Núcleo e ácidos nucleicos

O núcleo de células em interfase é visível, sendo possível identificar seus constituintes. Por exemplo, o envoltório nuclear é um sistema de membrana que envolve e protege o núcleo.

VOCÊ QUER LER?

“Diretrizes para atenção integral às pessoas com doenças raras no Sistema Único de Saúde – SUS” traz a Portaria GM/MS n.º 199, de 30/01/2014, sobre as doenças de Fabry e de Gaucher, além de outras doenças raras. Disponível em: <http://bvsms.saude.gov.br/bvs/publicacoes

>. Boa leitura!

Figura 19 - Corte de fígado observado por microscopia óptica, coloração hematoxilina-eosina. Fonte: JUNQUEIRA; CARNEIRO, 2017.

A membrana nuclear é dupla, consistindo em membrana interna, com face voltada para o nucleoplasma, e membrana externa, com face voltada para o meio extracelular. Ambas são separadas pelo espaço perinuclear e apresentam aspecto crivado pela presença de poros nucleares. A face externa, ao contrário da interna, apresenta- se frequentemente associada a ribossomos, sendo contínua e com o retículo endoplasmático rugoso.

A seguir, vamos conhecer mais sobre o envelope nuclear.

Envelope nuclear

O envelope nuclear separa o conteúdo nuclear do citoplasma e representa a barreira membranosa seletivamente permeável, cujos poros nucleares permitem o intercâmbio de proteínas, ribonucleoproteínas e RNAs entre o núcleo e o citoplasma.

As membranas do envelope nuclear são diferentes quanto às suas estruturas e funções. A membrana externa é bastante semelhante e contínua à membrana do retículo endoplasmático rugoso, sendo ambas repletas de polirribossomos associados. A membrana interna tem sua superfície suportada por uma rede de filamentos intermediários de proteínas, denominado lâmina nuclear.

VOCÊ SABIA?

A avaliação do tamanho, forma e estrutura do núcleo das células é importante para diagnosticar tumores. Ao final do ciclo vital, as células apresentam nítidas alterações nucleares. Estas alterações podem incluir cariólise, ou seja, o desaparecimento do núcleo em função da atividade da enzima DNAses e que degrada o DNA; picnose quando há condensação da cromatina, levando à diminuição dos núcleos; e cariarrexe, ou seja, a fragmentação do núcleo.

Figura 20 - Dissolução nuclear. Fonte: PUC GOIÁS, [s.d.], p. 9.

Você sabe o que são os poros nucleares? Fique atento ao próximo tópico de estudo e aprenda mais sobre este assunto.

Poros nucleares são pequenas aberturas do envelope nuclear

Os poros nucleares, aberturas de 70 a 80 nm, são formados da fusão das membranas interna e externa do envelope nuclear.

Esta estrutura é semelhante a um diafragma e controla o intercâmbio de substâncias entre o núcleo e o citoplasma bidirecionalmente. As proteínas ribossomais, como descrito, são montadas parcialmente nas subunidades ribossômicas no nucléolo e, após, transportadas pelos poros nucleares ao citoplasma. Entretanto, proteínas como histonas e lâminas são sintetizadas no citoplasma e transportadas através de poros nucleares para o núcleo.

Figura 21 - Esquema de corte do complexo de poro, formado por dois anéis proteicos que se dispõem em um arranjo octogonal.

Fonte: JUNQUEIRA; CARNEIRO, 2012, p. 149.

Durante a divisão celular, o envelope nuclear é inicialmente rompido e reconstituído no final do processo. Quando a célula inicia a divisão celular, quinases são ativadas e fosforilam as proteínas da lâmina nuclear, tornando-as mais solúveis. Com isso, os lipídios da carioteca soltam-se das proteínas e formam vesículas. No final do processo, quando as células-filhas estão prestes a complementarem o processo de duplicação, a carioteca destas células começa a se organizar, uma vez que são ativadas fosfatases e removem resíduos de fosfato do substrato proteico das proteínas da lâmina nuclear.

Concomitantemente, as vesículas lipídicas das membranas nucleares e os demais componentes proteicos da

VOCÊ QUER VER?

Assista ao vídeo Actual Footage of Cell Division e observe o que acontece com o núcleo das células no processo de divisão celular. Você seria capaz de descrever o processo com base nessas lindas imagens? Disponível em: <https://www.youtube.com/watch?v=N97cgUqV0Cg>.

Concomitantemente, as vesículas lipídicas das membranas nucleares e os demais componentes proteicos da membrana são organizados na superfície da lâmina nuclear, originado a carioteca de cada célula-filha.

Nucléolo

O nucléolo é uma região não membranosa do núcleo e local da síntese de RNA ribossômico (genes ativos para RNAr), produção e organização inicial dos ribossomos. No núcleo tem tamanhos variados, sendo que em algumas células podem ser observados mais de um nucléolo. São bastante desenvolvidos em células com atividade de síntese de proteínas intensa e possuem três regiões distintas. Para conhecê-las, clique nas abas a seguir.

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Centros fibrilares

Contêm genes de RNAr, RNA polimerase I e fatores de transcrição DNA dos cromossomos 13, 14, 15, 21 e 22.

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Porção fibrilar

Contém genes ribossômicos, ativamente gerando transcritos de grandes quantidades de RNAr. •

Porção granular

Representa o local da organização inicial do ribossomo a partir de partículas pré-ribossômicas. Os genes envolvidos na síntese das subunidades ribossomais são transcritos pela enzima RNA polimerase I. Após processamento adicional e modificação do RNAr por pequenos RNAs nucleolares (snoRNAs), as subunidades do RNAr são montadas usando proteínas ribossômicas importadas do citoplasma. As subunidades ribossomais parcialmente montadas (pré-ribossomos) são exportadas do núcleo através dos poros nucleares para maturação dos ribossomos no citoplasma.

Cromatina

A cromatina, material nuclear organizado em duas categorias – eucromatina e heterocromatina –, contém DNA associado a proteínas nucleares como as histonas; o nucléolo, regiões do núcleo. Normalmente escuras, são os locais de síntese de RNAr, sendo compostas de DNA transcricionalmente ativos para esse tipo de RNAs, e proteínas cujas funções estão relacionadas à regulação do ciclo celular e o nucleoplasma, onde repousam o nucléolo, a cromatina e compostos dissolvidos (íons e nucleotídeos).

Geralmente as duas categorias de cromatina são encontradas no núcleo, sendo a forma condensada chamada heterocromatina, e a forma dispersa denominada eucromatina. Para conhecer mais sobre essas categorias, clique nas abas a seguir.

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Eucromatina

Indica a cromatina ativa, ou seja, nela a informação genética do DNA pode ser reconhecida e processada. Alguns exemplos de células com eucromatina abundante são hepatócitos e neurônios, por apresentarem grande atividade metabólica.

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Heterocromatina

Predomina em células metabolicamente menos ativas, como linfócitos circulantes. •

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Predomina em células metabolicamente menos ativas, como linfócitos circulantes. Observe, na imagem abaixo, uma micrografia de secção do núcleo de um fibroblasto humano.

Figura 22 - Micrografia de secção do núcleo de um fibroblasto humano. Fonte: ALBERT et al., 2017, p. 184.

A cromatina, como visto, é um complexo formado pelo DNA associados a proteínas estruturais, que tem um comprimento total de aproximadamente 1,8 m, curiosamente 100.000 vezes maior que o diâmetro do próprio núcleo. Essa intrigante característica pode ser explicada pelo perfeito dobramento, e compactação, do DNA no núcleo das células.

Durante a divisão celular, a cromatina sofre compactações adicionais, originando os cromossomos. Cada espécie de seres eucarióticos tem um conjunto de cromossomos característicos, que, às vezes, podem variar em número e /ou forma. Na espécie humana, por exemplo, são normalmente contados 46 cromossomos.

Assista ao vídeo abaixo e conheça sobre os diferentes níveis de compactação do DNA.

https://cdnapisec.kaltura.com/p/1972831/sp/197283100/embedIframeJs/uiconf_id/30443981/partner_id /1972831?iframeembed=true&playerId=kaltura_player_1550516275&entry_id=1_god1n72b

A seguir, você estudará os nucleossomas. Fique atento!

Nucleossomas

As unidades estruturais da cromatina são representadas pelos nucleossomas, isto é, associações entre o DNA e as histonas (DNA “enrola-se” em torno de um núcleo da proteína), encontrados tanto na eucromatina como na heterocromatina. Essas estruturas representam o primeiro nível de dobramento da cromatina, o que pode encurtar o DNA em aproximadamente sete vezes em relação à molécula de DNA esticada. O núcleo do nucleossoma consiste em octâmeros histonas, onde são enroladas as moléculas de DNA.

VOCÊ SABIA?

O Projeto Genoma Humano foi concluído em 2003, após cerca de 13 anos de trabalho. Mas, mesmo antes, já havia preocupação de muitos profissionais com questões éticas envolvendo o assunto. O genoma humano abrange o DNA, que contém as informações genéticas armazenadas nos 46 cromossomos característicos da espécie. O genoma humano contém uma sequência de nucleotídeos de 2,85 bilhões de pares de bases, organizados em cerca de 23.000 genes codificadores de proteínas.

Para saber mais, acesse: <http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0102-

>.

Figura 23 - Os nucleossomas contêm o DNA enrolado ao redor de um centro de proteínas com oito moléculas de histonas.

Fonte: ALBERTS et al., 2017, p. 186.

A compactação gera nucleossomas adjacentes, separados por pequenos segmentos da fita de DNA a cada 2 nm. A extensa cadeia de nucleossomas é enrolada e gera uma fibrila de cromatina com 30 nm. Longos trechos de fibrilas de cromatina de 30 nm são ainda organizados em domínios em alça, os quais são ancorados em uma matriz de cromossomo ou matriz nuclear composta de proteínas não-histona. Na heterocromatina, as fibras da cromatina são compactadas e dobradas umas nas outras. Já na eucromatina, as fibrilas da cromatina são dispostas de forma mais dispersa.

Figura 24 - O empacotamento do DNA ocorre em vários níveis nos cromossomos. Fonte: ALBERTS et al., 2017, p. 187.

Dando sequência aos seus estudos, você verá outros aspectos da cromatina. Vamos lá?

Cromatina condensada origina os cromossomos?

Nas células em divisão, a cromatina vai sendo condensada e organizada em cromossomos. Cada cromossomo é formado por duas cromátides, estruturas unidas pelos centrômeros. Essa conformação em cromátides se deve à fase de síntese (S) que precede a divisão mitótica, na qual o DNA é replicado em antecipação. Nos cromossomos, cada extremidade é chamada de telômero, que encurtam a cada divisão celular.

Figura 25 - A estrutura da cromatina varia ao longo de um único cromossomo interfásico. Fonte: ALBERTS et al., 2017, p. 190.

Dando sequência aos seus estudos deste capítulo, a seguir, apresentaremos os ácidos nucleicos. Fique atento e amplie seus conhecimentos sobre esse tema.