trecho de DNA enrolado quase duas vezes em torno de um núcleo de oito proteínas histonas, o octâmero de histonas. Esta partícula tanto compacta o genoma quanto cria a primeira camada de regulação sobre quais sequências de DNA são acessíveis. É o ponto de partida estrutural para a compreensão de toda a biologia da cromatina.

Definition

Um nucleossoma é a unidade básica da cromatina, consistindo de aproximadamente 147 pares de bases de DNA enrolados em torno de um octâmero de histonas composto por duas cópias de cada uma das histonas centrais H2A, H2B, H3 e H4.

Scope

Este tópico aborda a composição e a arquitetura da partícula central do nucleossoma e do octâmero de histonas que se encontra em seu centro. Ele trata das histonas centrais, do caminho do DNA ao redor do octâmero, do papel das caudas das histonas e de como esta unidade básica se relaciona com a acessibilidade e o empacotamento de ordem superior do genoma. É uma entrada de referência sobre estrutura molecular e não é uma orientação clínica.

Core questions

• Quais proteínas compõem o octâmero de histonas e como o DNA é organizado em torno dele?
• Como o enrolamento do DNA em nucleossomas tanto compacta o genoma quanto restringe o acesso a ele?
• Como as caudas das histonas que se estendem do octâmero conectam a estrutura à regulação?

Key concepts

• Histonas centrais (H2A, H2B, H3, H4)
• Octâmero de histonas
• Partícula central do nucleossoma (~147 pb)
• Caudas das histonas
• DNA ligante e histona ligante H1
• Enrolamento do DNA e voltas super-helicoidais

Key theories

Unidade nucleossomal repetitiva da cromatina

Kornberg propôs que a cromatina é construída a partir de uma unidade repetitiva regular de histonas e DNA; essa percepção identificou o nucleossoma como a partícula elementar do empacotamento do genoma e foi posteriormente confirmada em resolução atômica.

Mechanisms

Um octâmero se monta a partir de um tetrâmero H3-H4 flanqueado por dois dímeros H2A-H2B. Aproximadamente 147 pares de bases de DNA se enrolam cerca de 1,65 voltas super-helicoidais canhotas em torno deste núcleo proteico, com contatos em intervalos regulares ao longo do sulco menor do DNA. A estrutura cristalina resolvida por Luger e colegas mostrou as posições precisas desses contatos e a trajetória das caudas N-terminais flexíveis das histonas, que se projetam da partícula e servem como locais para modificação química. O DNA ligante conecta nucleossomas adjacentes, e a histona ligante H1 se liga nos pontos de entrada e saída para estabilizar o dobramento de ordem superior. Como o DNA ligado na superfície do octâmero é parcialmente ocluído, a formação do nucleossoma inerentemente limita o acesso a sequências reguladoras, e a desestabilização ou o reposicionamento dos nucleossomas é uma via primária para alterar a atividade gênica.

Clinical relevance

O nucleossoma é o substrato sobre o qual atuam as modificações e o remodelamento da cromatina, de modo que sua composição e estabilidade são fundamentais para a compreensão da regulação epigenética estudada no desenvolvimento e na doença. Variações como variantes de histonas e estabilidade alterada do nucleossoma são áreas de pesquisa ativa. Esta entrada descreve a estrutura molecular e não é uma base para diagnóstico ou tratamento.

History

Antes de meados da década de 1970, a organização do DNA com histonas era incerta. A proposta de Kornberg em 1974 de uma unidade repetitiva de histona-DNA estabeleceu o modelo do nucleossoma. Nas duas décadas seguintes, estudos bioquímicos e estruturais refinaram a imagem, culminando na estrutura cristalina de alta resolução da partícula central do nucleossoma em 1997, que forneceu uma visão atômica de como o DNA e o octâmero de histonas interagem.

Key figures

• Roger Kornberg
• Karolin Luger
• Timothy Richmond
• Steven Henikoff

Seminal works

• kornberg-1974
• luger-1997

Frequently asked questions

Quantas histonas existem no núcleo de um nucleossoma?

Oito: duas cópias de cada uma das quatro histonas centrais H2A, H2B, H3 e H4, formando juntas o octâmero de histonas em torno do qual o DNA se enrola.

Quanto DNA é enrolado em um nucleossoma?

Cerca de 147 pares de bases de DNA se enrolam aproximadamente 1,65 voltas em torno do octâmero de histonas na partícula central do nucleossoma, com DNA ligante adicional unindo um nucleossoma ao próximo.