Cromatina - Genética e Biologia

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Aproximadamente 6 milhões de pares de bases, empacotados em 46 cromossomos, formam o DNA contido em cada célula do corpo humano. Estima-se que este material genético tenha cerca de 2 metros de comprimento, e, contabilizando-se todas as células do corpo humano, seria possível cobrir a distância da Terra ao Sol (ida e volta) por 300 vezes. Mas como esse material fica contido no núcleo de células microscópicas? A resposta está no complexo formado pela fita-dupla de DNA e proteínas histonas que recebe o nome de cromatina.

Compactação do DNA

A formação de cromatina está relacionada a três fatores principais:

a) a compactação da fita-dupla de DNA, permitindo sua alocação apropriada dentro do núcleo celular;
b) a proteção da informação genética; e
c) a regulação da expressão gênica.

A transformação da fita-dupla de DNA em estruturas altamente condensadas (cromossomos), ocorre através da ligação à proteínas do tipo histona, formando um complexo conhecido como nucleossomo. Esta pequena família de proteínas (H1, H2A, H2B, H3 e H4) consiste em moléculas positivamente carregadas, o que facilita sua ligação à fita-dupla de DNA, que apresenta carga oposta (negativa) devido à presença de grupos fosfato. Um conjunto de oito proteínas histona em associação com 146 pares de bases de DNA denomina-se nucleossomo, e a energia utilizada nesta ligação é liberada a partir das próprias histonas, principalmente na forma de interações eletromagnéticas.

Os nucleossomos permanecem ligados entre si através de aproximadamente 20 pares de bases de DNA (em inglês, linker DNA), conferindo a esta estrutura formato semelhante ao de um colar de contas em fotografia microscópica. A compactação e compressão dos nucleossomos formam fibras de cerca de 250 nano milímetros, diminuindo o volume do DNA e, posteriormente, dando origem à cromátide presente nos cromossomos.

Do cromossomo à fita dupla de DNA. Ilustração: VectorMine / Shutterstock.com

Regulação da expressão gênica

A transcrição e replicação do DNA são processos regulados pela estrutura da cromatina. Porções do DNA altamente condensadas, denominadas como heterocromatina, não são transcritas e localizam-se na parte periférica do núcleo celular. Por outro lado, a eucromatina corresponde à uma região do DNA que é descondensada durante a interfase (fase inicial da mitose), e encontra-se localizada na região central do nucleoplasma. Esta porção do DNA realiza a transcrição do código genético principalmente através da acetilação das histonas (a ligação de radicais acetil às proteínas histonas), deixando assim o DNA “livre” para ser transcrito. Este processo é interrompido quando o radical acetil se desliga das histonas, levando-as a se associarem novamente à molécula de DNA, e impedindo assim sua transmissão em decorrência da estrutura condensada.

A regulação da expressão gênica também pode ser realizada através da metilação do DNA. A adição de radicais metil às bases de citosina presentes nesta molécula também impede a transcrição do código genético.

Proteção do código genético

Além dos fatores espacial e de regulação da expressão gênica, a formação de cromatina também apresenta relação com a proteção da informação contida no DNA. Os cromossomos contêm em sua estrutura uma sequência de DNA conhecida como telômero; este complexo é formado por sequências de DNA inativas (que não codificam genes) e proteínas de ligação, e marca o fim de um cromossomo. Este mecanismo previne a degradação das extremidades do cromossomo durante a cópia do material genético, e impede que a célula o reconheça como uma molécula de DNA corrompida e que necessita de reparo.