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CAPÍTULO 3: ESTRUCTURA Y EXPRESIÓN GÉNICA
ma un desoxinucleótido. Hay cuatro desoxinucleótidos: desoxiadenosín monofosfato, desoxiguanosín monofosfato, desoxitimidín monofosfato y desoxicitidín monofosfato. La longitud de cada desoxinucleótido es 1/3 nm. La unión entre desoxinucleótidos para formar la cadena o hebra de DNA se realiza a través del PO43–, que se une al carbono 3 de la desoxirribosa siguiente, de modo que el PO43– une los carbonos 5 y 3 de las pentosas. Esto implica que cada cadena tiene una polaridad: en un extremo del doble helicoide queda el carbono 5 unido al fosfato, y en el otro extremo, queda libre, el carbono 3. Ambas cadenas se disponen en sentido contrario, esto es, son antiparalelas. En el doble helicoide las bases se disponen enfrentadas: A con T y C con G. Cada región del DNA que produce una molécula de RNA funcional se denomina gen. Cada gen puede tener unos 100 000 pares de bases (pb), aunque hay genes de hasta dos millones de pb. La totalidad de la información génica contenida en la cromatina se denomina genoma. El genoma humano es de unos 6 × 109 pares de bases.
enrolla el DNA, constituyendo el nucleosoma o unidad básica de la estructura de la cromatina (Fig. 3.3). La histona H1 (215 aminoácidos y 23 kDa) es muy heterogénea en la evolución; hay varios tipos diferentes en la misma célula. Cada H1 presenta una región globular central y dos extremos (carboxilo y amino). No se conoce el ensamblaje de las histonas H1 en la fibra de cromatina, pero son necesarias para el plegamiento helicoidal de ésta. Todas las histonas son proteínas básicas, pero la afinidad de la cromatina por los colorantes básicos se basa en que el DNA se encuentra en una elevada proporción (50% DNA, 50% histonas) y, como se ha dicho, rodeando las histonas. En menor proporción hay otras proteínas, principalmente proteínas ácidas del tipo fosfoproteínas, que son abundantes en la eucromatina. Las proteínas ácidas se caracterizan por su rápida velocidad de recambio (turnover) y porque se sintetizan durante todo el ciclo celular, a diferencia de las histonas que sólo se sintetizan en el período S. Las proteínas ácidas del núcleo mejor conocidas son la nucleoplasmina (29 kDa), que se une a las histonas H2A y H2B, y la proteína N1, que se une a las histonas H3 y H4. Otra proteína unida al DNA es el antígeno nuclear de proliferación, también denominado anillo Mcm, que es un trímero en forma de anillo de unos 3 nm de altura, con un diámetro exterior de 8 nm y un diámetro interior de 3.5 nm. Se desplaza a lo largo de la molécula de DNA interviniendo en su replicación, reparación y, posiblemente, recombinación (véase página 349). Otras proteínas que aparecen unidas al DNA son diversas enzimas como la DNA sintetasa, la nucleósido trifosfatasa y la histona-acetilasa (acetilasa de histonas). En el núcleo existen también proteínas ácidas no unidas ni al DNA ni al RNA, que se encuentran en el nucleoplasma, y se denominan residuales. Hay también enzimas relacionadas con el metabolismo de los ácidos nucleicos y proteínas reguladoras génicas.
PROTEÍNAS Las histonas son pequeñas proteínas con una proporción muy grande de aminoácidos cargados positivamente. Hay cinco histonas: la H1 y las cuatro histonas nucleosómicas, que son la H2A (129 aminoácidos y 14 kDa), la H2B (125 aminoácidos y 13.8 kDa), la H3 (135 aminoácidos y 15.3 kDa) y la H4 (102 aminoácidos y 11.3 kDa). La estructura de las histonas nucleosómicas se ha mantenido muy constante en la evolución, sobre todo la de las histonas H3 y la H4. Estas cuatro histonas se reúnen para dar lugar a un tetrámero, que forma un disco de unos 10 nm de diámetro y unos 5 nm de anchura. Dos tetrámeros se unen para formar un octámero, que mide unos 10 x 10 nm y alrededor del cual se
H2A
H2B
Histonas nucleosómicas
Figura 3.3. Estructura de la cadena de nucleosomas. Las histonas H2A, H2B, H3 y H4 forman octámeros, de unos 10 nm de diámetro, sobre los que se enrolla el doble helicoide de DNA formando los nucleosomas. La histona H1 une los nucleosomas para formar las fibras de cromatina de 25 nm.
Nucleosoma (octámero de histonas)
H3 H4
DNA
H1
Lazo internucleosómico