O núcleo

Resumo

O núcleo é delimitado do citoplasma por um sistema membranar denominado involucro nuclear. No núcleo encontra-se o património genético da célula, sob a forma de moléculas de DNA que e rigorosamente replicada aquando da divisão celular. Mas este é muito mais do que um compartimento onde a célula replica e armazena o seu genoma pois para os genes serem activos têm que ser expressos. Esta informação é necessária em a todos os organitos da célula e por isso o núcleo possui canais que permitem o transporte de macromoléculas, moléculas mais simples e iões, entre o núcleo e o citoplasma – os complexos poro nuclear (NPC). A organização intranuclear da cromatina pode favorecer interacções, de forma dinâmica, entre diferentes domínios. Há evidências de que esta pode-se mover no interior do núcleo podendo este movimento ter repercussões funcionais. É exemplo disto as comuns associações cromatínicas e as modificações transcricionais associadas. Estas interacções são muito importantes para o organismo humano, sendo que a falta de imprinting de um locus do cromossoma 15 e a resultante síndrome de Prader-Willi estão directamente relacionadas com este fenómeno.

Palavras-Chave

Centrómeros, Cromocentros, DNA, Domínio, Eucromatina, Heterocromatina, Histonas, Imprinting Center, Interfase, Invólucro nuclear, Lâmina nuclear, Loci, Nucléolo, Poros nucleares, Transcrição, Repressão transcricional, RNA, Síndrome de Prader-Willi, Somatropina

1. Introdução

Existe uma diferença significativa entre as células procarióticas, e eucarióticas: a existência, nestas ultimas, de um compartimento próprio, que irá individualizar o DNA dos restantes organelos e compartimentos celulares. A esta estrutura, denominamos núcleo. A presença de núcleo nas células eucarióticas distingue-as das procarióticas.

O núcleo constitui o centro de controlo celular. É a estrutura que contém o DNA da célula, e na qual decorrem os processos de replicação de DNA durante a interfase, antes da divisão celular (mitose) e da transcrição dos diferentes tipos de RNA, para posterior uso na síntese proteica.

2. Estrutura Nuclear

2.1 Invólucro nuclear, lâmina nuclear e complexos de poros nucleares

O núcleo está delimitado pelo invólucro nuclear, que separa os seus componentes dos componentes citoplasmáticos, conferindo individualidade ao núcleo como organito celular.

O invólucro nuclear compreende três estruturas base: uma membrana nuclear, a lâmina nuclear e os poros nucleares. A membrana nuclear envolve o núcleo, e funciona como um sistema de membranas concêntricas: a membrana nuclear externa, composta por uma camada externa que está em continuidade com o retículo endoplasmático (funcionalmente semelhantes) e uma membrana nuclear interna voltada para o nucleoplasma com uma composição proteica específica. As membranas estão unidas em pontos onde os complexos de poros nucleares (NPCs) estão presentes. Os NPC são os únicos canais através dos quais há transporte de pequenas moléculas polares e até macromoléculas, entre o núcleo e o citoplasma.[15]

A membrana interna está ainda associada a uma rede fibrosa, de aspeto geralmente contínuo, a lâmina nuclear. Esta é composta por lâminas: proteínas filamentosas. Estas proteínas associam-se e formam dímeros, estruturas estas que se ligam segundo a forma de uma corda enrolada, formando filamentos. A lâmina nuclear fornece essencialmente suporte estrutural ao núcleo e tem um papel central na organização nuclear e na regulação de genes. [5]

2.2 Nucleoplasma e Nucléolo

O nucleoplasma é o meio interno do núcleo onde se encontram os outros componentes nucleares: grânulos de cromatina, partículas de ribonucleoproteínas e matriz nuclear.

O nucléolo situa-se no nucleoplasma, entre as massas da cromatina e apresenta uma variabilidade em termos de forma, tamanho e número, de célula para célula. é uma estrutura que se encontra no interior do núcleo e tem como funções sintetizar o rRNA, a partir do DNA nucleolar, e acoplar as proteínas ribossomais para formar as subunidades que darão lugar aos ribossomas.

O nucléolo é um compartimento nuclear, sendo constituído morfologicamente por três regiões distintas: uma componente fibrilar densa, que contém o RNA que se está a transcrever, uma componente granular, a qual se juntam as subunidades ribossomais, e um centro fibrilar entre eles, onde se situa o DNA nucleolar inactivo (que não se está a transcrever). Existem também regiões organizadoras nucleolares, onde se encontram genes ribossomais que codificam o rRNA, e uma matriz nucleolar, formada por uma rede de fibras que participam na organização do nucléolo. Pelas suas características e funções, este organelo apresenta um grande dinamismo: aumenta e diminui de volume, e, em certas fases do ciclo celular, até se dissipa ou desaparece.[4, 14]

3. Organização Interna do Núcleo

3.1. Heterocromatina e Eucromatina

As moléculas de DNA encontram-se organizadas de forma compacta por associação a histonas (proteínas), formando assim a cromatina. Esta em um aspecto granuloso e heterogéneo, havendo zonas menos densas (designadas eucromatina) e zonas mais densas (designadas heterocromatina). (Fig.1)

A eucromatina está disseminada por todo o núcleo, e encontra-se bastante descondensada. Representa a forma activa da cromatina que está a transcrever as moléculas de DNA para as moléculas de mRNA, correspondendo por isso às regiões transcricionalmente activas do genoma.[9] Já a heterocromatina, contrariamente à eucromatina, é extremamente condensada e vai distribuir-se pela periferia do núcleo (zona perinuclear), junto ao invólucro nuclear, e pela periferia do nucléolo, devido à ligação das proteínas que lhe estão associadas à matriz da lâmina nuclear. Também se encontram, por vezes, em massas dispersas no nucleoplasma. É facilmente corada e permanece condensada, não sendo por isso transcrita. O estado de condensação e de inactivação pode ser consequência de duas situações: o DNA respectivo é codificador, mas há um estado temporário de inactivação ou o DNA não é codificador. Assim, distinguem-se dois tipos de heterocromatina. A heterocromatina constitutiva e a facultativa. A constitutiva é caracterizada