DNA e regulação da cromatina

RKA21MC - Alô, alô, moçada! Tudo bem com vocês? Na aula de hoje, nós iremos aprender sobre como se dá o controle da expressão gênica do DNA e da cromatina. O controle da expressão genética pode acontecer durante qualquer um dos passos do processo, desde o início da transcrição até a modificação pós-traducional de uma proteína. A maquinaria celular tem essa habilidade: consegue regular diferentes passos do processo de expressão gênica. Ela é versátil e adaptável. Podemos pensar que a célula é tão eficiente que ela gasta energia somente para produzir as proteínas necessárias no momento correto, economizando energia, ou podemos dizer que a célula é bem preguiçosa e só quer gastar o mínimo de energia. Mas chega de blablablá. Lá vamos nós entender sobre expressão gênica e sobre a regulação genética do DNA e da cromatina. Vamos falar sobre a estrutura do DNA. O DNA fica armazenado na forma de cromatina, também chamado de DNA superenovelado. A cromatina é constituída de DNA em proteínas histonas e proteínas não histonas. A unidade básica da cromatina é chamada de nucleossomo, constituída por 146 pares de bases de DNA dupla fita que ficam enrolados sobre um cerne de oito histonas. Existem quatro histonas diferentes nessa estrutura que você deve conhecer: H2A, H2B, H3 e H4, que são apenas os nomes dados a essas proteínas. As histonas podem ser modificadas por acetilação na sua cauda aminoterminal, por uma enzima chamada de histona acetiltransferase. Podemos abreviá-la apenas como HAT. Essa modificação é do tipo reversível e é controlada por outra enzima que remove o grupo acetil, que é chamada de histona deacetilase, ou abreviada como HDAC. A acetilação das histonas resulta no desenovelamento da estrutura da cromatina, permitindo que fique acessível a maquinaria de transcrição para a a expressão de genes. Por outro lado, a deacetilação das histonas resulta na condensação, ou maior compactação, da estrutura da cromatina, impedindo a transcrição desses genes. Quando essas modificações que regulam a expressão genética são herdadas, nós chamamos de regulação epigenética. Por isso, quando você pensa em inspiração gênica e DNA, pode pensar que o DNA pode ter dois aspectos: o altamente enovelado, com DNA transcricionalmente nativo, também chamado de heterocromatina, e um outro menos enovelado, com DNA transcricionalmente ativo, chamado de eucromatina. Eu gosto de imaginar que a heterocromatina é muito densa e está hibernando. Ambas as palavras, heterocromatina e hibernando, começam com "H", igual aos ursos que ficam dormindo em suas tocas durante o inverno. Já a eucromatina está esperando com braços abertos a maquinaria de transcrição para expressar seus genes, então relacione eucromatina, com a letra "E", e expressar seus genes, que também começa com a letra "E". Assim fica mais fácil, né? Podemos ver com frequência a desacetilação de histona combinada com outro tipo de mecanismo regular de DNA, chamado de metilação do DNA, onde ocorre um processo de silenciamento genético. É um jeito mais permanente de bloquear a transcrição de genes. A metilação do DNA é a adição de um grupo metil, que é um carbono com três hidrogênios na citosina, um dos nucleotídeos do DNA, por uma enzima chamada de metiltransferase. Isso ocorre normalmente em sequências ricas em citosinas, chamadas de ilhas CPG. Não se esqueça que citosina pareia com guanina, e é por isso que se chamam Ilhas CPG. A metilação de DNA altera estavelmente a expressão de genes que acontece no momento em que as células estão se dividindo e diferenciando a partir de células-tronco embrionárias em tecidos específicos. Assim, esse é um passo essencial para o desenvolvimento normal e está associado com outros processos como imprinting genômico e inativação do cromossomo x, que iremos discutir mais pra frente. A metilação de DNA de forma aberrante tem sido relacionada com o desenvolvimento de câncer, por isso podemos ver como a regulação correta da metilação do DNA é um mecanismo regulatório crítico para as nossas células. A metilação pode afetar a transcrição dos genes de duas maneiras: Primeiro, a metilação do DNA pode impedir fisicamente que a maquinaria de transcrição se ligue no gene. A outra maneira, e provavelmente mais importante, é que o DNA metilado pode ligar-se em proteínas chamadas de proteínas com domínio ligante CPG metilado, também conhecida como MBDS. Essas proteínas podem, por sua vez, recrutar outras proteínas até o lócus, ou região específica no cromossomo, alguns genes como histonas deacetilases e outras proteínas remodeladoras de cromatina, resultando na modificação das histonas, formando heterocromatina inativada e condensada, que está basicamente silenciada transcricionalmente. Ufa! Nossa, quanta coisa importante vimos hoje! Espero que você tenha compreendido o tema de hoje sobre regulação do DNA e cromatina. Bons estudos e até a próxima aula!