1 / 110

NUCLEOSOMA

NUCLEOSOMA. Anna Garcia-Elias Marta Giménez Alba Llop Mireya Plass. Cromosoma metafàsic (factor 10.000) Solenoides (fibra de 30nm) (6 nucleosomes/volta) Nucleosoma (collar de perles 10nm) (factor 6) DNA de doble hèlix (2nm). CARACTERÍSTIQUES DEL NUCLEOSOMA.

clodia
Download Presentation

NUCLEOSOMA

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. NUCLEOSOMA Anna Garcia-Elias Marta Giménez Alba Llop Mireya Plass

  2. Cromosoma metafàsic • (factor 10.000) • Solenoides (fibra de 30nm) • (6 nucleosomes/volta) • Nucleosoma (collar de perles 10nm) • (factor 6) • DNA de doble hèlix • (2nm)

  3. CARACTERÍSTIQUES DEL NUCLEOSOMA • Unitat de repetició fonamental de la cromatina • Estructura dinàmica • Estructura gairebé simètrica • Més del 80% del DNA eucariota s’organitza en estructura de nucleosoma

  4. El DNA al nucleosoma

  5. LOCALITZACIÓ DEL NUCLEOSOMA • Les histones s’uneixen al DNA de manera no depenent de la seqüència (en eucariotes superiors preferència per regions exòniques) • Determinada per diferents factors: • Característiques mecàniques intrínsiques del DNA (flexibilitat) • Dinucleòtids AA/TT al solc menor encarat a l’octàmer d’histones • Dinucleòtids CC/GG al solc menor extern • Interacció del DNA-proteïnes no histona i altres lligands

  6. ESTRUCTURA DEL NUCLEOSOMA • 1r model de nucleosoma proposat per Kornberg (1974) • Fragments DNA múltiples de 180-200pb (digestió amb nucleases micrococcals) • Estructura de pes 200KDa –108KDa proteics-(ultracentrífuga analítica) • Complex DNA-proteïna (microscopia electrònica) • Interacció de les histones (cross-linking químic)

  7. Partícula nucli (core) del nucleosoma: 146 pb DNA+ tetràmer 2(H3/H4) + 2 dímers (H2A/H2B)  206KDa • Cromatosoma: corenucleosomal + H1 (eucariotes superiors)(electroforesis) • 11nm diàmetre • 5,6 nm alçada • 1,75 voltes DNA • (left handed superhelix) Cristal·lografia • H1 facilita plegament, estabilitza DNA a core i influencia organització de DNA linker(tècniques biofísiques) • Nucleosoma: cromatosoma + DNA linker o internucleosomal (0-55pb, variable)

  8. DINÀMICA DEL NUCLEOSOMA • FUNCIÓ: • regular el nivell de compactació del DNA • regular la transcripció gènica • Propietats físiques depenents de condicions del medi (força iònica i estat histones) • Dinàmica determinada pel grau d’acetilació de les histones (acetiltranferases d’histones (HATs)/desacetilases): • - Histones acetilades  baixa afinitat pel DNA  poca compactació  transcripció gènica • - Histones desacetilades  alta afinitat pel DNA  alta compactació  no transcripció gènica • La compactació del DNA està regulada per histones, que permeten o reprimeixen l’accessibilitat de la DNA polimerasa a la seqüència per la transcipció

  9. Varis models del mecanisme de mobilització (bulging/twisting) • Mecanisme no dissociatiu forces tèrmiques (sliding) • Assumeixen que les histones romanen estàtiques, però no se sap del cert impossibilitat d’aïllar intermediaris de la mobilització • Indicis d’alteracions estructurals: • lexosema • split nucleosomes • inversió de “superhelical handedness” • pèrdua del dímer H2A-H2B • Importància de les cues N-terminals de H2B i H3 • Importància de la elasticitat del DNA

  10. H2B H3 H4 H2A

  11. HISTONES • Proteïnes globulars bàsiques (molt riques en Arg i Lys especialment a part N-terminal) • Baix pes molecular (~11-15kDa) • Histones de tetràmer central més empaquetades que dímers aplanats externs H2A/H2B  més accessible a solvent  més inestable  primers en desdimeritzar-se

  12. CLASSIFICACIÓSCOP • Class: all alpha proteins • Fold: Histone-fold • Superfamily: Histone-fold • Family: Nucleosome core histones

  13. TIPUS D’HISTONES Histones core (H2A, H2B, H3 i H4): • Importants en la compactació a nucleosoma • Poden ser modificades covalent i post-traduccionalment, en general en els extrems N-terminals • Seqüència molt conservada evolutivament entre els eucariotes i alguns procariotes • Plegament de C-term molt similar entre les histones core • Cua N-terminal més variable i desestructurada que protueix més enllà de superhèlix DNA per contactar amb molècules veïnes Histona linker (H1)

  14. HISTONE FOLD

  15. 1KX5 • Tècnica: cristal·lografia de raigs X • Resolució: 1.9 Å • Espècie: Xenopus laevis

  16. DOMINI HISTONE FOLD Motiu estructural ~65aa amb 3 hèlix a H3 LLIRKLPFQRLVREIAQDFKTDLRFQSSAVMALQEASEAYLVALFEDTNLCAIHAKRVTIMPKDIQLARRIRG H4 QGITKPAIRRLARRGG----V-KRISGLIYEETRGVLKVFLENVIRDAVTYTEHAKRKTVTAMDVVYALKRQG H2A LQFPVGRVHRLLRKGN--Y-A-ERVGAGAPVYLAAVLEYLTAEILELAGNAARDNKKTRIIPRHLQLAVRNDE H2B ------SYAIYVYKVLKQVHPDTGISSKAMSIMNSFVNDVFERIAGEASRLAHYNKRSTITSREIQTAVRLLL

  17. H3 H2B N-term hèlix alfa curta (α1) + gir/fulla beta + loop L1 + hèlix alfa llarga (α2) + gir/fulla beta + loop L2 + hèlix alfa curta (α3) C-term H4 H2A

  18. 20.2% Histona H2A Pes molecular: 13,960 kDa Número d’aa: 129 % Lys+Arg: 13 Lys 13 Arg 3 HÈLIX 

  19. 22.4% Histona H2B Pes molecular: 13,774 kDa Número d’aa: 125 % Lys+Arg: 20 Lys 8 Arg αC 3+1 HÈLIX 

  20. 22.9% Histona H3 Pes molecular: 15,27 kDa Número d’aa: 135 % Lys+Arg: 13 Lys 18 Arg αN 3+1 HÈLIX 

  21. 24.5% Histona H4 Pes molecular: 11,236 kDa Número d’aa: 102 % Lys+Arg: 11 Lys 14 Arg 3 HÈLIX 

  22. Establiment de ponts H entre residus d’una histona Arg78 2.77 Å Asp85 Exemple: D85/R78 de la H4 S’estableix un doble pont H

  23. H2B Glu90 Arg83 Glu83 interacciona amb fosfat de DNA

  24. INTERACCIONS AL NUCLEOSOMA Indirectes Directes Ponts d’hidrogen amb l’H2O Interaccions hidrofòbiques Interaccions iòniques Ponts d’hidrogen Interaccions van der Waals

  25. TIPUS D’INTERACCIONS Energia: 100-150 kcal/mol Distància: Fins 10-15Å Electroestàtica Van der Waals Energia: 1-2 kcal/mol Distància: 4-5Å

  26. TIPUS D’INTERACCIONS Ponts d’hidrogen • Impliquen la interacció d’un àtom donador (electropositiu) i un aceptor (electronegatiu) d’hidrogen • Enllaç 85% iònic i 15% covalent • Energia: 1- 4,5 kcal/mol • Distància: 2,8 Å EFECTE COL·LABORATIU Interaccions hidrofòbiques • No són una interacció pròpiament dita • Associació d’àtoms hidrofòbics en un ambient hidrofílic  la estabilitat del sistema ( molècules de solvent lliure)

  27. INTERACCIONS HISTONA-HISTONA

  28. Anàlisis biofísics, cross-linking i modelatge molecular: tetràmer H3-H4 té paper central en l’organització del nucleosoma, ja que s’uneixen fortament als turns centrals del DNA. H2A-H2B interaccionen amb les dues cares del tetràmer i llavors amb DNA • Cristal·lografia: histones core interaccionen entre elles de manera selectiva • Extrem N-term té paper important en interacció prot-prot de fora nucleosoma • H1 interacciona amb H2

  29. Dímer Octàmer d’histones(core nucleosomal) H2A-H2B Dímer H3-H4 Octàmer Tetràmer H3’-H4’ H2A’-H2B’

  30. ELS DÍMERS: H2A-H2B H3-H4

  31. TIPUS D’INTERACCIONS • Entre les hèlix α 2 interaccions hidrofòbiques • Entre els loops ponts d’hidrogen • Altres interaccions

  32. H3 i H4 interaccionen via histone fold formant un heterodímer H4 H3

  33. H2A i H2B interaccionen via histone fold formant un heterodímer H2B H2A

  34. 1. INTERACCIONS HIDROFÒBIQUES H2A H2B H2A: leu51, val54, leu55, leu58, thr59, ile62, leu63 H2B: ala71, ile70, phe67, val66, val63, phe62, met59

  35. L1 L2 H2B L1 Ser52 3.48Å Ile78 L2 H2A 2. INTERACCIONS PONT H entre L1 d’una histona i L2 de l’altra

  36. 3. ALTRES INTERACCIONS SECUNDÀRIES Tyr39 Ile29 Ile62 H3-H4 H2A-H2B

  37. Per què es formen aquests heterodímers i no uns altres o homodímers? • Empaquetament complementari: • diferències en la interacció de hèlix α • diferències de les seves extensions N-terminals • diferències dels loops L1-L2

  38. EL TETRÀMER

  39. Tetràmer H3-H4/H3’-H4’ H3 H3’ H4 H4’

  40. TIPUS D’INTERACCIONS • Les interaccions entre els dos dímers H3-H4 per formar el tetràmer es formen entre les histones H3-H3’ mitjançant un 4-hèlix bundle • Interaccions: • Ponts H • Hidrofòbiques

  41. 1. Ponts H entre H3-H3’ His133 Asp123 Asp123 His133

  42. 2. Interaccions hidrofòbiques entre H3-H3’ Residus hidrofòbics

  43. L’OCTÀMER: INTERACCIONS TETRÀMERS-DÍMERS

  44. H2A-H2B H2B H4 H3-H4 Interacció entre dímers H2A-H2B/H4-H3

  45. Tetràmer-dímer: interaccions H4-H2B H4 H2B

  46. H4 Tyr88 Tyr80 Tyr72 H2B Cluster hidrofòbic Ponts H H2B Glu73 Arg92 Glu90 His75 H4

  47. Dímer-dímer: interaccions H2A-H2B/H2A’ Glu41 His79 3,2 Å 2,8 Å Asn38

  48. RESUM • Es formen interaccions mitjançant els dominis histone-fold per formar els dímers • Es formen 3 4-hèlix-bundle: • 1 associació H3’-H3 per formar tetràmer: • Ponts H • Enllaços hidrofòbics • 2 associacions H2B-H4 per formar octàmer: • Ponts H • Cluster hidrofòbic

  49. INTERACCIÓ AMB IONS • Gran importància dels cations divalents. • Llocs d’unió específics a ions com el Mg2+, Na+,Mn2+ i el Cl-. • Poden coordinar-se amb molècules d’aigua.

More Related