Sobre a Forma dos Cromossomos

Pesquisadores da UAB (Espanha) descobriram que a estrutura multilaminar da cromatina explica a capacidade de autorreparação dos cromossomos após estiramentos e dobramentos durante a divisão celular

Em um artigo publicado no Journal of the Royal Society Interface, pesquisadores da Universidade Autônoma de Barcelona (UAB) encontraram a solução para uma questão fundamental da biologia estrutural: Por que os cromossomos metafásicos têm a sua forma característica de cilindros alongados?
A solução proposta é consistente com a estrutura da cromatina metafásica e as propriedades nanomecânicas da cromatina e dos cromossomos. Esta é uma pesquisa feita na interface entre a biologia (o estudo da estrutura de ordem superior da cromatina) e a física (para a análise de estruturas supramoleculares e nanomateriais).
"Esta abordagem vai além das capacidades de biologia estrutural atual com base em cristalografia de raios-X, permitindo o estudo de um grande complexo supramolecular que não pode ser cristalizado", diz o pesquisador de Biociências do Departamento de Bioquímica e Biologia Molecular da UAB, Joan-Ramon Daban, autor do estudo.
Estudos anteriores de microscopia realizados por pesquisadores do Laboratório de Cromatina liderados pelo professor Daban, mostraram que, durante a divisão celular, os fios de cromatina são pregueados e formam estruturas multilamelares. Esta descoberta levou ao modelo das chapas finas, no qual, foi proposto que os cromossomos condensados ​​são compostos de várias camadas empilhadas de cromatina orientadas perpendicularmente ao eixo do cromossomo. 
As medições realizadas pelos especialistas demostram que os cromossomos de diferentes espécies de plantas e animais têm grandes diferenças no tamanho (que depende da quantidade de DNA que contêm), mas em todos os casos, os cilindros de cromossomas são alongados possuindo proporções relativamente semelhantes ( o comprimento é cerca de 13 vezes o diâmetro).
Este estudo demonstra que é possível explicar essa morfologia, considerando que os cromossomos são estruturas auto-organizadas formadas por camadas empilhadas de cromatina com diferentes energias de interações nucleossomos-nucleossomos em diferentes regiões. Nucleossomos na superfície do cromossomos são menos estabilizado por interações atrativas com outros nucleossomos e isto gera um potencial que desestabiliza a superfície da estrutura.
Os cromossomos são cilindros com uma superfície lisa porque esta morfologia tem uma energia superficial inferior do que estruturas com superfícies irregulares. A quebra de simetria causada pelos diferentes valores da energia superficial nos telômeros e a superfície lateral explica a estrutura alongada dos referidos cromossomos.
Os resultados obtidos por outros autores em estudos de nanomecânica do estiramento de cromatina e cromossomos têm sido usados ​​para validar a estrutura supramolecular proposto. Demonstrou-se quantitativamente que as interações entre as camadas de cromatina internucleossômica pode justificar o trabalho necessário para o alongamento elástico do cromossomo. 
Pode-se considerar que os cromossomos são hidrogéis com uma organização de cristal líquido lamelar. Estes hidrogéis possuem propriedades elásticas excepcionais, porque além das ligações covalentes do esqueleto de DNA, têm interações iónicas atrativas entre os nucleossomos, as quais podem ser regeneradas quando o cromossomo é deformado. Esta capacidade de auto-reparo foi observado em outros estudos de nanotecnologia de hidrogéis estabilizados por interações iônicas. Na célula, isso pode ser útil para a manutenção da integridade dos cromossomos durante a mitose.

Para saber mais: 

Joan-Ramon Daban (2014) "The energy components of stacked chromatin layers explain the morphology, dimensions, and mechanical properties of metaphase chromosomes". J. R. Soc. Interface 11: 20131043.http://dx.doi.org/10.1098/rsif.2013.1043

Comentários

  1. A pesquisa responde uma questão que já era antiga que é o por que dos cromossomos tem aquela estrutura cilíndrica e alongada e de fato, eles conseguiram responder com uma boa explicação envolvendo todo um estudo que foi além da biologia, levando em consideração a física, a mecânica a nanotecnologia e tudo isso permitiu uma resposta forte sobre a forma dos cromossomos.
    A mecânica de como interagem entre si, a nanotecnologia que permitiu ver que eles se reparam a uma forma padrão se forem deformados, a física explicando o por que de eles se alongarem. Tudo isso, nos faz entender realmente o por de eles terem essa forma que nós conhecemos. Não é um mero acaso, e o estudo realizado pela UAB mostra isso com clareza.

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