Heterocromatina: estrutura e funções - Ciência - 2023

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o heterocromatina é uma porção densamente compactada de cromatina (DNA e proteínas histonas) de cromossomos eucarióticos. Geralmente está associado às regiões "silenciosas" do genoma, ou seja, àquelas que são transcricionalmente inativas.

Heitz, em 1928, foi o primeiro a distinguir dois tipos diferentes de cromatina nos cromossomos eucarióticos durante a interfase, descrevendo a eucromatina e a heterocromatina com base em sua compactação diferencial.

Se os cromossomos eucarióticos são corados por meio de várias técnicas, específicas do DNA, observações microscópicas revelam que há regiões dessas estruturas que se coram mais intensamente do que outras. Essas regiões correspondem às regiões hipercompactas da hetrocromatina.

A heterocromatinização do DNA, ou seja, seu empacotamento, pode ocorrer em uma célula em resposta a diversos fatores e pode ser facultativa ou constitutiva.

A heterocromatina constitutiva é uma característica permanente que geralmente é herdada, enquanto a heterocromatina facultativa pode ou não estar em um cromossomo em um determinado momento. O melhor exemplo de heterocromatina constitutiva é o de um dos dois cromossomos X nas mulheres.

Nos eucariotos, a heterocromatina "armazena" e "compacta" os grandes genomas que os caracterizam, principalmente aquelas regiões que consistem em sequências repetitivas, frações remanescentes de retrotransposons invasores, elementos transponíveis, entre outros.

Estrutura

A heterocromatina não possui uma estrutura muito diferente da cromatina menos densamente compactada, a eucromatina.

Compreendendo isso, é importante lembrar que os cromossomos eucarióticos são constituídos por uma molécula de DNA associada a proteínas chamadas histonas. Oito histonas formam um núcleo octamérico conhecido como "nucleossomo", em torno do qual o DNA se envolve.

A associação do DNA com proteínas histonas ocorre graças às interações eletrostáticas entre as cargas positivas dos resíduos básicos dessas proteínas e as cargas negativas dos grupos fosfato da estrutura da fita de DNA.

– O octâmero de histona

Cada octâmero de histonas é composto de um tetrâmero de histonas H3 e H4 e de dois dímeros de histonas H2A e H2B; Cerca de 146 pares de bases de DNA são acomodados em torno de cada núcleo de histonas.

Os nucleossomos "ficam mais próximos" uns dos outros graças à participação de outra histona conhecida como junção ou histona em ponte (vinculador, em inglês), que é histona H1.

A cromatina é então composta por sucessivos nucleossomos que se compactam para formar uma estrutura fibrosa de maior espessura, mas menor comprimento.

Cada proteína histona é caracterizada pela presença de uma "cauda" de aminoácido que pode sofrer modificações enzimáticas covalentes. Verificou-se que essas modificações afetam o grau de expressão ou silenciamento de genes associados a nucleossomos, bem como o nível de compactação da cromatina.

Em particular, a heterocromatina é caracterizada por hipoacetilação de histonas em todos os eucariotos e por metilação da histona H3 no resíduo de lisina 9, apenas para eucariotos "superiores".

As enzimas responsáveis por realizar essas modificações são conhecidas, respectivamente, como histona desacetilases e histona metiltransferases.

Além das modificações nas histonas, o DNA também pode ser metilado, o que influencia o grau de compactação da cromatina e corresponde ao segundo dos dois mecanismos epigenéticos de organização do genoma eucariótico.

Onde a heterocromatina é encontrada?

A heterocromatina, como discutido no início, pode ser constitutiva ou facultativa.

A heterocromatina constitutiva é particularmente abundante em regiões genômicas que apresentam alta densidade de sequências repetitivas (como elementos satélites, por exemplo), onde há abundantes elementos transponíveis silenciados, nas regiões centroméricas e nos telômeros.

Diz-se que é constitutiva porque essas regiões do genoma permanecem condensadas ou compactas durante a divisão celular. Em uma célula que não se divide, em contraste, a maior parte do DNA é eucromática e existem apenas algumas regiões bem definidas de heterocromatina constitutiva.

Heterocromatina facultativa é aquela encontrada nos loci que são regulados durante os diferentes estágios de desenvolvimento; então, na verdade, representa as regiões "condensadas transitoriamente" que podem mudar de acordo com os sinais celulares e a atividade genética.

Características

Como a heterocromatina é uma parte importante das regiões teloméricas e centroméricas, ela desempenha funções transcendentais do ponto de vista da divisão celular e da proteção das extremidades cromossômicas.

Os centrômeros funcionam ativamente durante a divisão celular, permitindo que os cromossomos duplicados se movam em direção a ambos os pólos da célula em divisão, enquanto o resto dos genes permanecem inativos e compactos.

A compactação de regiões específicas dos cromossomos eucarióticos é sinônimo de silenciamento genético, uma vez que o fato de a heterocromatina ser densamente compactada implica na inacessibilidade da maquinaria de transcrição às sequências gênicas subjacentes.

No que diz respeito à recombinação, a heterocromatina reprime esse processo, protegendo a integridade do genoma ao proibir a recombinação "ilegítima" entre sequências repetitivas de DNA espalhadas por todo o genoma. Isso é especialmente importante para o controle de elementos transponíveis "parasitas", que são silenciados pela heterocromatinização.

Funções estruturais

Até poucos anos atrás se pensava que o DNA heterocromático era uma espécie de "DNA lixo", uma vez que os cientistas não encontraram uma função específica para as sequências incluídas nessas regiões; lembre-se que mais de 80% do DNA genômico de um ser humano, por exemplo, não codifica para proteínas celulares ou moléculas de RNA com funções regulatórias.

Porém, agora se sabe que a formação do DNA heterocromático facultativo é de extrema importância para a regulação de muitos processos durante o desenvolvimento e crescimento dos seres vivos, e que as regiões heterocromatinas constitutivas desempenham um papel fundamental do ponto de vista do ponto de vista estrutural.

Foi sugerido por muitos autores que a heterocromatina pode ter funções estruturais nos cromossomos eucarióticos. Essa afirmação é baseada no fato de que regiões heterocromáticas em um determinado cromossomo separam porções dele que têm diferentes padrões de "atividade" genética.

Em outras palavras, as regiões heterocromáticas servem como "espaçadores" entre diferentes regiões transcricionalmente ativas, o que pode ser de grande importância do ponto de vista da transcrição dos genes aí localizados.

Referências

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