Cada cromosoma contiene una molecula de ADN, lo que equivale casi 6000 millones de pares de bases. Los cromosomas contienen fibras de cromatina.

Cromatina

El termino cromatina significa “hebras teñidas” debido a que se tiñe con colorantes determinados. La cromatina es un conjunto de ADN y proteínas tanto histonas como no histonas que se encuentra en el nucleo de la celula.

Tipos de cromátina

HETEROCROMATINA

Al concluir la mitosis la mayor parte de la cromatina enrollada en los cromosomas se dispersa para volver a un estado disperso y difuso característico de la interfase. sin embargo aproximadamente un 10% permanece condensado y compacto. Esta se denomina heterocromatica.

CONSTITUTIVA

La heterocromatina constitutiva es la cromatina que permanece en estado compacto en todas las células y en todo momento. Contiene secuencias de ADN altamente repetitivas y silenciosas es decir no codificantes

FACULTATIVA

La heterocromatina facultativa es una cromatina que se inactiva y se mantiene condensada durante ciertas fases de la vida.

Por ejemplo la cromatina que conforma el cromosoma X en el sexo femenino. Puesto que las células de las hembras tienen un par de cromosomas X, uno de ellos permanece condensado en una especie de grumo denominado Corpusculo de Barr, con el fin de garantizar que células masculinas y femeninas sinteticen cantidades equivalentes de productos que se codifican por genes del X. sin embargo, este se reactiva en las células germinales antes de la meiosis a diferencia de la inactivación que sucede en las células de la gástrula.

EUCROMATINA

La eucromatina es la cromatina que al finalizar la mitosis vuelve a descondensarse y volver a su estado disperso y difuso dentro del nucleo celular. Esta contiene las secuencias utiles que codifican proteínas.

PROTEINAS HISTONAS

Son proteínas básicas que solo se encuentran en células eucariotas. Ricas en aminoácidos básicos lisina y arginina que se diversifican por modificaciones de los aminoácidos. Se sintetizan durante la fase S del ciclo celular. Pueden ser hidrofobicas o hidrofilicas depende de que aminoácidos posean en los extremos. Las partes mas hidrofobicas son las partes no cargadas están en el centro

lo que las mantiene agregadas mientras que las bases básicas polares están al exterior donde las partes positivas e hidrofilicas se unen al grupo forfato del ADN

Existen cinco tipos principales de histonas, H1, H2A, H2B, H3, H4. Presentes en grandes cantidades aproximadamente 30 millones de moléculas de la histona H1 y casi 60 millones de moléculas de los cuatro tipos restantes.

PROTEINAS NO HISTONAS

Son numerosas proteínas reguladoras enzimáticas que ayudan en el empaquetamiento capaces de actuar sobre la topología del ADN, ya sea enredándolo para permitir que se almacene de manera más compacta o desenredándolo para que controle la síntesis de proteínas y para facilitar la replicación del mismo. La mas principal es la topoisomerasa

TOPOISOMERASA

Son enzimas que rompen y reconectan las cadenas. Importantes pues desenrollan el ADN para su duplicación y trascripcion. La topoisomerasa II separa las cromatidas en la mitosis. También inicia la compactación del cromosoma, debido a que junto con la activación de otras proteínas conducen a la fosforilacion de las histonas lo que causa que atraigan al ADN y la posterior compactación.

EMPAQUETAMIENTO DEL GENOMA

El ADN hidratado que se encuentra al interior del nucleo puede medir casi dos metro si se lo extendiera completamente. Para distribuirlo equitativamente durante la división celular se necesita que este se organize en los cromosomas, pero antes de ello pasa por diferentes niveles de organización.

En 1974 Roger Kornberg, describió al nucleosoma que es el primer nivel de organización de la cromatina. Las evidencias que usó Kornberg para ello fueron:

1.- La cromatina contiene aproximadamente el mismo número de moléculas de histonas H2A, H2B, H3 y H4 y no más de la mitad de H1.

2.- La cristalografía de rayos X indica que en la cromatina existe una estructura regular que se repite cada 100 Å sobre la fibra. Este mismo patrón se observa cuando ADN purificado se mezcla con cantidades equimolares de histonas, excepto H1.

3.- Micrografías electrónicas de la cromatina revelaron que consiste de partículas de aproximadamente 100 Å de diámetro conectadas a partir de ADN desnudo (como un collar de cuentas) y son aparentemente las responsables del patrón de rayos X.

4.- Controlando el tiempo de digestión de la cromatina con la nucleasa micrococal, (que rompe la doble hebra del ADN), obtuvo diferentes estructuras como monómeros dimeros trimeros y tetrámeros.

5.- Experimentos de entrecruzamiento, indican que las histonas H3 y H4 se asocian paa formar el heterotetrámero (H3)2(H4)2

Esto le llevo a concluir el siguiente modelo de empaquetamiento del genoma que es generalmente el mas aceptado.

NUCLEOSOMAS

Es el menor nivel de organización, este empaquetamiento depende de las histonas. Cada nucleosoma tiene una particula central que tiene 146 pares bases de superhelices de ADN, enrolladas dos veces alrededor de ocho moléculas de histonas.

Estas ocho moléculas de histonas son un complejo central formado por dos moléculas de H21, H2B, H3 Y H4. Las partes mas hidrofobicas y no cargadas se ubican hacia el centro, mientras que las partes básicas polares de dirigen hacia el exterior. Estas ubicadas hacia el exterior se fosforilan, es decir interactúan con grupos fosfato del ADN, los cuales son negativamente cargados. esto ocasiona que la hélice de ADN de dos vueltas alrededor del octamero, reduciendo casi 1/6 de la longuitud

COLLAR DE CUENTAS

Es el siguiente nivel de organización, interviene la histona H1, la cual se ubica por fuera del octamero de histonas e interactua con los nucleosomas vecinos formando asi una configuración similar a un collar de cuentas.

FIBRAS DE 30 NANOMETROS

Son fibras de 30 nanometros en forma de solenoide que constituyen el siguiente nivel de organización. Es una estructura enrollada con aproximadamente 6 nucleosomas por cada giro. Un micrómetro de esta fibra corresponde a 40 micrometros de ADN.

DOMINIOS EN ASA O BUCLE

El siguiente nivel ocurre cuando los solenoides se organizan en una serie de asas superenrolladas que pueden contener hasta 150 kilobases de ADN. Aquí interactua también la topoisomerasa II proteína no histonas que causa este superenrollamiento.

CROMOSOMAS METAFASICOS

Los dominios en asa se enrollan formando ramilletes con sus dominios vecinos y se condensan hasta formar los cromosomas metafasicos que son el ultimo y mayor grado de empaquetamiento.

Un micrómetro de longuitud de un cromosoma contiene casi un centímetro de ADN.

ESTRUCTURA DEL CROMOSOMA

CENTROMERO

El centrómero es la constricción primaria que utilizando tinciones tradicionales aparece menos teñida que el resto del cromosoma. Contiene heterocromatina constitutiva. Une las cromatidas hermanas.

Es la zona por la que el cromosoma interacciona con las fibras del huso acromático desde profase hasta anafase, tanto en mitosis como en meiosis, y es responsable de realizar y regular los movimientos cromosómicos que tienen lugar durante estas fases además de ser sitio de enlace para proteínas especificas.

Durante la división celular, una estructura proteica llamada cinetocoro se situa en la superficie externa del centromero en polos opuestos .El cinetocoro contiene una placa interna y otra externa electrónicamente densas. La externa contiene material fibroso que se une a las proteínas motoras que mueven los cromosomas por parte de los microtubulos mientras la placa interna es fija a la heterocromatina centromerica del cromosoma.

TELOMERO

Los telómeros son los extremos de los cromosomas. Son regiones de ADN no codificante, altamente repetitivas, cuya función principal es la estabilidad estructural de los cromosomas protegiendo de necleasas y otras sustancias desestabilizadoras

Existe un acortamiento progresivo de los telomeros lo que causa envejecimiento y por ultimo la apoptosis de la celula. Esto los convierte en reguladores del tiempo de vida de las células asi como la limitación de sus divisiones celulares

Poseen secuencias especificas repetidas miles de veces

5’ TTAGGGTTAGGTTAGGG 3’

3’AATCCCAATCCCATCCC 5’

Puesto que sino se reconocen estas secuencias de nucleótidos al final del cromosoma se asume que existió una ruptura y se manda a reparar la cadena.

La cadena rica en G tiene un desnivel con la otra cadena pues esta se extiende 12 a 15 nucleotidos mas lo que forma un apéndice en una sola cadena donde suelen enlazarse proteínas especificas de los telomeros.

TELOMERASA

Es una transcriptasa reversa que ensambla ADN a partir de ARN. Es una enzima poco común presente en células cancerigenas, que se ubica en el apéndice de la cadena rica en G y le produce un alargamiento. Luego esta se trasloca y le produce otro alargamiento. Esta enzima vuelve prácticamente inmortal a la celula pues los telomeros de sus cromosomas no se acortan por tanto no envejecen o mueren. Sin embargo esto produce un proceso descontrolado lo que origina una proliferación descontrolada de células y entonces tumores.

CROMATIDAS