Nucleóide: características, estrutura, composição, funções - Ciência - 2023

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o nucleóide É uma região irregular, de aspecto desordenado, localizada no interior das células procarióticas, ocupando uma região importante do citoplasma e claramente diferenciável devido à sua fase diferente.

Este último se distingue por ser o local de concentração do DNA bacteriano, por ser a única molécula longa com duas cadeias formando o chamado cromossomo bacteriano que se condensa, sendo visível como um nucleóide.

De forma simples, o nucleóide é uma estrutura semelhante ao núcleo eucariótico, mas não possui limites estruturais visíveis. Porém, se for possível diferenciá-lo do resto do conteúdo citoplasmático e reconhecê-lo como um de seus principais componentes.

Caracteristicas

A forma do nucleóide é o resultado de muitas projeções dele, resultando em uma forma de coral, que durante a duplicação assume uma forma mais bilobada, que então se separa em dois nucleoides diferentes.

O nucleóide é o equivalente da cromatina nas células eucarióticas, no entanto, existem algumas diferenças notáveis. Em primeiro lugar, as proteínas básicas (tipo histona) presentes no nucleóide não formam estruturas regulares e compactas como as histonas nos nucleossomos da cromatina, apresentando uma organização menos complexa.

Além disso, a tensão helicoidal que compacta o DNA nucleóide é do tipo plectonêmico e toroidal e na cromatina a tensão causada pela interação entre o DNA e as histonas é do tipo toroidal (superenrolamento).

O DNA nas células procarióticas é circular e elas possuem apenas um cromossomo e, conseqüentemente, uma cópia de cada gene, sendo genético haplóide.

O genoma da bactéria é relativamente pequeno e fácil de manipular, adicionando ou removendo fragmentos de DNA (devido à sua fácil dissociação do resto dos componentes do nucleóide) pode ser reintroduzido em bactérias, tornando-o ideal para trabalhar em Engenharia genética.

Estrutura e composição

O nucleóide, também conhecido como corpo da cromatina, tem como principal componente o DNA, que constitui mais da metade de seu conteúdo e é condensado cerca de 1000 vezes. Como cada nucleóide é isolado, sua massa é composta por 80% de DNA.

Porém, além de seu genoma, possui moléculas de RNA e uma grande variedade de enzimas como a RNA polimerase e topoisomerases, além de proteínas básicas.

Em uma grande variedade de bactérias há material genético que não está concentrado no nucleóide, mas que está disperso no citoplasma em estruturas chamadas plasmídeos, nas quais se encontram moléculas menores de DNA.

Outras variedades de proteínas intimamente associadas ao nucleóide têm a função de mantê-lo condensado e compacto e também de facilitar a segregação do material genético em células-filhas. Os processos de síntese de RNA e proteínas no nucleóide parecem ajudar a manter a forma geral do nucleóide.

Por outro lado, durante processos como diferenciação celular ou na adoção de estados latentes, a forma do nucleóide varia dramaticamente.

A organização do nucleóide varia de acordo com a espécie de bactéria avaliada. Outras proteínas associadas ao nucleóide (PAN) também influenciam sua organização.

O nucleóide na divisão celular

Quando as bactérias começam a se dividir, o nucleóide contém o material de dois genomas, um produto da síntese de DNA. Este material duplicado é distribuído entre as células filhas, devido à divisão celular.

Durante esse processo, cada genoma, por meio de proteínas associadas ao nucleóide e à membrana, se liga a determinados setores desta última que puxarão duas regiões do cromossomo bacteriano quando ocorrer a divisão, de modo que cada compartimento que se origina (ou seja, cada célula filha) fica com um nucleóide.

Várias proteínas, como HU e IHF, ligam-se fortemente ao DNA e participam de sua condensação, replicação e dobramento.

Características

O nucleóide não é apenas um portador inativo de material genético (cromossomo bacteriano). Além disso, junto com a ação das proteínas que o acompanham, eles protegem o DNA. Sua compactação está diretamente correlacionada com a proteção do genoma durante processos como estresse oxidativo e fatores físicos como radiação.

Isso também participa de forma notória na organização celular global e ainda tem um papel fundamental na determinação do local da divisão celular durante a fissão binária. Desta forma, cortes imprecisos são evitados nos nucleoides que formarão as células filhas quando o septo em divisão for formado.

Provavelmente por esse motivo, os nucleoides adotam posições específicas dentro da célula, por meio do transporte de DNA mediado por proteínas associadas a nucleóides (como Fts presentes no septo durante a fissão binária) para manter o DNA longe do septo em divisão.

Os mecanismos de migração do nucleóide e sua posição dentro da célula bacteriana ainda não são conhecidos com precisão, no entanto, existem fatores mais prováveis que regulam seu movimento dentro do citoplasma.

Nucleóide em bactérias sem fissão binária

Embora o nucleóide tenha sido melhor caracterizado em bactérias que exibem fissão binária, existem algumas variantes nas bactérias que se dividem ou se reproduzem por outros métodos.

Naquelas bactérias que utilizam o brotamento como meio de reprodução, o nucleóide aparentemente tem segmentação, então há uma diversidade na organização dessa estrutura bacteriana.

Em bactérias como Gemmata obscuriglobus, que se reproduz por brotamento, o nucleóide possui uma série de compartimentos, os quais são delimitados por uma membrana intracitoplasmática.

Nesta espécie, quando uma célula filha sai, ela recebe um nucleóide nu que é coberto por uma membrana intracitoplasmática conforme o botão amadurece e é liberado da célula-mãe.

Outras grandes bactérias possuem um grande número de nucleoides espalhados e separados em sua periferia, enquanto o resto do citoplasma permanece livre de DNA. Isso constitui um caso de poliploidia que é mais familiar em células eucarióticas.

Diferenças com o núcleo eucariótico

No caso das células procarióticas, o nucleóide carece de membrana, ao contrário do núcleo das células eucarióticas, que possui uma membrana que embala seu genoma e o protege.

Na célula eucariótica, o material genético é organizado nos cromossomos de forma muito compacta ou organizada, enquanto o nucleóide é menos compacto e mais disperso. No entanto, em procariotos, ele forma corpos definidos e diferenciáveis.

O número de cromossomos na célula eucariótica geralmente varia. No entanto, eles são mais numerosos do que os organismos procarióticos que possuem apenas um. Em contraste com o material genômico das bactérias, as células eucarióticas possuem duas cópias de cada gene, tornando-as geneticamente diplóides.

Referências

Lewin, B. (1994). Genes. 2ª Edição Editorial Reverte, Espanha.
Madigan, M. T., Martinko, J. M. & Parker, J. (2004). Brock: Biologia de Microorganismos. Pearson Education.
Margolin W. (2010) Imaging the Bacterial Nucleoid. In: Dame R.T., Dorman C.J. (eds) Bacterial Chromatin. Springer, Dordrecht
Müller-Esterl, W. (2008). Bioquímica. Fundamentos para medicina e ciências da vida. Reverte.
Wang, L., & Lutkenhaus, J. (1998). FtsK é uma proteína essencial de divisão celular localizada no septo e induzida como parte da resposta SOS. Microbiologia molecular, 29(3), 731-740.
Santos, A. R., Ferrat, G. C., & Eichelmann, M. C. G. (2005). A fase estacionária na bactéria Escherichia coli. Rev. Latinoamericana Microbiology, 47, 92-101.