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Cromatina que remodela: Mecanismos e importância

A cromatina que remodela é um mecanismo importante de regular a expressão genética eucariótica, que faz o ADN firmemente condensado acessível aos vários factores reguladores, tais como factores da transcrição e componentes da réplica do ADN.

Que é cromatina?

No núcleo de pilha, a hélice dobro do ADN é envolvida firmemente em torno das proteínas nucleares chamadas histones. O complexo formado por proteínas e por ADN é chamado cromatina. Firmemente o envolvimento do ADN em torno dos histones impede seu acesso às várias proteínas reguladoras cromossomáticas, conduzindo ao silêncio do gene.

A cromatina tem dois formulários: euchromatin, que menos é condensado e pode participar na transcrição; e heterochromatin, que altamente é condensado e não pode ser transcrito. A unidade básica de cromatina é a nucleosome, que é compor de 147 pares baixos de ADN envolvidos em torno de 2 cópias cada um de 4 proteínas a saber H2A, H2B, H3, e H4 do histone (octamer do histone). Um segmento pequeno do ADN livre existe entre dois nucleosomes subseqüentes, que dão ao cromossoma uma aparência similar aos grânulos em uma corda.

Diagrama da pilha humana. Crédito de imagem: Vecton/Shutterstock
Diagrama da pilha humana. Crédito de imagem: Vecton/Shutterstock

Mecanismo da remodelação da cromatina

O mecanismo básico da cromatina que remodela depende das três propriedades dinâmicas dos nucleosomes: reconstrução, alteração covalent enzima-induzida, e reposicionamento. Em relação à reconstrução, os nucleosomes podem submeter-se à alteração compositiva usando histones canônicos ou variações especiais do histone. Tais mudanças na composição são negociadas pelos complexos da histone-troca, tais como o complexo SWR1, que substituem histones canônicos com uma variação do histone.

A variação recentemente formada recruta subseqüentemente reguladores especiais (Reg) para regular várias funções biológicas, tais como a construção do centrómero ou a activação do gene. A alteração Covalent dos histones pelo acetyltransferase, pelo deacetylase, e pelo methyltransferase do histone, assim como por complexos ATP-dependentes da proteína pode igualmente conduzir à remodelação da cromatina.

Além, os complexos da empresa de reestruturação podem negociar o reposicionamento dos nucleosomes. Todos estes processos conduzem finalmente à exposição do ADN às proteínas reguladoras da transcrição e à activação subseqüente do ADN.

Diverso a cromatina que remodela os complexos existe no núcleo, que seguem mecanismos diferentes para remodelar a cromatina. As empresas de reestruturação podem mobilizar e reposicionar nucleosomes, ejectar octamers do histone, e remover ou substituir os dímero de H2A-H2B.

Para executar estas funções, as empresas de reestruturação exigem a energia aproximadamente 12-14 mol−1 kcal, que é obtida da hidrólise do ATP. Em contraste com mecanismos ATP-dependentes, a cromatina que remodela pode igualmente ocorrer em uma maneira ATP-independente. O reposicionamento de nucleosome em conseqüência do emperramento de factor-ADN da transcrição ou a remoção acompanhante-negociada histone dos histones da cromatina são os exemplos de mecanismos ATP-independentes.

A alteração do Histone (com os processos tais como o methylation/demethylation, a acetificação/deacetylation, a fosforilação, o ubiquitination) é um outro aspecto importante da remodelação da cromatina. Para ser específica, a alteração do histone é ligação covalent de vários grupos funcionais ao resíduo da lisina na cauda do N-terminal do histone. As alterações do Histone permitem o emperramento dos vários factores reguladores, que possuem domínios especializados para reconhecer histones alterados.            

Importância da remodelação da cromatina

O envolvimento do ADN em torno dos histones para formar a estrutura da cromatina tem duas finalidades principais: em primeiro lugar, a condensação da grande (diversos medidores) costa do ADN ocorre de modo que possa ser cabida no núcleo correctamente; em segundo lugar, para parar o ADN da transcrição continuamente.

A fim iniciar a expressão genética, a cromatina deve ser desempacotada, e o processo de desempacotar é chamado remodelação da cromatina. Conseqüentemente, é óbvio que a cromatina que remodela é uma exigência absoluta para a expressão genética; assim um processo vital de regular funções fisiológicos importantes e de manter a homeostase celular.

Os estudos científicos mostraram que alterações do histone (deacetylation e methylation) junto com o jogo do methylation do ADN um papel importante em regular os promotores dos genes imune-relacionados que são vitais para a prevenção da doença. Igualmente sabe-se que a cromatina que remodela é vital para estabelecer duradouro, memória imune do transgenerational nas plantas.

A cromatina que remodela é um aspecto integral de mudanças epigenéticas no corpo, que é o resultado das alterações à expressão genética um pouco do que a alteração de seqüências genéticas ela mesma. O prejuízo da cromatina que remodela a maquinaria causa uma acumulação de anomalias epigenéticas, que conduza subseqüentemente à iniciação e à progressão do cancro.

As mutações nos genes envolvidos na cromatina que remodela foram observadas freqüentemente em muitos tipos de cancros. Particularmente, as alterações do histone do posttranslational que incluem a acetificação e o methylation que afectam seqüências do N-terminal dos histones 3 e 4 podem ser herdadas. Tal transmissão genética é sabida para afectar fortemente a estrutura e a expressão genética da cromatina.

A cromatina que remodela tem um papel indispensável na expressão genética cardíaca não somente nas fases desenvolventes neonatal mas durante todo estados da maturação e da doença. Isto conduz finalmente às mudanças profundas na paisagem epigenética dos cardiomyocytes.

Os reguladores da cromatina foram sugeridos para suprimir a expressão genética fetal nos corações de infantes pós-natais.  Os estudos na cromatina que remodela complexos, especialmente família de SWI/SNF, identificaram um papel original da cromatina que remodela na revelação cardíaca do tecido. Compor de 8 a 14 subunidades e derivado do fermento Saccharomyces Cerevisiae (fermento de cervejeiro), as empresas de reestruturação da cromatina dos SNF de SWI/são implicadas na proliferação, na diferenciação, e no apoptosis de linha celular derivadas cardíacas.

Além, a cromatina que remodela é sabida para jogar um papel vital na proliferação e na diferenciação de regulamento de células estaminais embrionárias do rato, sugerindo sua importância na auto-renovação da célula estaminal e manutenção do pluripotency.

Fontes

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Last Updated: Sep 13, 2018

Dr. Sanchari Sinha Dutta

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Dr. Sanchari Sinha Dutta

Dr. Sanchari Sinha Dutta is a science communicator who believes in spreading the power of science in every corner of the world. She has a Bachelor of Science (B.Sc.) degree and a Master's of Science (M.Sc.) in biology and human physiology. Following her Master's degree, Sanchari went on to study a Ph.D. in human physiology. She has authored more than 10 original research articles, all of which have been published in world renowned international journals.

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