Características do Nucleoplasma e Cromatina

Núcleo

• O núcleo tem aproximadamente 10 micras de diâmetro, mas o DNA de uma célula tem cerca de 6 milhões de pares de bases com aproximadamente 2 metros de comprimento.
• O DNA é empacotado com proteínas chamadas histonas.
• A heterocromatina é uma região mais densa do núcleo, frequentemente localizada na periferia do núcleo, e não codificante.
• A eucromatina é constituída por genes e está localizada no interior do núcleo.

Componentes do Núcleo

• Nucleoplasma: substância onde fica o material genético e as estruturas do núcleo.
• Carioteca (membrana nuclear): delimita o núcleo e envolve o material genético, formando uma dupla camada de lipídios e proteínas.
• Nucléolos: são corpos densos e arredondados compostos de proteínas, RNA e DNA.
• Cromatina: moléculas de DNA associadas a proteínas histonas. O conjunto dos cromossomas que definem cada espécie é chamado de cariótipo. O ser humano tem 22 pares de cromossomas autossómicos e 1 par sexual.

Nucleoplasma (carioplasma)

• É uma substância ligeiramente acidófila, proporcionando consistência ao núcleo.
• É homogénea e viscosa.
• É separado do citoplasma pela membrana nuclear.
• Rico em moléculas orgânicas.
• Ocupa todos os espaços do compartimento intercromatínico.
• Possibilita reações químicas do metabolismo nuclear da célula.

Membrana celular nuclear

• É composta por membrana nuclear interna (MNI) e externa (MNE), separadas por um espaço perinuclear.
• Tem um conjunto de poros nucleares que permitem comunicação com o meio citoplasmático e com a lâmina nuclear.
• A membrana externa é contínua com o retículo endoplasmático rugoso (RER).
• A membrana externa é coberta de ribossomas, responsáveis pela síntese proteica.
• Possui proteínas integrais que atuam como pontos de ancoragem para a cromatina e para a lâmina nuclear.

Poros nucleares

• São responsáveis por facilitar e regular o intercâmbio de substâncias hidrossolúveis entre o núcleo e o citoplasma.
• São grandes e complexos, constituídos por várias cópias de cerca de 30 proteínas diferentes (nucleoporinas).
• Permitem a passagem de pequenas moléculas como metabolitos e/ou proteínas com menos de 40 kDa por transporte passivo.
• As moléculas maiores como RNAM, RNAt, ribossomas e fatores de transcrição e sinalização requerem transporte ativo.

Lâmina nuclear

• É composta por três tipos de lâminas: A, B e C.
• A lâmina B tem 3 isoformas (B1, B2, B3), sendo que a B3 só existe em espermatozoides.
• É uma estrutura composta por uma rede de filamentos, imediatamente adjacente à MNI.
• Tem uma função estrutural, mantendo a forma e o tamanho do núcleo.
• É importante na regulação genética, replicação do DNA, splicing de RNA, e posicionamento de proteínas nucleares e organização da heterocromatina.
• As mutações nos genes que codificam as proteínas da lâmina nuclear levam às laminopatias.

Núcleo e transporte nucleocitoplasmático

• O envoltório nuclear separa os eventos de transcrição e processamento do RNA (no núcleo) da síntese proteica (no citoplasma).
• O complexo de poro nuclear é uma estrutura grande, com um diâmetro de 120 nm e massa molecular de 125 milhões de Dalton.
• Em vertebrados, existem de 50 a 100 proteínas diferentes.
• A quantidade e o espaço entre os poros depende da atividade de transporte núcleo-citoplasma (maior em espermatozoides e menos em espermatócitos).
• As proteínas necessitam de um sinal de localização nuclear (SLN) para entrar no núcleo.

Importação de proteínas

• As proteínas contêm a sequência de localização nuclear (SLN).
• São reconhecidas pela importina, que está ligada ao RAN-GTP.
• O complexo importina-RAN/GTP se liga aos filamentos citoplasmáticos do poro nuclear.
• Um fator de troca de nucleotídeo guanina (RAN-GEF) altera a configuração do complexo, permitindo que a proteína seja liberada no núcleo.
• O complexo importina-RAN/GTP então é reexportado para o citoplasma.

Cromatina

• É a porção de núcleo visível ao microscópio exceto o nucléolo.
• É composta de DNA e proteínas.
• As proteínas incluem as histonas (estáveis, baixo peso molecular e proteínas básicas). Cinco tipos principais são H1, H2A, H2B, H3 e H4; as histonas H2A, H2B, H3 e H4 são moléculas pequenas que formam o nucleossomo. Há histonas não-histonas (proteínas ácidas e grupo muito heterogêneo).

Nucleossomo

• É a estrutura básica da cromatina, formada por 200 pares de bases de DNA e um octâmero de histonas.
• Duas moléculas de cada tipo de histona (H2A, H2B, H3 e H4) e uma molécula de histona H1.
• Dentro do nucleossoma, o DNA forma uma dupla hélice de 146 pares de nucleotídeos.

H2A e H2B e H3 e H4

• Apresentam peso molecular consideravelmente inferior à H1.
• Ricas em lisina.

Nucleolo

• São estruturas densas, pequenas e esféricas, formadas por proteínas, RNA e DNA.
• Não é delimitado por membrana e apresenta aspecto esponjoso.
• Constituído por RNAr, associado a proteínas.
• No nucléolo são produzidos os RNAs ribossómicos e são onde as subunidades ribossómicas se unem. Armazena este material e coordena os processos de síntese de proteínas.
• Possui três regiões: componente fibrilar denso; centro fibrilar e componente granular.

Ciclo celular

• É a sequência de eventos que levam ao crescimento e à divisão celular.
• Consiste em três principais etapas: interfase (G1, S e G2); mitose, e citocinese.

Mitose

• É a divisão celular que resulta em duas células-filhas idênticas.
• Possui quatro fases principais: Profase, Metafase, Anafase e Telofase. A Profase é a etapa mais longa da mitose, onde a cromatina condensa em cromossomas. Os centrossomas se separam e formam o fuso acromático. O nucléolo desaparece. A Metafase caracteriza-se pela máxima condensação dos cromossomas, que se alinham na placa equatorial da célula. Na Anafase, os cromossomas são separados e puxados para polos opostos da célula. Na Telofase, os cromossomas chegam aos polos, o envoltório nuclear se reforma, e o nucléolo reaparece.