Biologia Celular e Molecular para Nutrição e Metabolismo RNM 0003 NÚCLEO CELULAR. Vanessa Cristina Arfelli

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1 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

2 Célula eucariótica animal Qual a importância do compartimento nuclear? Núcleo Poros nucleares Cromossomos Nucléolo Membrana nuclear Cromatina

3 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.

4 Processos que ocorrem no Núcleo Síntese de DNA (replicação); Síntese de RNA (transcrição); Processamento de RNA (splicing); Montagem das subunidades ribossomais.

5 A estrutura do núcleo é dinâmica! Depende da fase do ciclo celular Núcleo interfásico Depende do tipo de célula Metáfase: núcleo desorganizado Telófase: núcleo começa a se reorganizar

6 Envelope nuclear Formado por 2 membranas concêntricas: Membrana nuclear interna: Contém proteínas que servem para ancoragem dos cromossomos e da proteína lamina. Membrana nuclear externa: Composição semelhante à membrana do RE. Mantido por uma rede de filamentos intermediários.

7 Lâmina nuclear Proteína lamina - filamento intermediário Funções: Suporte e resistência Sítio de ancoramento da cromatina Os filamentos intermediários da lâmina nuclear se dissociam e se reagrupam a cada divisão celular.

8 Lâmina nuclear Proteína lamina - filamento intermediário Fosforilação das laminas por kinases - dissociação. Desfosforilação reassociação das laminas.

9 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 Exportação Proteínas com sinal de localização nuclear - NLS (sequência sinal) Importação RNAs recém sintetizados, subunidades ribossomais Núcleo

10 Poros nucleares Transporte ativo e seletivo de macromoléculas para o núcleo Micrografia eletrônica

11 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!

12 GTPase Ran impõe direcionalidade do transporte nuclear Importação GAPs GEFs

13 GTPase Ran impõe direcionalidade do transporte nuclear Exportação GAPs GEFs

14 Recapitulando: transporte nuclear

15 DNA: principal componente do núcleo

16 O núcleo contém o DNA, a molécula que abriga a informação genética Adenina Nucleotídeo Dupla fita estrutura em hélice estabilizada por pontes de Hidrogênio Cadeias antiparalelas

17 DNA : a molécula que contém a informação genética Purinas Pirimidinas As bases nitrogenadas não se pareiam ao acaso! Purinas: 2 anéis A AGua é pura! Pirimidinas: apenas 1 anel Cadeias antiparalelas : complementariedade -Essencial para a replicação do DNA! Arranjo energeticamente favorável

18 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???

19 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

20 Histonas Proteínas cerne do nucleossomo Nucleossomo: primeiro nível de compactação Histonas : aminoácidos positivamente carregados (lisina e arginina) Cromatina - nível Colar de pérolas

21 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.

22 Cromossomos interfásicos e cromossomos mitóticos 2 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

23 Cromossomos mitóticos Estruturas Telômero Cinetócoro Braço p (curto) Centrômero Braço q (longo) Cromátides irmãs

24 Cariótipo: conjunto de cromossomos de uma espécie Cariótipo humano 46 cromossomos

25 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.

26 A posição de um gene no núcleo muda quando ele é altamente expresso

27 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

28 Exemplo de heterocromatina constitutiva Cromossomo X Corpúsculo de Barr

29 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.

30 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; 1-5 por célula 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.

31 Speckles (grânulos de intercromatina) Reservatório de fatores necessários para o processamento do mrna Concentra fatores de splicing (proteínas e snrnps ribonucleoproteínas) Encontrados próximos a genes que são muito expressos. Cortesia: Viviana Loureiro - LIMCa SRSF2 e SF1: Fatores de splicing

32 Corpos de Cajal (Coiled bodies) Caracterizados pela presença da proteína p80-coilina Biogênese de snrnps (small nuclear RiboNucleoProteins) Imunofluorescência p80-coilina fusionada à GFP Tráfico de snrnps e snornps (small nucleolar RNPs)

33 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.

34 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.

35 Então, o que você aprendeu sobre o Núcleo Celular??? Abriga a informação genética, o DNA Eucromatina e Heterocromatina Estrutura dinâmica, de acordo com a fase do ciclo Compartimentos subnucleares: Nucléolo, Corpos de Cajal, Gems, PML bodies, Speckles DNA possui vários níveis de compactação Transporte nuclear Ran GTPase

36 Bibliografia básica Bruce Alberts et al. Fundamentos de Biologia Celular. 3ª Edição. Capítulos 5, 15, e 17. Estruturas subnucleares: &pid=