CROMATINA E CROMOSOMI - bgbunict.it MEDICINA/3 Cromatina_Cromosomi... · due coppie di 23 Cromosomi di cui 22 Autosomi e 1 di Cromosomi sessuali (cellule diploidi). Unica eccezione

••CROMATINACROMATINA

•• E E

••CROMOSOMICROMOSOMIYou created this PDF from an application that is not licensed to print to novaPDF printer (http://www.novapdf.com)

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…UNA…UNA SCALA SCALA DIDI GRANDEZZE (GRANDEZZE (E. coliE. coli))

4,64 Mb4,64 Mb

RNA + proteine RNA + proteine HistonHiston--likelike+ + DNADNA

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• TTCAGGAAATGACCCCTTTGCCCCGTCTGAAGGTAGTGCAGAGGCTGCACCTGAGCTGGACCTCTTTGCAATGAAGCCACCTGAGACCAGTGTTCCTGTAGTTACCCCTACAGCTAGCACAGCCCCTCCGGTTCCCGCAACTGCTCCTTCTCCTGCTCCTGCCGTTGCAGCTGCTGCTGCTGCCACTACTGCTGCCACCGCCGCTGCCACCACCACTACCACCACCTCCGCTGCCACCGCCACCACTGCTCCTCCTGCTCTAGATATCTTTGGTGATTTATTTGAGTCCACTCCTGAAGTTGCTGCAGCGCCTAAGCCAGATGCTGCTCCTAGCATAGACCTGTTTAGTACAGATGCTTTCTCCTCTCCACCACAAGGGGCCTCTCCTGTGCCTGAGAGTTCTCTCACTGCTGACCTCTTATCTGTGGATGCATTTGCAGCACCATCTCCTGCAACCACTGCCTCGCCAGCAAAGGTGGATTCTTCAGGTGTCATAGACCTTTTTGGGGATGCATTTGGAAGTAGCGCTTCTGAACCCCAACCTGCATCTCAGGCTGCTTCTAGTTCATCAGCATCGGCAGACCTACTAGCTGGATTTGGGGGTTCTTTCATGGCGCCTTCCCCATCTCCAGTGACTCCAGCTCAGAATAACCTGCTACAGCCCAATTTTGAGGCAGCTTTTGGGACAACGCCTTCAACTTCCAGCAGCAGCTCCTTTGATCCATCAGTGTTTGATGGTCTAGGTGATCTTTTGATGCCAACCATGGCACCAGCTGGGCAGCCTGCACCTGTCTCAATGGTACCACCCAGTCCTGCAATGGCAGCCAGCAAAGCCCTTGGAAGTGATCTTGATTCATCTCTTGCCAGCTTAGTAGGCAATCTTGGAATTTCTGGTACCACAACAAAAAAGGGAGATCTTCAGTGGAATGCTGGAGAGAAAAAGTTGACTGGTGGAGCCAACTGGCAGCCTAAAGTAGCTCCAGCAACCTGGTCAGCAGGCGTTCCACCAAGTGCACCTTTGCAAGGAGCTGTACCTCCAACCAGTTCAGTTCCTCCTGTTGCCGGGGCCCCATCGGTTGGACAACCTGGAGCAGGATTTGGAATGCCTCCTGCTGGGACAGGCATGCCCATGATGCCTCAGCAGCCGGTCATGTTTGCACAGCCCATGATGAGGCCCCCCTTTGGAGCTGCCGCTGTACCTGGCACGCAGCTTTCTCCAAGCCCTACACCTGCCAGTCAGAGTCCCAAGAAACCTCCAGCAAAGGACCCATTAGCGGATCTTAACATCAAGGATTTCTTGTAAACAATTTAAGCTGCAATATTTGTGACTGAATAGGAAAATAAATGAGTTTGGAGACTTCAAATAAGATTGATGCTGAGTTTCAAAGGGAGCCACCAGTACCAAACCCAATACTTACTCATAACTTCTCTTCCAAAATGTGTAACACAGCCGTGAAAGTGAACATTAGGAATATGTACTACCTTAGCTGTTATCCCTACTCTTGAAATTGTAGTGTATTTGGATTATTTGTGTATTGTACGATGTAAACAATGAATGGATGTTACTGATGCCGTTAGTGCTTTTTTGGACTTCACCTGAGGACAGATGATGCAGCTGTTGTGTGGCGAGCTATTTGGAAAGACGTCTGTGTTTTTGAAGGTTTCAATGTACATATAACTTTTGAACAAACCCCAAACTCTTCCCATAAATTATCTTTTCTTCTGTATCTCTGTTACAAGCGTAGTGTGATAATACCAGATAATAAGGAAAACACTCATAAATATACAAAACTTTTTCAGTGTGGAGTACATTTTTCCAATCACAGGAACTTCAACTGTTGTGAGAAATGTTTATTTTTGTGGCACTGTATATGTTAAGAAATTTTATTTTAAAAAATATAAAGGTTAACGTCCATAATAAATACTTCTCTTTGAAGCTACCTTATCAAGAACGAAAAATCGTATGGGAAGAATCCCCTATTTATCACTGCTATATTAAAATATATATATTTTAATTATATTTGACAGGTTTTGCATCTAAATTGACCTATTTATTCATTCTTGATTAAATGCACTGAAAAGTAAAGGGTCTGTTTGTGTCATGTTCATGAAAATGCGGTTAGAGAGGTGCTATTCAAGTGATTCTGAAGGCACCCCAAGGTATATCTGTAATTTAAAGATTACTGCAAATATCTTTACTTTACTGTGGGTTTTTAGTACATCTGTTAATTTAGTGTTTCTTTGTGTGTTTTGTAGACTAGTGTTCTTCCATCCTTCAACTGAGCTCAAAGTAGGTTTTGTTGTAACATTGTGATTAGGATTTAAACTAATTCAGAGAATTGTATCTTTTACTGTACATACTGTATTCTTTAAGTTTTAATTTGTTGTCATACTGTCTGTGCTGATGGCTTGGCTTAAGATTTTGATGCATAAATGAGGTCACTGTTGATCAGTGTTGCTAGTAGCTTGGCAGCTCTTCATAAAAGCATATTGGGTTGGAAAGGTGTTTGCCTATTTTTCAAATTATTTAATAGATGTATGGTACCATTTAAAAGTGGTTGTATCTGAATTTACTGTGGGGATAACATACACTGTAATGGGGAAAAATTACCTAAAACCAATTTCAAAATGGCTTTCTTTGTATTTCAGTTTAAAAACCCAGTGCATGTACGCCCTCTGAGATGCAATAAACACCTTGAACAAAG

3*109

150*106

1-5*106

…UNA…UNA SCALA SCALA DIDI GRANDEZZE (GRANDEZZE (H. sapiensH. sapiens))= ca. 1,7 mt.

(devono rientrare in unospazio ristretto di 5 um)



La cromatina

La cromatina è una costruzione sovramolecolare costituita

dalle molecole di DNA genomicoe

da due diverse classi di proteine



Le proteine della cromatina sono:

• Gli istoni

• Proteine non istoniche





Gli istoniGli istoni• Sono presenti nel nucleo in quantità

pressochè uguale a quella del DNA

• Sono proteine ricche di carica elettrica

positiva perché ricche di aminoacidi basici

(lisina e arginina)

• Possono essere suddivise in 2 classi



Classi di istoniClassi di istoni

Classe 1: H2A – H2B – H3 – H4(Formano strutture ottameriche –rocchetti intorno ai quali

si avvolge il DNA- che permettono la prima fase di

compattamento: “collana di perle”)

Classe 2: H1

NOTA: Gli Istoni H2A – H2B – H3 – H4 sono tra le proteine più

conservate dal punto di vista evolutivo: la loro sequenza aminoacidica è

estremamente simile in tutti gli esseri viventi



I I nucleosominucleosomiI I nucleosominucleosomi sono l’unità fondamentale dellasono l’unità fondamentale della

cromatina. cromatina.

Tipicamente un Tipicamente un nucleosomanucleosoma è costituito da un è costituito da un corecore di di

istoni (istoni (ottameroottamero composto da due tetrameri, ciascunocomposto da due tetrameri, ciascuno

dei quali costituito dagli istoni H2A, H2B, H3 ed H4).dei quali costituito dagli istoni H2A, H2B, H3 ed H4).

intorno al quale si avvolge il DNA per circa 146 intorno al quale si avvolge il DNA per circa 146 bpbp..









L’organizzazione base della cromatina è una struttura a collana di perle

Un segmento di DNA della lunghezza di 140 bp si avvolge attorno ad ogni ottamero di istoni (la

perla), formandovi circa due giri che aderiscono stabilmente alla superficie dell’ottamero

mediante legami ionici



La molecola di DNA (il filo) si estende con continuità per tutta la sua lunghezza da un

nucleosoma all’altro, lasciando tra loro un tratto di collegamento di circa 60 bp (DNA DNA linkerlinker)



La presenza dell’istone H1 dà origine ad

una struttura più compatta di 30nm

(Fibra di 30 nm)



ISTONI + DNA + ISTONI + DNA + PROT. NON ISTONICHE =PROT. NON ISTONICHE =CROMATINACROMATINA. [NOTA: GLI. [NOTA: GLI

ISTONI, OLTRE A ISTONI, OLTRE A NEUTRALIZ=NEUTRALIZ=ZARE LE CARICHE NEGATIVE ZARE LE CARICHE NEGATIVE

DEL DNA DEL DNA –– COSA CHE PERMETTECOSA CHE PERMETTEA DIVERSE MOLECOLE A DIVERSE MOLECOLE DIDIDNA ADDOSSATE L’UNA DNA ADDOSSATE L’UNA

ALL’ALTRA ALL’ALTRA DIDI NON RESPINGERSINON RESPINGERSI--SONO LE PROTEINESONO LE PROTEINE

RESPONSABILI DEL GRADO RESPONSABILI DEL GRADO DIDICOMPATTAMENTO DELLA COMPATTAMENTO DELLA

CROMATINA STESSACROMATINA STESSA



eucromatina: meno condensata e corrisponde a zone in cui viè un'intensa attività di trascrizione per la sintesi proteica(ossia di copiatura delle molecole di DNA in molecole di RNAmessaggero, mRNA)eterocromatina: più condensata, non presenta attività ditrascrizione.





L’L’eucromatinaeucromatina è sempre attiva da un punto di è sempre attiva da un punto di

vista vista trascrizionaletrascrizionale..

L’L’eterocromatinaeterocromatina si distingue in:si distingue in:

I.I. CostitutivaCostitutiva (resta sempre allo stato di (resta sempre allo stato di

massimo compattamento in tutte le cellule, massimo compattamento in tutte le cellule,

non viene mai trascritta);non viene mai trascritta);

II.II. FacoltativaFacoltativa (viene inattivata in modo specifico (viene inattivata in modo specifico

in alcune fasi della vita dell’organismo)in alcune fasi della vita dell’organismo)



Le differenze strutturali tra i due tipi di Le differenze strutturali tra i due tipi di

cromatina possono essere imputate acromatina possono essere imputate a::

A.A. Una diversa interazione tra il DNA Una diversa interazione tra il DNA linkerlinker e e

l’istone H1;l’istone H1;

B.B. Un diverso stato di acetilazione degli istoni;Un diverso stato di acetilazione degli istoni;

C.C. Un diverso stato di fosforilazione che interessa Un diverso stato di fosforilazione che interessa

in particolare l’istone H2B;in particolare l’istone H2B;

D.D. Metilazione degli istoni;Metilazione degli istoni;

E.E. UbiquitinazioneUbiquitinazione o o sumolazionesumolazione degli istonidegli istoni



(In particolare(In particolareiperacetilazioneiperacetilazionea livello dellea livello delle

Lisine)Lisine)

RIMODELLAMENTO DELLA CROMATINA (1)RIMODELLAMENTO DELLA CROMATINA (1)



Si definisce Si definisce cromosomacromosoma una struttura una struttura

molto compatta e colorabile,molto compatta e colorabile,

visibile al microscopio ottico durante la visibile al microscopio ottico durante la

divisione cellulare, in particolaredivisione cellulare, in particolare

durante la metafase, quando viene durante la metafase, quando viene

raggiunto il massimo livello di raggiunto il massimo livello di

compattamento della cromatina (spessore compattamento della cromatina (spessore

di circa 1400 di circa 1400 nmnm))



Braccio corto (p)

Braccio lungo (q)

I cromosomi sono I cromosomi sono dicromatidicidicromatidici, fatti da , fatti da 2 cromatidi fratelli2 cromatidi fratelli (duplicati in (duplicati in

fase S), associati a livello del centromero.fase S), associati a livello del centromero.

Le proteine Le proteine centromerichecentromeriche che tengono uniti tra di loro i cromatidi fratelli che tengono uniti tra di loro i cromatidi fratelli

prendono il nome di prendono il nome di coesinecoesine..



NellaNella Specie Specie UmanaUmana Il Il CorredoCorredo CromosomicoCromosomico è è paripari a 46. a 46.

CromosomiCromosomi OmologhiOmologhi: : NellaNella specie specie umanaumana sonosono presentipresenti due due copiecopie per per ciascunciascun

cromosomacromosoma, , pertantopertanto ii 46 46 cromosomicromosomi corrispondonocorrispondono a 23 a 23 coppiecoppie. .

L'UltimaL'Ultima coppiacoppia didi CromosomiCromosomi (23) (23) CromosomiCromosomi SessualiSessuali, , determinadetermina ilil sessosesso

dell'Individuodell'Individuo. La . La coppiacoppia XX XX determinadetermina la la femminafemmina, , mentrementre la la coppiacoppia XY XY

determinadetermina ilil maschiomaschio. .

I Cromosomi non sessuali, sono detti Autosomi. I Cromosomi non sessuali, sono detti Autosomi.



Tutte le cellule dell'organismo Umano contengono quindi 46 cromosomi, divisi in

due coppie di 23 Cromosomi di cui 22 Autosomi e 1 di Cromosomi sessuali (cellule

diploidi). Unica eccezione le cellule gonadiche (ovociti e spermatozoi) dette

cellule aploidi che invece contengono solo 23 cromosomi singoli e non in coppia. In

particolare ciascun Ovocita ha 22 autosomi ed 1 solo cromosoma sessuale che è

sempre X. Mentre Lo spermatozoo, ha 22 autosomi ed un solo cromosoma

sessuale che può essere o X o Y. Questo spiega perchè il sesso del nascituro è

determinato dal maschio.





Il cariotipo di una cellula eucariota è dato dal numero e dalla morfologia dei suoi

cromosomi.



La posizione del centromero permette di classificare i cromosomi in 4 tipi:

acrocentrici: centromero in posizione terminale (A)

telocentrici: centromero in posizione subterminale (B)

submetacentrici: centromero in posizione submediana (C)

metacentrici: centromero in posizione mediana (D)





Organism estimated size estimated gene number

average gene density

chromosomenumber

Homo sapiens(human) 3000 million bases ~20,000-25,000

1 gene per 100,000 bases 46

Rattus norvegicus (rat) 2,750 million bases ~30,000 1 gene per 100,000 bases 42

Mus musculus (mouse) 2500 million bases ~30,000 1 gene per 100,000 bases 40

Drosophila melanogaster(fruit fly) 180 million bases 13,600 1 gene per 9,000

bases 8

Arabidopsis thaliana(plant) 125 million bases 25,500 1 gene per 4000 bases 5

Caenorhabditis elegans(roundworm) 97 million bases 19,100 1 gene per 5000 bases 6

Saccharomyces cerevisiae(yeast)

12 million bases 6300 1 gene per 2000 bases 16

Escherichia coli(bacteria) 4.7 million bases 3200 1 gene per 1400 bases 1

H. influenzae (bacteria) 1.8 million bases 1700 1 gene per 1000 bases 1

Human immunodeficiencyvirus (HIV) 9700 9 1 gene per 1000 bases



PROGETTI GENOMAPROGETTI GENOMA



IL GENOMA È FATTO SOLO IL GENOMA È FATTO SOLO DIDI GENI?GENI?

~20%~20% ~80%~80%

~6%~6% ~94%~94%(1,2% del genoma totale)(1,2% del genoma totale) 18,8% del genoma totale)18,8% del genoma totale)

~80%~80% ~20%~20%(64% del genoma totale)(64% del genoma totale) (16% del genoma totale)(16% del genoma totale)



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