Como a cromatina se organiza no interior do núcleo em “eu e heterocromatina”?

Créditos da imagem: Folk et al, 2019.

Cromossomos eucarióticos são construídos de cromatina, um complexo de DNA e proteínas associadas. Dependendo da atividade transcricional e do grau de compactação, dois tipos de cromatina podem ser distinguidos e esses dois tipos estão espacialmente separados dentro do núcleo. A fração altamente condensada é composta de regiões de cromatina que contêm poucos genes e é transcricionalmente inativa. É chamada heterocromatina e está localizada na periferia do núcleo, perto da membrana nuclear. A eucromatina, por outro lado, é enriquecida em genes e corresponde à fração ativa do genoma. Ocupa as regiões internas do núcleo, é menos densamente compactada e, portanto, mais acessível aos mecanismos necessários para a expressão gênica. Esse padrão geral de organização do genoma é encontrado em praticamente todos os tipos de células eucarióticas, mas os mecanismos que estabelecem esta distribuição característica, permanecem pouco compreendidos.

Neste recente trabalho, os pesquisadores sugerem que a força motriz na segregação da cromatina é a heterocromatina inativa e que, na distribuição padrão da cromatina, a eucromatina e a heterocromatina são revertidas. As novas descobertas foram publicadas na revista Nature.

Muitos mecanismos têm sido propostos para explicar como a cromatina é segregada dentro do núcleo, porém nenhum deles foi conclusivo, em grande parte, porque é difícil analisar as interações dos dois tipos de cromatina no contexto de núcleos convencionais com heterocromatina ligada à membrana nuclear. Para este estudo, foi escolhido os chamados núcleos de células invertidas. Estas células, descobertas há cerca de 10 anos na retina de mamíferos noturnos ativos, são similares aos nossos bastonetes. Nestas células, a heterocromatina fortemente condensada é empacotada no interior dos núcleos, enquanto a eucromatina ativa é localizada diretamente sob a membrana nuclear – uma exceção única à regra geral. Descobriu-se que o núcleo da heterocromatina dos núcleos destas células serve como uma luz condensadora de microlentes e, assim, melhora as propriedades ópticas nas retinas noturnas. Um estudo subsequente do mesmo grupo revelou o mecanismo de inversão, revelando que esses núcleos atípicos carecem de dois complexos de proteínas que normalmente ligam a heterocromatina à superfície interna da membrana nuclear, a lâmina nuclear.

Usando dados obtidos por uma combinação de técnicas modernas de microscopia e biologia molecular, os pesquisadores agora geraram modelos poliméricos dos cromossomos individuais e de núcleos inteiros. Simulando o comportamento desses polímeros sob diferentes condições, eles foram capazes de investigar o papel das interações dentro e entre as duas frações de cromatina e a lâmina nuclear. Estes estudos mostraram que as interações entre regiões heterocromáticas são suficientes para a segregação da cromatina, enquanto interações com a eucromatina são dispensáveis para este processo.

Veja os detalhes deste trabalho anexado em nosso site:

Heterochromatin drives compartmentalization of inverted and conventional nuclei