Primo parziale di Biologia cellulare - A.A. 2023/2024

VEDI DIVERSI SCHEMI CHE CI SONO SULLE SLIDE

I quattro diversi tipi di ricettori: 29.02

STRUTTURA CROMATITINA E CROMOSOMA EUCARIOTICO

La cellula eucariote ha una maggiore complessità del DNA, mentre nella cellula procariote

abbiamo un unico filamento di DNA e sparso nel citoplasma.

All’interno del nucleo di una cellula eucariote il genoma è contenuto in una molecola di DNA

estremamente grande, tutto il DNA umano misura 2 metri. La molecola di DNA viene condensata

in modo tale che entri tutto nel nucleo. Il DNA nel nucleo non si torva libero, ma sempre associato

a delle proteine e questo complesso forma la cromatina, come il DNA sta compresso all’interno del

nucleo. Le proteine: stoni formati da arginina e lisina, AA di carica positiva, il DNA carica negativa

quindi cariche positive si attraggano. Esistono 5 classi di istoni: H1, H2A, H2B, H3 e H3. Esistono

anche proteine non istoniche coinvolte nella replicazione del DNA e nella trascrizione.

La cromatina puo raggiungere fasi di condensazione diverse a seconda della fase del ciclo cellulare

o del tipo cellulare, meno il DNA è compattato meno spazio c’è per le proteine coinvolte nei diversi

meccanismi. Ad esempio, la DNA polimerasi, essendo una grande proteina, ha bisogno di grande

spazio quindi la cromatina cambia la sua condensazione per dar spazio alle proteine. nucleosoma

Nella cromatina c’è il

che è l’unità fondamentale della

cromatina che protegge il DNA

dall’attacco delle nucleasi, che

impedisce il taglio casuale. Il

nucleosoma è formato da una

struttura proteina al torno al cuore

si avvolge il DNA, questo cuore è

formato da coppie di istoni, tutti

tranne l’H1 che è chiamato istone di

connessione. Ai lati del core

proteico del nucleosoma associato

al filamento di DNA (gira circa 146

volte) troviamo proteina non

istoniche che sono coinvolte in altri processi. L’associazione di queste coppie di istoni non è casuale,

forato da 4 eterodimeri: 2 dimeri H2A/H2B e due dimeri H3/H4. Il DNA linker lungo 50 paia di

basi è quello che viene replicato perché accessibile alla DNA polimerasi. La presenza del

nucleosoma è la prima forma di condensazione della cromatina.

L’istone è formato da filamenti che formano la parte terminale dell’AA e che spuntano fuori dal

nucleosoma, queste code direzionano l'avvolgimento e rilassamento della cromatina. Le azioni sono

caratterizzate da n terminali e gruppi metilici, acetilici e gruppi fosfato che si attaccano tramite

meccanismi di metilazione e acetilazione, attacchi che modificano struttura di cromatina.

La struttura più

condensata è quella

del cromosoma in

metafase, ha un livello

di impacchettamento

tale che un micron

corrisponde a 1 cm di

DNA. Qualsiasi

attività di trascrivono

o duplicazione è

impossibile, perché

non c’è lo spazio per il

cuore gli enzimi si

possano attaccare ai

filamenti di DNA. La

compattazione serve per permettere la corretta distribuzione di materiale alla cellule figlie. Un

cromosoma meno condensato è oltre che soggetto a duplicazione è soggetto anche a enzimi che

possa tagliare il corredo genetico.

La cromatina si trova in diversi gradi di condensazione in base

alla fase del ciclo cellulare. Interfase: al termine della divisione

cellulare, la maggior parte della cromatina torna alla

condizione meno condensata (fibre di 30 nm - avviene

eucromatina.

trascrizione e duplicazione del DNA): Il 10%

della cromatina rimane in forma altamente condensate

(facilmente osservabile in cellule co bassa attività di sintesi

proteica, linfociti e spermatozoi - trascrizione inattiva):

eterocromatina.

La distribuzione non è casuale, ma si distribuiscono in zone particolari: eucromatina si trova

all’intento del nucleo o nei peresi del poro nucleare (dove avvengono scambi con esterno),

eterocormatina localizzata vicino alla membrana nucleare o nucleolo. L’eterocormatina può essere

divisa in eterocormatina facoltativa e costitutiva: la prima può essere convertita in eucromatina e

viceversa e le porzioni che sono inattive in determinate fasi della vita di un organismo o di certi tipi

cellulari. Quella costitutiva è altamente condensata durante tutto il ciclo cellulare, nei mammiferi

è localizzata vicino al centromero e telomero dei cromosomi ed è formato da sequenze altamente

ripetute quindi pochi geni.

Un esempio di eterocormatina facoltativa è il corpo di Barr nelle femmine dei mammiferi nei

cromosomi sessuali XX, uno dei due cromosomi viene disattivato. Questa disattivazione avviene

perché entrmabi i cromosomi hanno gli stessi geni (Y meno cromosomi e diversi dal cromosoma

X, per questo non si forma il corpo di Barr). Questa inattività del cromosoma X avvien al 15º

giorno di gestazione e la disattivazione è casuale può essere sia il cromosoma paterno che quello

materno, ma le cellule figlie avranno lo stesso della madre (cosa diversa del resto del corpo perché

avviene in maniera casuale nelle altre linee cellulari: mosaico genetico - esempio gatto calico).

Le modificazioni degli istoni e delle loro code avvengono con aggiunte o rimozioni di determinati

gruppi chimici: metile, acetile e fosfato. Possono essere aggiunti non per forza singolarmente, ma

marcature

anche con diverse combinazioni: parliamo di

quando i aggiunge o si rimuovono gruppi. Le modificazioni

degli istoni e le proteine di rimodellamento della cromatina

possono alterare l’impacchettamento della cromatina. Le

cellule sono in grado di controllare strettamente quali porzioni

della cromatina sono attive, e quindi scarsamente

impacchettate, e quali inattive, e quindi strettamente

impacchettate. Un modo fondamentale in cui le cellule

cioè codice

controllano la cromatina coinvolge gli istoni

istonico. Ciascuna molecola di istone ha una coda che

protrude e che può essere marcata in differenti posizioni con

l’aggiunta di gruppi metilici, acetilici, fosfato o altri. Le varie

combinazioni di queste marcature generano un codice istonico

che è letto da altre proteine non istoniche come un insieme di segnali per modificare la struttura

metilazione

della cromatina e l’attività genica. Un tipo di reazione di marcatura comporta la

dell’aminoacido lisina, attraverso la istone metiltransferasi, che può servire da segnale per

l’attivazione o la repressione dell’espressione genica in funzione della particolare lisina e della

classe dell’istone coinvolte. La metilazione delle lisine 9 dell’istone H3 è associata al silenziamento

genico, porta alla formazione di eterocromatina.

Un altro meccanismo per modificare la struttura degli

l’acetilazione.

istoni è In particolare, l’enzima istone

acetiltransferasi (HAT) aggiunge gruppi acetilici ai

residui di lisina e, di conseguenza, promuove la

decondensazione della cromatina. Quando i residui di

lisina nelle code dell’istone vengono acetilati, la loro

carica positiva viene neutralizzata. Ciò riduce

l’associazione delle code dell’istone con il DNA. Come

risultato, la maggior parte dell’acetilazione istonica è

associata a cromatina “aperta” (eucromatina), in cui i

geni sono attivamente espressi o pronti per l’espressione.

l’istone deacetilasi

Un altro enzima, (HDAC), svolge la

funzione opposta rimuovendo gruppi acetilici dagli

istoni. Proteine di regolazione che legano il DNA

possono reclutare complessi che contengono questi

enzimi, cambiando così la disponibilità di una regione

del DNA per la trascrizione. Cromosomi

I cromosomi sono la forma piu evidente di organizzazione del

DNA entro la cellula è data dai cromosomi. I cromosomi variano

per numero, dimensioni, forma tra le varie specie (uomo 46, 22

coppie di autosomi e una di cromosomi cellulari).

Hanno forma bastoncellare e sono formati da due filamenti di

cromatina condensata: i cromatidi fratelli. I cromatidi fratelli

sono copie identiche dello stesso cromosoma, i due cromatidi

fratelli sono uniti a livello del centromero. Le porzioni di un

cromatide separate dal centromero prendono il nome di bracci

Cromosomici. Le estremità dei cromatidi prendono il nome di

telomeri.

I cromosomi nel nucleo occupano siti specifici, non c’è una distribuzione cellulare (in interfase

sono meno condensati, struttura diversa). I centromeri e telomeri sono adesi ai lati opposti della

membrana nucleare, non ravvicinati.

Il TELOMERO è una sorta di cappuccio costituito da una serie di sequenze semplici ripetute in

successione e da proteine specializzare ed è situato su

ciascuna estremità del cromosoma, protetta dalla

nucleasi. Queste sequenze non codificano nessun

gene.

Una funzione del telomero è la corretta replicazione

del DNA: questa sequenza fatta da sequenze ricche di

guanina si ripetono moltissime volte ed è

caratterizzata da una protusione dal terminale 3’ del

DNA, alla fine del filamento il 3’ non avrà il

completare. Queste sequenze ripetuto vengono uniti

da un complesso proteico Shelterin che formano un

ansa protettiva.

Quando un filamento viene

replicato, la doppia elica si apre

formando una forcella di

replicazione aprendosi in maniera

continua. La DNA polimerasi

aggiunge altri nucleotidi per

terminare il 3’ di un’altra catena

(duplicazione che va in direzione

solo da 3’ a 5’). Per duplicare ha

bisogno di uno stampo primer

RNA che avviene dopo l’attacco

dalla DNA polimerasi. Finita la

replicazione DNA stampo se ne va lasciando scoperto un pezzo (3’). Ad ogni enzima il filamento

di DNA dovrebbe accorciarsi ogni volta, ciò non accade grazie alla telomerasi allunga l’estremità

3’ e permette l’aggancio della DNA polimerasi. Quando la sequenza finisce la DNA polimerasi si

attacca nella sequenza finale completando il filamento.

I telomeri si accorciano ad ogni divisione fino a raggiungere il punto critico di crisi in cui le cellula

smettono di dividersi (senescenza). Le cellule germinali e staminali hanno telomerasi sempre attive

e l’attività tende a ridursi con il passare degli anni.

Una cellula cancerogena tumorale possiede telomerasi attive e quindi in grado di replicarsi in

maniera continua (spesso non cessa mai). Come, ad esempio, le cellule

tumorali della cervice di Elas Hells che vengono utilizzate come studio

proprio perche non moriranno mai, grazie alla telomerasi che esercita

la sua attività. 01.03

Il CENTROMERO è una struttura estremamente importante che

tiene uniti i cromatidi fratelli ed è coinvolto nella corretta di