5.8 : Remodelação do Nucleossomo

Os nucleossomas são as unidades básicas de compactação da cromatina. Cada nucleossoma consiste em DNA ligado firmemente em torno de um núcleo de histonas, que torna o DNA inacessível a proteínas de ligação de DNA, como DNA polimerase e RNA polimerase. Por conseguinte, o problema fundamental é garantir o acesso ao DNA quando apropriado, apesar da estrutura compacta e protetora da cromatina.

Complexo de remodelação de nucleossomas

As células eucarióticas possuem enzimas especializadas chamadas enzimas de remodelação de nucleossomas dependentes de ATP. Estas enzimas ligam-se tanto às histonas como ao DNA enrolado e podem facilitar o deslizamento de nucleossomas - um processo onde o DNA é empurrado em relação ao núcleo de histonas, ou a substituição parcial ou completa do núcleo de histonas, alterando a composição de nucleossomas e afectando indiretamente o empacotamento da cromatina. Um dos complexos de remodelação mais conhecidos é o Swi/Snf, identificado originalmente em levedura.

Mecanismo de ação

Dois modelos são propostos para explicar o deslizamento de nucleossomas - Difusão por torção e Propagação de protuberância. Ambos os modelos sugerem que a distorção do DNA se propaga sobre a superfície do nucleossoma.

Modelo de difusão por torção

De acordo com este modelo, um único par de bases é transferido entre o DNA ligado e o DNA envolvido em torno do núcleo de histonas. Esta alteração de bases faz com que o DNA nucleossómico se torça ou destorça para acomodar o ganho/perda de pares de bases. O defeito da torção propaga-se então pelo nucleossoma de um segmento de DNA para o seguinte em um processo conhecido como o difusão por torção. Assim, o octâmero de histonas deslocar-se-ia juntamente com o DNA pelo tamanho da distorção.

Modelo de protuberância

De acordo com este modelo, o DNA da região de ligação desloca-se transitoriamente em torno do nucleossoma, criando uma protuberância. A protuberância viaja então ao redor da histona, criando ou rompendo as interações histona-DNA. Desta forma, o núcleo do nucleossoma desliza pela cadeia de DNA, expondo regiões de DNA para atividades genéticas.

Dada a complexidade do empacotamento da cromatina, ambos os modelos acima mencionados podem coexistir. No entanto, existem questões específicas que ambos os modelos não explicam, indicando que os processos reais podem ser ainda mais complexos. Por exemplo, como é a processividade alcançada durante o deslizamento? Como é que cada elemento do complexo de remodelação participa no processo? Como é que os remodeladores cooperam com as chaperonas histonas?

O remodelador de nucleossomas ATPase está envolvido em vários mecanismos genéticos, tais como expressão genética no desenvolvimento, transcrição rápida em resposta a estímulos ambientais, replicação do genoma, vigilância dos danos ao DNA, e reparação.

Defeitos no complexo de remodelação de nucleossomas têm uma vasta gama de consequências. Durante o desenvolvimento embrionário, falhas na remodelação de nucleossomas podem afectar a viabilidade, e causar defeitos morfológicos. Podem também provocar problemas na reparação do DNA, resultando em instabilidade do genoma e cancro.