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Biologia Celular e Molecular para Nutrição e Metabolismo RNM 0003
NÚCLEO CELULAR
Vanessa Cristina Arfelli
Doutoranda Laboratório de Investigação Molecular do Câncer – LIMCa
Ribeirão Preto-SP
07.05.18
Qual a importância do
compartimento nuclear? Célula eucariótica animal
Poros nucleares Cromossomos
Nucléolo
Membrana nuclear Cromatina
Núcleo
Características do Núcleo
• Envelope nuclear formado por duas membranas concêntricas;
• Poros que regulam a passagem seletiva de moléculas;
• Contém DNA, organizado em cromatina e formando os cromossomos;
• Contém proteínas, que entre muitas funções ajudam a manter os cromossomos;
• Compartimentos subnucleares com funções definidas.
Processos que ocorrem no Núcleo
• Síntese de DNA (replicação);
• Síntese de RNA (transcrição);
• Processamento de RNA (splicing);
• Montagem das subunidades ribossomais.
A estrutura do núcleo é dinâmica!
Núcleo interfásico Metáfase: núcleo desorganizado
Telófase: núcleo começa a se reorganizar
• Depende da fase do ciclo celular
• Depende do tipo de célula
Envelope nuclear
• Formado por 2 membranas concêntricas:
• Mantido por uma rede de filamentos intermediários.
Membrana nuclear interna: Contém proteínas que servem para ancoragem dos cromossomos e da proteína lamina.
Membrana nuclear externa: Composição semelhante à membrana do RE.
Lâmina nuclear Proteína lamina - filamento intermediário
• Os filamentos intermediários da lâmina nuclear se dissociam e se reagrupam a cada divisão celular.
Funções: Suporte e resistência Sítio de ancoramento da cromatina
• Fosforilação das laminas por kinases - dissociação.
• Desfosforilação – reassociação das laminas.
Lâmina nuclear Proteína lamina - filamento intermediário
Poros nucleares Transporte ativo e seletivo de macromoléculas para o núcleo
• Também permitem difusão de pequenas moléculas; • Transporte bidirecional; • Proteínas são transportadas nas suas conformações nativas; • Subunidades de RNA são transportadas já montadas; • Controle da qualidade do mRNA.
Citoplasma
Proteínas com sinal de localização nuclear - NLS (sequência sinal)
Importação
RNAs recém sintetizados, subunidades ribossomais
Exportação
Núcleo
Transporte nuclear Importação • Receptores de importação nuclear
ligam-se ao sinal de localização nuclear
• Interagem com as fibrilas do complexo proteico do poro
• Poro age como um diafragma
Exportação ocorre por um mecanismo semelhante!
Nucleotídeo
Adenina
O núcleo contém o DNA, a molécula que abriga a informação genética
• Dupla fita – estrutura em hélice estabilizada por pontes de Hidrogênio • Cadeias antiparalelas
DNA : a molécula que contém a informação genética
As bases nitrogenadas não se pareiam ao acaso!
Purinas Pirimidinas
Purinas: 2 anéis A AGua é pura!
Pirimidinas: apenas 1 anel
Arranjo energeticamente favorável
Cadeias antiparalelas : complementariedade -Essencial para a replicação do DNA!
Cada célula humana contém aproximadamente 2 m de DNA. O núcleo celular tem apenas de 5-8 μm de diâmetro.
Como todo esse DNA é compactado???
Cromossomos: o DNA organizado • Permitem a compactação do DNA no núcleo • Organização e acesso a enzimas • Possibilitam a divisão do DNA entre células filhas na divisão celular
1 única molécula linear de DNA
1 cromossomo
Proteínas são responsáveis pela compactação do DNA! DNA + PROTEÍNAS = CROMATINA
Histonas Proteínas cerne do nucleossomo
Cromatina - nível “Colar de pérolas”
• Nucleossomo: primeiro nível de compactação • Histonas : aminoácidos positivamente carregados (lisina e arginina)
Os cromossomos possuem diversos níveis de compactação do DNA
Histona H1
Mantém os nucleossomos unidos na fibra de 30 nm
Fibra de 30 nm é a compactação comumente encontrada nas células em intérfase.
Cromossomos interfásicos e cromossomos mitóticos
Núcleo na intérfase Cromossomos interfásicos (fase do ciclo em que a célula não está se dividindo)
Cromossomos mitóticos Núcleo desorganizado 1- Metáfase 2- Telófase
1
2
Cromossomos mitóticos Estruturas
Telômero
Braço p (curto)
Braço q (longo)
Centrômero
Cromátides irmãs
Cinetócoro
Cromossomos interfásicos Eucromatina e Heterocromatina
Heterocromatina : região de cromatina mais compactada, onde os genes não estão sendo transcritos (quiescentes).
Eucromatina: região mais relaxada, contém genes que estão sendo expressos.
Cromossomos interfásicos Formação de heterocromatina
• 10% de um cromossomo interfásico em mamíferos – heterocromatina constitutiva • Localiza-se ao redor do centrômero e nos telômeros • Induzida por modificações específicas nas caudas das histonas – recruta proteínas
Cauda N-terminal
Compartimentos/estruturas/organelas subnucleares
O núcleo não é uma emaranhado de DNA, RNA e proteínas!
Existem compartimentos subnucleares definidos e organizados: Nucléolo, Speckles, Corpos de Cajal, GEMs, Corpos PML.
Nucléolo Sede da síntese de rRNA e montagem das subunidades ribossomais
Nucléolo
• Agrupa as regiões cromossômicas que contêm genes para a síntese de RNA ribossomal; • Genes transcritos pela pol I; •Um único pré-rRNA é clivado para produzir 5.8S, 18S e 28S; • Os rRNAs são agrupados com proteínas ribossomais para formar as subunidades maior e menor.
1-5 por célula
Speckles (grânulos de intercromatina) Reservatório de fatores necessários para o processamento do mRNA
Cortesia: Viviana Loureiro - LIMCa
• Concentra fatores de splicing (proteínas e snRNPs – ribonucleoproteínas) • Encontrados próximos a genes que são muito expressos.
SRSF2 e SF1: Fatores de splicing
Corpos de Cajal (Coiled bodies)
• Caracterizados pela presença da proteína p80-coilina • Biogênese de snRNPs (small nuclear RiboNucleoProteins) • Tráfico de snRNPs e snoRNPs (small nucleolar RNPs)
Imunofluorescência p80-coilina fusionada à GFP
GEMs (Gemini of Cajal bodies)
• Encontrados adjacente aos Corpos de Cajal; • Caracterizados pelas proteínas SMN (Survival of Motor Neurons) e Gemin 2; • Montagem de snRNP; • Mutação em SMN – atrofia muscular espinhal
GEMs sobrepõem-se aos corpos de Cajal.
PML (Promyelocytic Leukemia bodies)
• Parecem ser alvo em infecções virais; • Proteína PML encontra-se fusionada com a proteína receptora do ácido retinóico em leucemia promiolocítica aguda; • Pacientes apresentam PML bodies fragmentados.
Então, o que você aprendeu sobre o
Núcleo Celular???
Abriga a informação
genética, o DNA
Estrutura dinâmica, de
acordo com a fase do ciclo
Compartimentos subnucleares:
Nucléolo, Corpos de Cajal, Gems, PML bodies, Speckles
Eucromatina e Heterocromatina
DNA possui vários níveis de
compactação
Transporte nuclear Ran GTPase
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