ORGANIZAÇÃO FUNCIONAL DO NÚCLEO E TRANSPORTE NÚCLEO-CITOPLASMA

Transcrição

1 Ano Letivo 2017/2018 ORGANIZAÇÃO FUNCIONAL DO NÚCLEO E TRANSPORTE NÚCLEO-CITOPLASMA Biologia Celular DOCENTE: Professora Doutora Elsa Anes DISCENTES: ANA CAMACHO Nº69553 FREDERICO LOPES Nº69641 RICARDO LOPES Nº69516

2 NÚCLEO: FUNÇÃO E ESTRUTURA Distingue uma célula procariótica de uma célula eucariótica; Controla a atividade celular. Retirado de : Retirado de:

3 NÚCLEO: FUNÇÃO E ESTRUTURA Inexistência de sistema de endomembranas Existência de zonas mais densas e outras menos densas Microdomínios Funcionais Retirado de:

4 NUCLEOPLASMA Gel altamente viscoso; Contém os vários componentes celulares, como a cromatina e o nucléolo. Retirado de:

5 NUCLEOESQUELETO OU MATRIZ CELULAR Suporte para funções nucleares: Replicação; Transcrição; Maturação do RNA. Retirado de:

6 ORGANIZAÇÃO DO GENOMA NO NÚCLEO O genoma é constituído por dois tipos de cromatina, que se distinguem consoante o seu grau de condensação. Eucromatina Heterocromatina Retirado em:

7 CROMATINA Corresponde ao material genético (DNA) associado a uma grande quantidade de proteínas (histonas) e a moléculas de RNA; Apresenta grande importância a nível do funcionamento do núcleo; Tem aspeto granuloso e heterogéneo. Cromatina

8 EUCROMATINA Forma descondensada Região transcricionalmente ativa Distribuída por todo o núcleo Retirado de:

9 HETEROCROMATINA Forma condensada Distribuída pela periferia do núcleo 2 Tipos de Heterocromatina: Facultativa Constitutiva Região transcricionalmente inativa Retirado de:

10 HETEROCROMATINA Constitutiva Encontra-se condensada durante todo o ciclo celular e nunca se expressa. Facultativa Contém sequências que podem ou não ser transcritas dependendo dos tipos celulares. Localiza-se maioritariamente em centrómeros, podendo ser também encontrados em telómeros e no braço longo do cromossoma Y. A quantidade de heterocromatina facultativa na célula é influenciada pela atividade celular desta.

11 NUCLEOSSOMA Unidade básica da cromatina, que consiste em 146 pares de bases de DNA enrolados em redor de um núcleo de histonas. Retirado de: 1.png Colar de Pérolas Núcleo de Histonas Retirado de 2 espirais de DNA

12 ORGANIZAÇÃO DA CROMATINA NO NÚCLEO Se estendermos os 23 pares de cromossomas ficamos com 2 metros de DNA A cromatina, em interfase, não está distribuída aleatoriamente. Cada cromossoma ocupa um território distinto com centrómeros e telómeros situados em locais opostos no envelope nuclear. -Carl Rabl, 1855 Retirado de: THE CELL, Fourth Edition, Figure 9.18 Territórios Cromossómicos

13 CORPOS NUCLEARES Localizam-se no espaço intercromatínico; Estão relacionados com a expressão génica e a manutenção da integridade do genoma; Concentram proteínas e RNA para processos específicos; São estruturas dinâmicas que se mantêm através de interações proteína-proteína e proteína-rna; Exemplos de corpos nucleares: Corpos de Cajal, Nuclear Speckles e Corpos PML. Retirado de: Organization-of-the-mammalian-cell-nucleusThe-nucleus-is-characterizedby-a

14 CORPOS DE CAJAL Proteína marcadora: Coilina. Constituído por snrnp (small nuclear ribonucleoproteins). Essencial para a sua biogénese e complexos ribonucleoproteicos envolvidos no processamento. Retirado de: THE CELL, Fourth Edition, Figure 9.24

15 NUCLEAR SPECKLES São também conhecidos como agregados de grânulos intercromatínico AGI; É onde ocorre o armazenamento de proteínas e pequenos RNA s; Podem ser identificados através de imunofluorescência com anticorpos contra snrnps e fatores de splicing. Retirado de: THE CELL, Fourth Edition, Figure 9.22

16 Inicialmente, foram identificados como locais com uma proteína reguladora da transcrição envolvida na leucemia promielocítica aguda; CORPOS PML Interagem com a cromatina; São locais de acumulação; Constituídos pela proteína PML. Retirado de: THE CELL, Fourth Edition, Figure 9.23

17 NUCLÉOLO ESTRUTURA E FUNÇÃO Estrutura bastante proeminente; Local onde ocorrem vários processos: Transcrição do DNA Processamento do rrna Montagem de Ribossomas Retirado de:

18 NUCLÉOLO ESTRUTURA E FUNÇÃO FC Centro Fibrilar DFC Componente Fibrilar denso G Componente Granular Retirado de: PowerPoint (Tema 9) da Professora Doutora Elsa Anes

19 NOR REGIÃO DO ORGANIZADOR NUCLEOLAR NOR: Região específica correspondente a uma sequência nucleotídica da molécula de rdna do cromossoma, onde estão os genes ribossómicos; Zona de grande densidade. Retirado de:

20 NOR REGIÃO DO ORGANIZADOR NUCLEOLAR Retirado de: THE CELL, Fourth Edition, Figure 9.25 rdna RNA Polimerase I rrna O resultado da primeira transcrição é a molécula de rrna 45S

21 PROCESSAMENTO DO RRNA Retirado de: THE CELL, Fourth Edition, Figure 9.29

22 BIOGÉNESE DO RIBOSSOMA Grande Subunidade Pequena Subunidade Associação de proteínas ribossomais com a molécula de rrna 5S mais as moléculas de rrna 5.8S e 28S dão origem à RNP 60S. A molécula de rrna 18S associada a proteínas ribossomais irá formar a RNP 40S Retirado de THE CELL, Fourth Edition, Figure 9.32

23 INVÓLUCRO NUCLEAR Duas membranas nucleares Invólucro Nuclear Lâmina Nuclear Complexos de Poros Nucleares Retirado de: THE CELL, Fourth Edition, Figure 9.5

24 INVÓLUCRO NUCLEAR Membrana Externa Membrana Interna Retirado de: THE CELL, Fourth Edition, Figure 9.1 (Part3)

25 LÂMINA NUCLEAR Rede fibrosa de filamentos Subjacente à membrana interna do núcleo Composta por laminas (60 a 80) Estrutura e suporte; Replicação do DNA; Organização da cromatina. Retirado de: THE CELL, Fourth Edition, Figure 9.5

26 LÂMINA NUCLEAR Interação entre duas lâminas para formar um dímero; Associação de dímeros para dar origem a filamentos que constituem a lâmina; Ligação entre lâminas e proteínas transmembranares do invólucro nuclear. Retirado de: THE CELL, Fourth Edition, Figure 9.4 Formação da Rede Fibrosa de Filamentos

27 LÂMINA NUCLEAR FORMAÇÃO DO NUCLÉOLO I. Ligação das vesículas à superfície dos cromossomas; II. Dupla membrana em redor dos cromossomas; III. União dos complexos dos poros nucleares. Retirado de:

28 LÂMINA NUCLEAR - DOENÇAS Distrofia muscula contraturas articulares + defeitos na manutenção cardíaca; Deficiência da proteína emerina na membrana nuclear interna das fibras musculares; Mutação ao nível do cromossoma X. Retirado de: ttext&pid=s x

29 LÂMINA NUCLEAR - DOENÇAS Doença genética rara; Sintomas: Envelhecimento Primeiros dois anos de vida, sendo que o mesmo é cerca de 7x mais acelerado que o normal; Mutação no gene LMNA, que é responsável pela produção da proteína progeria ausência torna o núcleo instável. Retirado de: -hutchinson-gilford-syndrome/

30 LÂMINA NUCLEAR - DOENÇAS À esquerda: Indivíduo com progeria; À direita: Diferenças entre núcleo nas células normais e nas células com patologia. Retirado de:

31 LÂMINA NUCLEAR - DOENÇAS Doença autossómica recessiva rara e letal; Causa: Mutação genética impede a realização do ultimo passo no processamento de lâminas nucleares; Sintomas: Movimentos fetais reduzidos parto prematuro (31 semanas). Retirado de: d=13927&pi_pub_r1_id=

32 COMPLEXO DE POROS NUCLEARES Estrutura que permite o transporte, embora seletivo, entre o núcleo e o citoplasma; 30 vezes o tamanho de um ribossoma; É constituído por 30/50 proteínas nucleoporinas. Retirado de: The Cell, Fourth Edition, Figure 9.1

33 COMPLEXO DE POROS NUCLEARES Retirado de: The Cell, Fourth Edition, Figure 9.7 Retirado de: The Cell, Fourth Edition, Figure 9.2

34 COMPLEXO DE POROS NUCLEARES O deslocamento pelo poro pode ocorrer de dois modos: Moléculas pequenas e algumas proteínas difundem-se livremente >proteínas e RNA s deslocam-se por transporte ativo, numa única direção Moléculas cujo diâmetro é superior ao do poro nuclear (10 nm). Retirado de: The Cell, Fourth Edition, Figure 9.6

35 COMPLEXO DE POROS NUCLEARES - CONSTITUIÇÃO Simetria óctupla; Três anéis: Anel Citoplasmático; Anel Mediano; Anel Nuclear. Retirado de: ansport/ncp_em1.html Porção central Grânulo central Retirado de: THE CELL, Fourth Edition, Figure 9.5

36 TRANSPORTE SELETIVO DE PROTEÍNAS DO NÚCLEO E PARA O NÚCLEO Uma proteína, que é destinada a entrar no núcleo, é marcada com uma pequena sequência de aminoácidos chamada sinal de localização nuclear que é reconhecido por um recetor nuclear (proteína). Recetor Nuclear IMPORTINAS EXPORTINAS Citoplasma - Núcleo (NLS) Núcleo - Citoplasma (NES)

37 TRANSPORTE SELETIVO DE PROTEÍNAS DO NÚCLEO E PARA O NÚCLEO Retirado de: The Cell, Fourth Edition, Table 9.1

38 IMPORTINAS E EXPORTINAS Membros da família de proteínas de cariofilina e funcionam como importinas, ou exportinas (dependendo da proteína); Sequência consecutiva de aminoácidos 1984: 1º sinal de localização nuclear, por Alan Smith; Retirado de: The Cell, Fourth Edition, Figure 9.9 Duas partes bipartida. Sequência bipartida

39 TRANSPORTE NO PORO NUCLEAR O movimento de macromoléculas através do poro nuclear é regulado por uma proteína chamada Ran. Hidrólise do GTP em GDP Crescimento do GDP em GTP Lado Citoplasmático Lado Nuclear Alta concentração de Ran/GTP no núcleo: determina a direccionalidade do transporte nuclear de proteínas de carga.

40 TRANSPORTE NO PORO NUCLEAR SENTIDO CITOPLASMA NÚCLEO Dois passos: I. Não requer utilização de energia: Ligação aos sinais de localização; Ligação aos filamentos citoplasmáticos; II. Depende de energia: Hidrólise do GTP pela proteína Ran. Retirado de:

41 TRANSPORTE NO PORO NUCLEAR SENTIDO CITOPLASMA - NÚCLEO Proteína alvo + importina = passagem através do complexo de poros nucleares para o núcleo; No citoplasma : GTP é hidrolisado em GDP; Proteína alvo + importina + Ran associada a GTP = Libertação da carga no núcleo. Retirado de: The Cell, Fourth Edition, Figure 9.11

42 TRANSPORTE NO PORO NUCLEAR SENTIDO NÚCLEO CITOPLASMA Sinais de exportação nuclear (NES); São reconhecidos dentro do núcleo, por recetores específicos, as exportinas. Retirado de:

43 TRANSPORTE NO PORO NUCLEAR SENTIDO NÚCLEO CITOPLASMA Proteína alvo + exportina + Ran associada ao GTP = passagem através do complexo de poros nucleares para o citoplasma; Formação de Ran GDP no lado citosólico e libertação da proteína-alvo no citoplasma; A exportina regressa ao núcleo, pelo que são recicladas. Retirado de: The Cell, Fourth Edition, Figure 9.12

44 TRANSPORTE NÚCLEO CITOPLASMA DE PROTEÍNAS GRADIENTE RAN GDP/ RAN GTP No Núcleo: uma proteína chamada Ran GEF estimula o Ran GDP a libertar o GDP e atrair o GTP. Citoplasma Núcleo Gradiente Ran/GDP Gradiente Ran/GTP Retirado de: The Cell, Fourth Edition, Figure 9,10

45 BIBLIOGRAFIA Cell_ A Molecular Approach, Fourth Edition, The - Geoffrey M. Cooper & Robert E. Hausman Azevedo C., Biologia Celular e Molecular, 4th edition, Porto, Lidel Edições Técnicas, PowerPoint (Tema 9 - Núcleo) da Professora Doutora Elsa Anes