empacotamento do DNA

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EMPACOTAMENTO DO DNA 
Material genético (DNA ou RNA) → Partícula viral, bactéria ou um núcleo → 
Empacotamento (processo de compactação)→ Organização estrutural (pnts 
ligadores de DNA); Organização helicoidal do cromossomo (resultante da ação de 
enzimas) 
• Empacotamento de genomas virais 
- Particula viral: 
➢ Capsídeo 
➢ DNA ou RNA 
-Existem dois principais mecanismos pelos quais o capsídeo viral pode ser 
montado em torno do ácido nucléico 
1. Montagem ao redor do ácido nucléico condensado: Neste método, as 
proteínas estruturais virais se organizam e se ligam ao redor do ácido 
nucléico, que já está condensado. Durante o processo de montagem essas 
preoteinas interegem entre si e com o ácido nucléico, formando o capsídeo 
completo em torno do material genético. Esse método é comum em vírus 
que tem um processo de replicação que produz acido nucleico 
condensado como alguns vírus de DNA. 
2. Montagem da concha vazia: As proteínas estruturais virais se auto-
organizam para formar uma estrutura semelhante a uma concha vazia, sem 
o ácido nucléico presente. Posteriormente, o ácido nucléico é inserido na 
concha vazia, e a condensação do material genético ocorre à medida que 
ele é incorporado. Esse método é observado em muitos vírus de DNA, onde 
o ácido nucléico não está inicialmente condesado durante a montagem. 
- Ambos os mecanismos garantem que o capsídeo viral seja montado de forma 
precisa e funcional em torno do ácido nucléico, permitindo que a partícula viral 
seja estável e capaz de infectar novas células hospedeiras. A escolha entre esses 
mecanismos depende das características específicas do vírus, incluindo o tipo de 
ácido nucléico que carrega e os detalhes do ciclo de replicação viral. 
 
• Vírus Mosaico do Tabaco 
-Vírus de RNA de fita simples; 
- Centro de nucleação: O centro de nucleação é o local onde a estrutura em 
grampo se forma no RNA viral. Essa estrutura em grampo é importante para a 
replicação e a montagem do vírus. Ela atua como um ponto de partida para a 
montagem das proteínas virais e outras moléculas necessárias para o ciclo de 
vida do vírus. 
- Proteínas que se ligam no centro de nucleação: As proteínas virais se ligam ao 
centro de nucleação do RNA viral. A partir desse ponto, essas proteínas se movem 
em direções opostas ao longo do RNA, atingindo as extremidades do genoma viral. 
Esse movimento bidirecional das proteínas é crucial para a montagem do 
capsídeo viral e para a replicação do RNA viral. 
 
 
 
• Empacotamento de genomas bacterianos 
- Genoma bacteriano: DNA cromossomal 
➔ Cromossomo bacteriano: o genoma principal da bactéria é composto por 
uma única molécula de DNA circular, conhecida como cromossomo 
bacteriano 
➔ Plasmídeos: Além do cromossomo principal, muitas bactérias contém 
pequenas moléculas de DNA circular chamadas de plasmídeos, que podem 
carregar denes adicionais que conferem vantagens seletivas, como 
resistênciaa a antibióticos. 
- Organização do cromossomo circular 
➔ Nucleóides: O cromossomo bacteriano é organizado em uma estrutura 
compacta chamada nucleóide que não possui delimitação de uma 
membrana (oposto das células eucarióticas), mas é uma região definida 
dentro da célula onde o DNA está localizado. 
➔ DNA em forma de alças: quando as células bacterianas são rompidas ou 
lisadas, o DNA pode ser visuazilado como fibras em formato de alças, que 
permanecem ligadas ao envelope celular rompido. Essa estrutura de alças é 
uma forma eficiente de empacotar o DNA e facilitar a sua replicação e 
transcrição. 
-Visualização e dinâmica 
➔ Compactação e Estrutura: a compactação do DNA no nucleóide é facilitada 
por várias proteínas, como as proteínas HU e as proteínas de condensação 
de DNA. Essas proteínas ajudam a dobrar e superenrolar o DNA, mantendo-
o organizado e acessível para os processos celulares necessários. 
➔ Função do nucleóide: a estrutura do nucleóide permite a organização 
espacial do DNA, facilitando a segregação do DNA durante a divisão celular 
e a regulação da expressão gênica. 
 
 
• Organização do DNA bacteriano 
-Estrutura Nucleóide: 
➔ O DNA bacteriano é compactada em uma região chamada de nucleóide 
➔ O nucleóide não é delimitada por uma membrana, mas é uma área distinta 
onde o DNA é organizado e armazenado 
-Proteínas SMC (Structural Maintenance of Chromosomes): 
➔ As proteínas SMC formam um arcabouço cromossômico essencial para a 
manutenção da estrutura do cromossomo 
➔ Essas proteínas ajudam a condensar e organizar o DNA, facilitando a 
segregação durante a divisão celular e a regulação da expressão gênica. 
-Organização em alças 
➔ O cromossomo circular bacteriano é organizado em alças (loops), que são 
importantes para a compactação e para a acessibilidade do DNA durante os 
processos de replicação e transcrição. 
➔ Essas alças são fixadas em locais específicos da membrana celular ou em 
pontos de ancoragem dentro da célula, mantendo o DNA organizado e 
minimizando emaranhamentos. 
-Ausência de Nucleossomos 
➔ Diferente dos eucariotos, que organizam seu DNA em nucleossomos 
(estruturas compostas por DNA enrolado em torno de histonas), as 
bactérias não formam nucleossomos. 
➔ Em vez disso, elas usam outras proteínas, como as já mencionadas SMC e 
proteínas HU, para compactar e organizar seu DNA. 
 
- Importância do superenovelamento: 
➔ Compactação do DNA: Superenovelar o DNA permite que grandes 
quantidades de material genético sejam compactadas em um espaço 
pequeno, como dentro de uma célula bacteriana ou em um núcleo 
eucariótico. 
➔ Regulação da Acessibilidade: O grau de superenovelamento pode regular a 
acessibilidade do DNA para a maquinaria de replicação e transcrição, 
controlando quais regiões do DNA estão ativamente sendo expressas ou 
replicadas. 
➔ Manutenção da Estabilidade Genômica: Superenovelamentos ajudam a 
manter a estabilidade do genoma, prevenindo emaranhamentos e quebras 
que poderiam resultar em danos genéticos. 
 
• Topoisomerase 
-As topoisomerases são enzimas essenciais que desempenham um papel crucial 
na regulação do superenovelamento do DNA. Elas são responsáveis por aumentar 
ou diminuir o grau de supertorção do DNA, promovendo quebras transitórias na 
ligação fosfodiéster, o que permite a introdução ou remoção de supertorções. As 
topoisomerases catalisam a formação de topoisômeros, que são moléculas de 
DNA com sequências e tamanhos idênticos, mas que diferem em sua topologia. 
- Tipo 1: 
➔ Mecanismo de Ação: Rompem uma das fitas do DNA, permitindo que a fita 
rompida gire em torno da fita intacta para aliviar tensões de supertorção. 
Esse processo não requer ATP. 
➔ Funções em Bactérias: 
o Topoisomerase I (Topo I): Geralmente relaxa o DNA introduzindo 
quebras temporárias em uma das fitas para remover supertorções 
negativas. 
o Topoisomerase III (Topo III): Similar à Topo I, desempenha um papel 
em processos específicos de manutenção de DNA e recombinação. 
➔ Funções em Eucariotos: 
o Topoisomerase I (Topo I): Relaxa as supertorções durante 
processos de reparo e replicação do DNA. 
o Topoisomerase III (Topo III): Envolvida em reparo e replicação do 
DNA, assim como na resolução de estruturas de recombinação. 
-Tipo 2: 
➔ Mecanismo de Ação: Rompem ambas as fitas do DNA simultaneamente 
através de um mecanismo dependente de ATP, permitindo a passagem de 
uma hélice de DNA através de outra para introduzir ou remover 
supertorções. 
➔ Funções em Bactérias: 
o Topoisomerase II (Girase): Introduz supertorções negativas no 
DNA, o que é crucial para a compactação do genoma bacteriano e 
para facilitar a replicação e transcrição. 
o Topoisomerase IV (Topo IV): Especializada na dissociação dos 
cromossomos-filhos catenados, permitindo sua segregação durante 
a divisão celular. 
➔ Funções em Eucariotos: 
o Topoisomerase IIa (Topo IIalfa): Relaxa supertorções durante 
reparo, replicação e transcrição do DNA. 
o Topoisomerase IIbeta (Topo IIbeta): Também relaxa supertorções e 
desempenha papelna regulação da expressão gênica. 
 
-Importância das Topoisomerases 
1. Replicação do DNA 
2. Transcrição 
3. Empacotamento do DNA 
4. Segregação cromossômica 
Resumo: As topoisomerases são enzimas críticas para a manutenção da 
estrutura e função do DNA. As Topoisomerases Tipo I introduzem quebras 
temporárias em uma das fitas de DNA para remover supertorções, enquanto 
as Topoisomerases Tipo II introduzem quebras em ambas as fitas e utilizam 
ATP para introduzir ou remover supertorções. Estas enzimas são 
fundamentais para processos como replicação, transcrição e 
empacotamento do DNA, bem como para a segregação cromossômica. 
 
 
 
• Tipos de supertorções 
➔ Supertorção Plectonêmica : É um tipo de estrutura em que a supertorção 
gira para direita, tende a ser mais estendida e estreita em vez que 
compacta. Essa estrutura é mais comum em DNAs isolados em 
laboratórios- não produz compactação suficiente para empacotar o DNA na 
célula. 
 
➔ Supertorção Solenóide: Envolve voltas para a esquerda. A estrutura é 
formada e estabilizada por proteínas ligadores de DNA e proporciona maior 
grau de compactação.