NUCLEOSOMA

Anna Garcia-Elias

Marta Gimeacutenez

Alba Llop

Mireya Plass

bull Cromosoma metafagravesic

(factor 10000)

bull Solenoides (fibra de 30nm)

(6 nucleosomesvolta)

bull Nucleosoma (collar de perles 10nm)

(factor 6)

bull DNA de doble hegravelix

(2nm)

CARACTERIacuteSTIQUES DEL NUCLEOSOMA

bull Unitat de repeticioacute fonamental de la cromatina

bull Estructura dinagravemica

bull Estructura gairebeacute simegravetrica

bull Meacutes del 80 del DNA eucariota srsquoorganitza en estructura de nucleosoma

El DNA al nucleosoma

LOCALITZACIOacute DEL NUCLEOSOMA

bull Les histones srsquouneixen al DNA de manera no depenent de la sequumlegravencia (en eucariotes superiors preferegravencia per regions exograveniques)

bull Determinada per diferents factorsndash Caracteriacutestiques mecagraveniques intriacutensiques del DNA

(flexibilitat)bull Dinucleogravetids AATT al solc menor encarat a lrsquooctagravemer

drsquohistonesbull Dinucleogravetids CCGG al solc menor extern

ndash Interaccioacute del DNA-proteiumlnes no histona i altres lligands

ESTRUCTURA DEL NUCLEOSOMA

1r model de nucleosoma proposat per Kornberg (1974)

bull Fragments DNA muacuteltiples de 180-200pb (digestioacute amb (digestioacute amb nucleases micrococcals)nucleases micrococcals)

bull Estructura de pes 200KDa ndash108KDa proteics- (ultracentriacutefuga analiacutetica)(ultracentriacutefuga analiacutetica)

bull Complex DNA-proteiumlna (microscopia electrogravenica)(microscopia electrogravenica)

bull Interaccioacute de les histones (cross-linking (cross-linking quiacutemic)quiacutemic)

Partiacutecula nucli (core) del nucleosoma 146 pb DNA+ tetragravemer 2(H3H4) + 2 diacutemers (H2AH2B) 206KDa

Cromatosoma core nucleosomal + H1 (eucariotes superiors) (electroforesis)(electroforesis)

bull11nm diagravemetre

bull56 nm alccedilada

bull175 voltes DNA

(left handed superhelix)

CristalmiddotlografiaCristalmiddotlografia

bull H1 facilita plegament estabilitza DNA a core i influencia organitzacioacute de DNA linker (tegravecniques biofiacutesiques)(tegravecniques biofiacutesiques)

Nucleosoma cromatosoma + DNA linker o internucleosomal (0-55pb variable)

DINAgraveMICA DEL NUCLEOSOMAbull FUNCIOacute

bull regular el nivell de compactacioacute del DNA

bull regular la transcripcioacute gegravenica

bull Propietats fiacutesiques depenents de condicions del medi (forccedila iogravenica i estat histones)

bull Dinagravemica determinada pel grau drsquoacetilacioacute de les histones (acetiltranferases drsquohistones (HATs)desacetilases)

- Histones acetilades baixa afinitat pel DNA poca compactacioacute transcripcioacute gegravenica

- Histones desacetilades alta afinitat pel DNA alta compactacioacute no transcripcioacute gegravenica

bull La compactacioacute del DNA estagrave regulada per histones que permeten o reprimeixen lrsquoaccessibilitat de la DNA polimerasa a la sequumlegravencia per la transcipcioacute

bull Varis models del mecanisme de mobilitzacioacute (bulgingtwisting)

bull Mecanisme no dissociatiu forces tegravermiques (sliding)

bull Assumeixen que les histones romanen estagravetiques perograve no se sap del cert impossibilitat drsquoaiumlllar intermediaris de la mobilitzacioacute

bull Indicis drsquoalteracions estructurals

bull lexosema

bull split nucleosomes

bull inversioacute de ldquosuperhelical handednessrdquo

bull pegraverdua del diacutemer H2A-H2B

bull Importagravencia de les cues N-terminals de H2B i H3

bull Importagravencia de la elasticitat del DNA

H3

H4

H2B

H2A

HISTONES

bull Proteiumlnes globulars bagravesiques (molt riques en Arg i Lys especialment a part N-terminal)

bull Baix pes molecular (~11-15kDa)

bull Histones de tetragravemer central meacutes empaquetades que diacutemers aplanats externs H2AH2B meacutes accessible a solvent meacutes inestable primers en desdimeritzar-se

CLASSIFICACIOacute SCOP

1 Class all alpha proteins2 Fold Histone-fold3 Superfamily Histone-fold4 Family Nucleosome core histones

TIPUS DrsquoHISTONESHistones core (H2A H2B H3 i H4)

bull Importants en la compactacioacute a nucleosomabull Poden ser modificades covalent i post-

traduccionalment en general en els extrems N-terminals

bull Sequumlegravencia molt conservada evolutivament entre els eucariotes i alguns procariotes

bull Plegament de C-term molt similar entre les histones core

bull Cua N-terminal meacutes variable i desestructurada que protueix meacutes enllagrave de superhegravelix DNA per contactar amb molegravecules veiumlnes

Histona linker (H1)

HISTONE FOLD

1KX5

bull Tegravecnica cristalmiddotlografia de raigs Xbull Resolucioacute 19 Aringbull Espegravecie Xenopus laevis

DOMINI HISTONE FOLD

Motiu estructural ~65aa amb 3 hegravelix

H3 LLIRKLPFQRLVREIAQDFKTDLRFQSSAVMALQEASEAYLVALFEDTNLCAIHAKRVTIMPKDIQLARRIRG

H4 QGITKPAIRRLARRGG----V-KRISGLIYEETRGVLKVFLENVIRDAVTYTEHAKRKTVTAMDVVYALKRQG

H2A LQFPVGRVHRLLRKGN--Y-A-ERVGAGAPVYLAAVLEYLTAEILELAGNAARDNKKTRIIPRHLQLAVRNDE

H2B ------SYAIYVYKVLKQVHPDTGISSKAMSIMNSFVNDVFERIAGEASRLAHYNKRSTITSREIQTAVRLLL

H3 LLIRKLPFQRLVREIAQDFKTDLRFQSSAVMALQEASEAYLVALFEDTNLCAIHAKRVTIMPKDIQLARRIRG

H4 QGITKPAIRRLARRGG----V-KRISGLIYEETRGVLKVFLENVIRDAVTYTEHAKRKTVTAMDVVYALKRQG

H2A LQFPVGRVHRLLRKGN--Y-A-ERVGAGAPVYLAAVLEYLTAEILELAGNAARDNKKTRIIPRHLQLAVRNDE

H2B ------SYAIYVYKVLKQVHPDTGISSKAMSIMNSFVNDVFERIAGEASRLAHYNKRSTITSREIQTAVRLLL

N-termhegravelix alfa curta (α1)

+ girfulla beta + loop L1

+ hegravelix alfa llarga (α2)

+girfulla beta + loop L2

+ hegravelix alfa curta (α3)

C-term

H2B

H2A

H4

H3

Pes molecular 13960 kDa

Nuacutemero drsquoaa 129

Lys+Arg 13 Lys

13 Arg

Histona H2A

202

3 HEgraveLIX

Histona H2B

Pes molecular 13774 kDa

Nuacutemero drsquoaa 125

Lys+Arg 20 Lys

8 Arg224

3+1 HEgraveLIX

αC

Histona H3

Pes molecular 1527 kDa

Nuacutemero drsquoaa 135

Lys+Arg 13 Lys

18 Arg229

3+1 HEgraveLIX

αN

Histona H4

Pes molecular 11236 kDa

Nuacutemero drsquoaa 102

Lys+Arg 11 Lys

14 Arg245

3 HEgraveLIX

Exemple D85R78 de la H4Srsquoestableix un

doble pont H

Establiment de ponts H entre residus drsquouna histona

Arg78

Asp85

277 Aring

H2B

Glu83 interacciona amb fosfat de DNA

Glu90

Arg83

INTERACCIONS AL NUCLEOSOMA

DirectesIndirectes

Ponts drsquohidroge

n amb lrsquoH2O

Ponts drsquohidroge

n

Interaccions

iograveniques

Interaccions van

der Waals

Interaccions

hidrofogravebiques

Electroestagravetica

Van der Waals

TIPUS DrsquoINTERACCIONS

ab

bael

r

qqE

4

1 Energia 100-150 kcalmol

Distagravencia Fins 10-15Aring

r

baC

r

baCE

abab

ab 12

12

6

6

Energia 1-2 kcalmol

Distagravencia 4-5Aring

TIPUS DrsquoINTERACCIONS Ponts drsquohidrogenbull Impliquen la interaccioacute drsquoun agravetom donador

(electropositiu) i un aceptor (electronegatiu) drsquohidrogen

bull Enllaccedil 85 iogravenic i 15 covalentbull Energia 1- 45 kcalmolbull Distagravencia 28 Aring

EFECTE COLmiddotLABORATIU

Interaccions hidrofogravebiquesbull No soacuten una interaccioacute progravepiament ditabull Associacioacute drsquoagravetoms hidrofogravebics en un ambient

hidrofiacutelic la estabilitat del sistema ( molegravecules de solvent lliure)

INTERACCIONS HISTONA-HISTONA

bull Anagravelisis biofiacutesics cross-linking i modelatge Anagravelisis biofiacutesics cross-linking i modelatge molecularmolecular tetragravemer H3-H4 teacute paper central en lrsquoorganitzacioacute del nucleosoma ja que srsquouneixen fortament als turns centrals del DNA H2A-H2B interaccionen amb les dues cares del tetragravemer i llavors amb DNA

bull CristalmiddotlografiaCristalmiddotlografia histones core interaccionen entre elles de manera selectiva

Extrem N-term teacute paper important en interaccioacute prot-prot de fora nucleosoma

bull H1 interacciona amb H2

Octagravemer drsquohistones (core nucleosomal)

H3-H4

H3rsquo-H4rsquo

H2A-H2B

H2Arsquo-H2Brsquo

Tetragravemer

Diacutemer

Diacutemer

Octagravemer

ELS DIacuteMERSH2A-H2B

H3-H4

TIPUS DrsquoINTERACCIONS

1 Entre les hegravelix α 2 interaccions hidrofogravebiques

2 Entre els loops ponts drsquohidrogen

3 Altres interaccions

H3 i H4 interaccionen via histone fold formant un

heterodiacutemer

H4

H3

H2A i H2B interaccionen via histone fold formant un

heterodiacutemer

H2B

H2A

1 INTERACCIONS HIDROFOgraveBIQUES

H2A leu51 val54 leu55 leu58 thr59 ile62 leu63

H2B ala71 ile70 phe67 val66 val63 phe62 met59

H2A

H2B

2 INTERACCIONS PONT H entre L1 drsquouna histona i L2 de lrsquoaltra

L2

L1

L1

L2

H2B

H2A

Ser52

Ile78348Aring

3 ALTRES INTERACCIONS SECUNDAgraveRIES

H3-H4 H2A-H2B

Ile62

Ile29 Tyr39

Per quegrave es formen aquests heterodiacutemers i no uns altres o homodiacutemers

bull Empaquetament complementarindash diferegravencies en la

interaccioacute de hegravelix αndash diferegravencies de les seves

extensions N-terminals ndash diferegravencies dels loops L1-

L2

EL TETRAgraveMER

Tetragravemer H3-H4H3rsquo-H4rsquo

H4rsquoH4

H3 H3rsquo

TIPUS DrsquoINTERACCIONS

bull Les interaccions entre els dos diacutemers H3-H4 per formar el tetragravemer es formen entre les histones H3-H3rsquo mitjanccedilant un 4-hegravelix bundle

bull Interaccions1 Ponts H2 Hidrofogravebiques

1 Ponts H entre H3-H3rsquo

His133

His133

Asp123

Asp123

2 Interaccions hidrofogravebiques entre H3-H3rsquo

Residus hidrofogravebics

LrsquoOCTAgraveMER INTERACCIONS

TETRAgraveMERS-DIacuteMERS

Interaccioacute entre diacutemers H2A-H2BH4-H3

H2A-H2B

H3-H4

H2B

H4

Tetragravemer-diacutemer interaccions H4-H2B

H2B H4

Cluster hidrofogravebic

Ponts H

H2B

H4

Glu90

His75

Glu73Arg92

H2B

H4

Tyr80 Tyr72

Tyr88

Diacutemer-diacutemer interaccions H2A-H2BH2Arsquo

Asn38

His79

Glu41

32 Aring 28 Aring

bull Es formen interaccions mitjanccedilant els dominis histone-fold per formar els diacutemers

bull Es formen 3 4-hegravelix-bundlendash 1 associacioacute H3rsquo-H3 per formar tetragravemer

bull Ponts H bull Enllaccedilos hidrofogravebics

ndash 2 associacions H2B-H4 per formar octagravemer bull Ponts H bull Cluster hidrofogravebic

RESUM

INTERACCIOacute AMB IONS

bull Gran importagravencia dels cations divalents

bull Llocs drsquounioacute especiacutefics a ions com el Mg2+ Na+Mn2+ i el Cl-

bull Poden coordinar-se amb molegravecules drsquoaigua

INTERACCIONS HISTONA-DNA

INTERACCIONS HISTONA-DNA

bull Les interaccions histona-DNA es donen en aquelles regions en que el solc menor queda encarat a la part interior (SHL)

bull Impliquen principalmentndash LYS i ARG de les histones ndash Fosfats del DNA

INDEPENDEgraveNCIA DE LA SEQUumlEgraveNCIA DE DNA

bull Els residus implicats en les interaccions formen part majoritagraveriament dels loops L1 i L2 la hegravelix N-terminal i la cua N-termianl de les histones

IMPORTAgraveNCIA DE LrsquoAIGUAHIDRATACIOacute

bull Paper clau en lrsquoestabliment de les interaccions histona-DNA Lrsquoaigua es troba andash Solc menor del DNA (ldquoespines de hidratacioacuterdquo)ndash Grups fosfat del DNAndash Entre histones i DNA ndashdistagravencia lt35Aringndash

bull Serveixen drsquoenllaccedil per formar els ponts drsquohidrogen entre histona i DNA

bull Gran importagravencia en la dinagravemica i estabilitat del nucleosoma Permet interaccioacute sequumlegravencia-independent

INTERACCIOacute PER PONTS DrsquoH

INTERACCIOacute DIRECTEbull 116 ponts drsquohidrogen directes histona-DNA

INTERACCIOacute INDIRECTEbull 121 molegravecules drsquoH2O intervenen en les

interaccions histona-DNAndash 358 interaccions per ponts drsquohidrogen (3 per

molegravecula)bull actuaragrave tant de donador com drsquoacceptor de

ponts drsquohidrogen bull actuaran drsquoaiguumles drsquoassistegravencia o aiguumles

facilitadores

AUGMENT DE LrsquoENTROPIA DEL SISTEMA

Interaccions directes involucrades principalment les ARG i LYS per cagraverrega positiva que presenten

Pont drsquohidrogen establert en una distagravencia de 287Aring

Exemple

Arg36 (H4) + grup fosfat del DNA

Lys122 (H3) grup fosfat DNA

Distagravencia 678Aring

No eacutes possible establir un pont drsquohidrogen directe

SOLUCIOacute H2O

facilitadora

Interaccions indirectes

H2O 2762 facilita la formacioacute del pont drsquohidrogen entre la lisina 122 de la H3 i el grup fosfat del DNA

Per dues molegravecules que hi intervenen (DNA i histona) srsquoalliberen dues molegravecules drsquoaigua

Per alliberar les mateixes dues molegravecules drsquoaigua cal la participacioacute de tres grups (DNA histona i molegravecula drsquoaigua fent de pont)

Interaccioacute diacutemer H2AH2B -DNA

Interaccioacute H2A-DNA

grup NH2 -R- Arg35 (H2A) grup fosfat timina 39

Distagravencia 265Aring

Tipus pont drsquohidrogen (distagravencia ograveptima i orientacioacute en liacutenia recte de lrsquohidrogen del grup NH2 respecte lrsquooxigen del grup fosfat)

COOH

H3N+ C H

CH2

CH2

CH2

NH

C

NH2 NH2

Arginina

+

R

grup NH2 -R- Arg42 (H2A) grup fosfat guanina ndash35

Distagravencia 494AringTipus interaccioacute electrostagravetica

Distagravencia 498AringTipus interaccioacute electrostagravetica

grup fosfat timina 54

grup NH2 -R- Arg77(H2A)

grup NH2 -R- Arg35 (H2A) grup fosfat timina 39

Distagravencia 265Aring

Tipus pont drsquohidrogen (distagravencia ograveptima i orientacioacute en liacutenia recte de lrsquohidrogen del grup NH2 respecte lrsquooxigen del grup fosfat)

COOH

H3N+ C H

CH2

CH2

CH2

NH

C

NH2 NH2

Arginina

+

R

Interaccioacute H2B-DNA

grup NH2 -R- Arg83 (H2B) grup fosfat adenina ndash33

Distagravencia 342AringTipus interaccioacute electrostagravetica

grup OH -R- Thr85 (H2B) grup fosfat guanina ndash34

Distagravencia 300AringTipus pont drsquohidrogen

Treonina

Hidrogen lagravebil del grup alcohol

COOH

H3N+ C H

CH

OH CH3R

Interaccioacute diacutemer H3H4-DNA

Interaccioacute entre N de LYS77 H4 i O2P de A-33

Distagravencia 433Aring

Tipus electroestagravetica

448 Aring

Interaccioacute entre N de LYS115 H3 i O2P de A-33

Distagravencia 507Aring

Tipus electroestagravetica

574 Aring

261 Aring

Interaccioacute entre OH- THR30 H3 i O1P A13 a traveacutes de H2Obull THR - H2O

Distagravencia250 AringTipus pont drsquoH

bull H2O ndash O1P Distagravencia290 AringTipus pont drsquoH

Interaccioacute entre NH3+ de

ARG83 H3 i O1P de G27 Distagravencia 574AringTipus electroestagravetica

Interaccioacute entre OH- THR80 H4 i O1P C28

Distagravencia261Aring

Tipus pont drsquoH25 Aring

29 Aring

275 Aring

420 Aring

278 Aring

Interaccioacute entre NH3+ de

ARG45 H4 i O1P de T7

Distagravencia 510Aring

Tipus electroestagravetica

Interaccioacute OH- de THR118 H3 i O1P de G31

Distagravencia 275Aring

Tipus pont drsquohidrogen

Interaccioacute entre OH- de THR118 H3 NH3

+ ARG45 H4

Distagravencia 278Aring

Tipus pont drsquohidrogen

Interaccioacute entre CH3 de LEU65 H3 i CH3 de T

Distagravencia 414Aring

Tipus hidrofogravebica

414 Aring

Lisina 77 (H4) interaccioacute amb el grup fosfat a una distagravencia de 433Aring

H3-H4DNA

H2A-H2BDNA

Lisina 74 (H2A) tambeacute hauria drsquointeraccionar

Distagravencia 714Aring

No srsquoestableix una interaccioacute aparent

Problema de la literatura O problema de la cristalografia

Hipogravetesi

bull Estudiat en un temps diferent la distagravencia entre la LISINA i el GRUP FOSFAT del DNA permetria la interaccioacute electrostagravetica

Premisa

bull El nucleosoma eacutes un sistema en moviment

bull La cristalografia no ens permet considerar-lo com a tal (ldquofoto estagraveticardquo)

PDB 1P3I Crystallographic Studies Of Nucleosome Core Particles Containing Histone Sin Mutant (resolucioacute 230Aring)

PDB 1P3I

COOH

H3N+ C H

CH2

CH2

CH2

NH3+

Distagravencia 353AringTipus interaccioacute electrostagravetica

R

grup NH3+ Lys1075 grup fosfat adenina 133

Hipogravetesi

bull Estudiat en un temps diferent la distagravencia entre la LISINA i el GRUP FOSFAT del DNA permetria la interaccioacute electrostagravetica

Premisa

bull El nucleosoma eacutes un sistema en moviment

bull La cristalmiddotlografia no ens permet considerar-lo com a tal (ldquofoto estagraveticardquo)

CONCLUSIOacute AL TROBAR UN SEGON PDB A ON SIacute QUE ES MANTEacute LA INTERACCIOacute CONCLUIumlM QUE EacuteS IMPORTANT TAL I COM HAVIacuteEM TROBAT TOT I QUE EN EL NOSTRE MODEL NO HO PUGUEM OBSERVAR

Interaccioacute H3-DNA

Interaccioacute H4-DNA

SHL ndash15

SHL +15

233 Aring

271 Aring

508 Aring

6831 Aring

SHL ndash15

SHL +15

R63 H3 O1P T17J

D24 H4 O1P A-13J

R63 H3

O1P C-14J

D24 H4

O1P T18I

SHL ndash15 SHL +15

Interaccioacute H2B-DNA

Interaccioacute H2A-DNA

Cua C-terminal de H2A

No interaccioacute amb DNA del nucleosoma

Interaccioacute amb H1

Interaccioacute cua N-terminal H2A amb el nucleosoma

Interaccions electroestagravetiques

LYS i ARG amb OP DNA

EVOLUCIOacute DE LES HISTONES

SUPERPOSICIOacuteSTAMP

ClustalW HMMER

STAMP STAMP

LOW SCORES

Alineament STAMP (H4 H2A H2B)

Alinear H3 manualment

STAMP

SUPERPOSICIOacute DE LES HISTONES

H2A At

H2A Dm

H2A Ce

H2A HsH2A Xl

H4 HsH4 Ce

H4 Dm

H4 AtH4 Xl

Mfervidus1

Mfervidus2

H3 CeH3 Hs

H3 XlH3 Dm

H2B At

H2B Hs

H2B Xl

H2B CeH2B Dm

H1 At

H1 CeH1 Dm

H1 Hs

H1 Xl

H5 Ggallus

NUCLEOSOMA PROCARIOTA

bull Mateixa funcioacute a eucariotes i procariotes resoldre el problema de lrsquoempaquetament del DNA

bull Nucleosoma arquea tetragravemer + ~80pb DNAbull 2 tipus drsquohistona amb sequumlegravencia i estructura

conservada bull Formen diacutemers perograve no especiacutefics homo i

heterodiacutemers

bull Histones arquees meacutes petites (nomeacutes histone fold)

CLUSTAL W(160) multiple sequence alignment

1A7W --------------------------MELPIAPIGRIIKDAGAERVSDDARI-TLAKILE 1HTA -------------------------MGELPIAPIGRIIKNAGAERVSDDARI-ALAKVLE 1kx5B SGRGKGGKGLGKGGAKRHRKVLRDNIQGITKPAIRRLARRGGVKRISGLIYEETRGVLKV 1A7W EMGRDIASEAIKLARHAGRKTIKAEDIELAVRRFK---------- 1HTA EMGEEIASEAVKLAKHAGRKTIKAEDIELARKMF-----------1kx5B FLENVIRDAVTYTEHA-KRKT--VTAMDVVYALKRQGRTLYGFGG

No Domain1 Domain2 Sc RMS Len1 Len2 Align NFit Eq Secs I S P(m)

Pair 1 1A7W 1HTA 934 059 68 68 67 67 66 0 8485 10000 736e-46 Pair 2 1A7W 1kx5B 567 152 68 102 68 67 65 0 2462 10000 000037

Pair 3 1HTA 1kx5B 574 131 68 102 68 65 64 0 2969 10000 761e-06

ALINIAMENT ESTRUCTURAL

BIBLIOGRAFIALlibresbull Wolfe A Chromatin (Structure amp Function) Academic Press 2a edicioacute (1995)bull Calladine Understanding DNA Acdameic Pressbull Sinden DNA Structure and Function Academic PressArticlesbull Curt A Davey et al Solvent mediated interactions in the structura of the

nucleosome core particle at 19 Aring resolution J Mol Biol 319 p1097-1113 (2002)

bull Luger et al Crystal structure of the nucleosome core particle at 28 Aring resolution Nature 389 p251-260 (1997)

bull Flaus A Et al Mechanisms for nucleosome mobilisation Biopolymers 68 p463-578 (2003)

bull Richmond T et al The structure of DNA in the nucleosome core Nature 423 p145-150 (2003)

bull Protacio RU et al Effects of Histone Tail Domains on the Rate of Transcriptional Elongation throught a Nucleosome Mol Cell Biol Vol 20 n 23 p8866-8878

Websbull httpwwwciencianetVerArticuloHistonaidArticulo=dsfjuhh7hqjeub9z1f58vkbull httpwwwbiosciohio-stateedu~microbioArchaealhistonesbull httpwwwweb-bookscomMoBioFreeCh3D1htmbull httpwwwbmbpsueducoursesbmb4004_9_active_cromatinpd

Bases de dadesbull SCOPbull PDBbull National Human Genome Research Institute (Histone Sequence Database)

Programesbull STAMPbull ClustalWbull HMMERbull Rasmol

1 Sobre lrsquoestructura del nucleosoma digues quines afirmacions soacuten certes

1) Serveix per resoldre el problema de compactacioacute del DNA

2) Les regions exograveniques del DNA acostumen a estar a les zones linker per aixiacute estar meacutes accesibles als factors de transcripcioacute

3) Les histones srsquouneixen al DNA de forma sequumlegravencia no-depenent

4) Eacutes un sistema molt poc dinagravemic per permetre lrsquoestabilitat dels cromosomas metafagravesics

a 123

b 24

c 13

d 4

e 1234

2 Sobre els components del nucleosoma sabem que

a) Les histones del core estan molt ben conservades mentre que la H1 no

b) El DNA srsquoenrotlla formant 176 voltes al voltant de les histones del nucli que correspon a uns 146pb

c) Les dues anteriors

d) LrsquoH1 estabilitza el nucleosoma i organitza el DNA linker

e) Totes les anteriors

3 Sobre les histones digues quina opcioacute eacutes falsa

a) Soacuten proteiumlnes globulars bagravesiques molt riques en Arg i Lys

b) Les histones desacetilades tenen molt baixa afinitat pel DNA i premetran la transcripcioacute gegravenica

c) Trobem dos tipus drsquohistones totes de baix per molecular

d) Apareixen en lrsquoSCOP com a all alpha protein amb dominis histone fold

e) Srsquoorganitzen en un octagravemer format per un tetragravemer 2(H3-H4) i dos diacutemers (H2A-H2B)

4 En relacioacute a les interaccions entre les histones i el DNA digues quinaes de les seguumlents afirmacions eacutessoacuten falsaes

1) La interaccioacute entre les histones i el DNA es sequumlegravencia depenent

2) Les treonines interaccionen mitjanccedilant ponts drsquohidrogen realitzats amb el grup alcohol de la cadena lateral

3) Les interaccions srsquoestableixen principalment entre residus bagravesics de la hegravelix C-terminal el loop L1 i el loop L2 de les histones i els fosfats del DNA

4) Les interaccions srsquoestableixen principalment entre residus bagravesics de la hegravelix N-terminal el loop L1 i el loop L2 de les histones i els fosfats del DNA

a 1 2 i 3

b 1 i 3

c 2 i 4

d 4

e 1 2 3 i 4

5 En lrsquoestabliment de les interaccions Histona-DNA digues quina de les seguumlents afirmacions eacutes CERTA en relacioacute amb el paper de lrsquoaigua

a Lrsquoaigua facilita les interaccions entre les proteiumlnes i el DNA permetent la interaccioacute per ponts drsquohidrogen entre residus de les histones i del DNA quan aquests estan massa allunyats o mal orientats

b Lrsquoestabliment de ponts drsquohidrogen indirectes suposen una disminucioacute de la estabilitat del sistema

c Les molegravecules dlsquoaigua srsquoordenen al voltant del DNA deixant el core del nucleosoma sense solvatar

d 1 i 2 soacuten certes

e Cap de les anteriors eacutes certa

6 Senyala lales afirmacions INCORRECTAES sobre el nucleosoma

a Les histones core i la histona linker comparteixen un mateix domini estructural anomenat histone fold b El tetragravemer central del nucleosoma estagrave format per 2 histones H3 i 2 histones H4

c El domini histone fold estagrave format per 3 hegravelix alfa i 2 loops (L1 i L2)

d Els monogravemers drsquohistona es capiculen per formar els diacutemers gragravecies a interaccions hidrofogravebiques entre les hegravelix alfa i entre els loops de les histones e Les afirmacions a i d soacuten falses

7 Senyala les afirmacions CORRECTES sobre el nucleosoma

1) La sequumlegravencia drsquoaminoagravecids del domini histone fold de les histones H2A H2B H3 i H4 estagrave menys conservada que la seva estructura i plegament

2) El nucleosoma procariota estagrave format per 2 homo o heterodiacutemers i resol el problema de lrsquoempaquetament del DNA

3) Lrsquoorientacioacute de les cadenes laterals dels aminoagravecids de les histones eacutes variable segons la presegravencia o absegravencia del DNA

4) Les histones H1 soacuten les meacutes conservades evolutivament mentre que les H3 soacuten les que ho estan menys

a) 123 b) 13c) 24 d) 4

e) 1234

8 Tria la resposta correcte

1) Les histones presenten alta homologia de sequumlegravencia i per tant destructura

2) Les interaccions directes per formar el tetragravemer sestableixen entre lH3 dun diacutemer H3-H4 i lH3 de lalatre diacutemer H3-H4lsquo

3) Els dos diacutemers H2AH2B no interaccionen entre ells per formar loctagravemer

4) Els cations divalents juguen un paper fonamental ja que se situen a la regioacute C-terminal de les hegravelix alfa estabilitzant-les

a) 1 i 3 b) 2 i 4 c) 12 i 3 d)123 i 4 e)4

PREGUNTES DrsquoASSAIG NUCLEOSOMA

1- Senyala quina importancia teacute lrsquoaigua en el nucleosoma

En el nucleosoma lrsquoaigua es disposa al voltant del DNA i en lrsquoespai entre que hi ha entre el core drsquohistones i el DNA

En el nucleosoma lrsquoaigua juga un paper fonamental en lrsquoestabliment de les interaccions Histona-DNA ja que permet la interaccionar mitjanccedilant ponts drsquohidrogen de residus que es troben massa allunyats (distagravencia gt 28 Å) o que es troben mal orientats (els ponts drsquohidrogen nomeacutes es donen quan els residus estan disposats en linia recta en lrsquoespai admetent variacions de +- 35ordm) Lrsquoefecte principal que faragrave aixograve eacutes que permetragrave que la interaccioacute entre les histones i el DNA sigui sequumlegravencia independent (tot i que aixograve tambeacute es veu afavorit per altres coses) ja que permetragrave que aquesta no depengui dels residus concrets que hi hagi al DNA ni de la seva disposicioacute perquegrave podrem establir interaccions mitjanccedilant una o meacutes molegravecules drsquoaigua per tal drsquointeraccionar amb el DNA

2 Indica quina eacutes lrsquoestructura drsquoun octagravemer i digues quines proteiumlnes interaccionen entre elles per formar-lo

Lrsquooctagravemer estagrave format per dues cogravepies de cada una de les 4 histones core Es formen 2 heterodiacutemers H2A-H2B i dos heterodiacutemers H3-H4 gragravecies a interaccions hidrofogravebiques entre les hegravelix α2 i ponts H entre aa dels loops Les histones dels diacutemers interaccionen de manera capiculadaEls dos diacutemers H3-H4 srsquouneixen fortament als turns centrals del DNA formant el tetragravemer central Els altres dos diacutemers H2A-H2B interaccionen amb el tetragravemer per formar lrsquooctagravemer drsquohistones del nucleosoma El tetragravemer estagrave format per la unioacute dels 2 diacutemers H3-H4 formant una estructura del tipus 4-hegravelix-bundle Les uacuteniques histones que interaccionen directament soacuten H3-H3rsquo (les H4 queden als extrems del tetragravemer) Les interaccions que srsquoestableixen soacuten ponts H i interaccions hidrofogravebiquesLrsquooctagravemer es forma per la unioacute dels dos diacutemers H2A-H2B al tetragravemer Interaccioacute directa entre H4 i H2B mitjanccedilant ponts H i un cluster hidrofogravebic (aquest estagrave format per 3 Tyr que no interaccionen a traveacutes dels seus oxiacutegens sinoacute dels anells) Tambeacute es forma una estructura del tipus 4-hegravelix-bundleA meacutes tambeacute srsquoestableixen interaccions entre els dos diacutemers H2A-H2B

FI DE LA PRESENTACIOacutersquo

• Slide 1
• Slide 2
• CARACTERIacuteSTIQUES DEL NUCLEOSOMA
• El DNA al nucleosoma
• LOCALITZACIOacute DEL NUCLEOSOMA
• ESTRUCTURA DEL NUCLEOSOMA
• Slide 7
• Slide 8
• DINAgraveMICA DEL NUCLEOSOMA
• Slide 10
• Slide 11
• HISTONES
• CLASSIFICACIOacute SCOP
• TIPUS DrsquoHISTONES
• HISTONE FOLD
• 1KX5
• DOMINI HISTONE FOLD
• Slide 18
• Slide 19
• Slide 20
• Slide 21
• Slide 22
• Slide 23
• Slide 24
• INTERACCIONS AL NUCLEOSOMA
• TIPUS DrsquoINTERACCIONS
• TIPUS DrsquoINTERACCIONS
• INTERACCIONS HISTONA-HISTONA
• Slide 29
• Octagravemer drsquohistones (core nucleosomal)
• Slide 31
• Slide 32
• H3 i H4 interaccionen via histone fold formant un heterodiacutemer
• H2A i H2B interaccionen via histone fold formant un heterodiacutemer
• 1 INTERACCIONS HIDROFOgraveBIQUES
• Slide 36
• 3 ALTRES INTERACCIONS SECUNDAgraveRIES
• Per quegrave es formen aquests heterodiacutemers i no uns altres o homodiacutemers
• Slide 39
• Tetragravemer H3-H4H3rsquo-H4rsquo
• Slide 41
• 1 Ponts H entre H3-H3rsquo
• 2 Interaccions hidrofogravebiques entre H3-H3rsquo
• Slide 44
• Slide 45
• Tetragravemer-diacutemer interaccions H4-H2B
• Cluster hidrofogravebic
• Diacutemer-diacutemer interaccions H2A-H2BH2Arsquo
• Slide 49
• INTERACCIOacute AMB IONS
• INTERACCIONS HISTONA-DNA
• Slide 52
• IMPORTAgraveNCIA DE LrsquoAIGUA
• INTERACCIOacute PER PONTS DrsquoH
• Slide 55
• Slide 56
• Slide 57
• Slide 58
• Interaccioacute diacutemer H2AH2B -DNA
• Slide 60
• Slide 61
• Slide 62
• Slide 63
• Slide 64
• Interaccioacute H2B-DNA
• Slide 66
• Slide 67
• Interaccioacute diacutemer H3H4-DNA
• Slide 69
• Slide 70
• Slide 71
• Slide 72
• Slide 73
• Slide 74
• Slide 75
• Slide 76
• Slide 77
• Slide 78
• Slide 79
• Interaccioacute H3-DNA
• Slide 81
• Interaccioacute H4-DNA
• Slide 83
• Slide 84
• Slide 85
• Slide 86
• Slide 87
• Interaccioacute H2A-DNA
• Slide 89
• EVOLUCIOacute DE LES HISTONES
• SUPERPOSICIOacute
• Slide 92
• Slide 93
• Slide 94
• SUPERPOSICIOacute DE LES HISTONES
• Slide 96
• NUCLEOSOMA PROCARIOTA
• ALINIAMENT ESTRUCTURAL
• BIBLIOGRAFIA
• Slide 100
• Slide 102
• Slide 103
• Slide 104
• Slide 105
• Slide 106
• Slide 107
• Slide 108
• Slide 109
• FI DE LA PRESENTACIOacute

bull Cromosoma metafagravesic

(factor 10000)

bull Solenoides (fibra de 30nm)

(6 nucleosomesvolta)

bull Nucleosoma (collar de perles 10nm)

(factor 6)

bull DNA de doble hegravelix

(2nm)

CARACTERIacuteSTIQUES DEL NUCLEOSOMA

bull Unitat de repeticioacute fonamental de la cromatina

bull Estructura dinagravemica

bull Estructura gairebeacute simegravetrica

bull Meacutes del 80 del DNA eucariota srsquoorganitza en estructura de nucleosoma

El DNA al nucleosoma

LOCALITZACIOacute DEL NUCLEOSOMA

bull Les histones srsquouneixen al DNA de manera no depenent de la sequumlegravencia (en eucariotes superiors preferegravencia per regions exograveniques)

bull Determinada per diferents factorsndash Caracteriacutestiques mecagraveniques intriacutensiques del DNA

(flexibilitat)bull Dinucleogravetids AATT al solc menor encarat a lrsquooctagravemer

drsquohistonesbull Dinucleogravetids CCGG al solc menor extern

ndash Interaccioacute del DNA-proteiumlnes no histona i altres lligands

ESTRUCTURA DEL NUCLEOSOMA

1r model de nucleosoma proposat per Kornberg (1974)

bull Fragments DNA muacuteltiples de 180-200pb (digestioacute amb (digestioacute amb nucleases micrococcals)nucleases micrococcals)

bull Estructura de pes 200KDa ndash108KDa proteics- (ultracentriacutefuga analiacutetica)(ultracentriacutefuga analiacutetica)

bull Complex DNA-proteiumlna (microscopia electrogravenica)(microscopia electrogravenica)

bull Interaccioacute de les histones (cross-linking (cross-linking quiacutemic)quiacutemic)

Partiacutecula nucli (core) del nucleosoma 146 pb DNA+ tetragravemer 2(H3H4) + 2 diacutemers (H2AH2B) 206KDa

Cromatosoma core nucleosomal + H1 (eucariotes superiors) (electroforesis)(electroforesis)

bull11nm diagravemetre

bull56 nm alccedilada

bull175 voltes DNA

(left handed superhelix)

CristalmiddotlografiaCristalmiddotlografia

bull H1 facilita plegament estabilitza DNA a core i influencia organitzacioacute de DNA linker (tegravecniques biofiacutesiques)(tegravecniques biofiacutesiques)

Nucleosoma cromatosoma + DNA linker o internucleosomal (0-55pb variable)

DINAgraveMICA DEL NUCLEOSOMAbull FUNCIOacute

bull regular el nivell de compactacioacute del DNA

bull regular la transcripcioacute gegravenica

bull Propietats fiacutesiques depenents de condicions del medi (forccedila iogravenica i estat histones)

bull Dinagravemica determinada pel grau drsquoacetilacioacute de les histones (acetiltranferases drsquohistones (HATs)desacetilases)

- Histones acetilades baixa afinitat pel DNA poca compactacioacute transcripcioacute gegravenica

- Histones desacetilades alta afinitat pel DNA alta compactacioacute no transcripcioacute gegravenica

bull La compactacioacute del DNA estagrave regulada per histones que permeten o reprimeixen lrsquoaccessibilitat de la DNA polimerasa a la sequumlegravencia per la transcipcioacute

bull Varis models del mecanisme de mobilitzacioacute (bulgingtwisting)

bull Mecanisme no dissociatiu forces tegravermiques (sliding)

bull Assumeixen que les histones romanen estagravetiques perograve no se sap del cert impossibilitat drsquoaiumlllar intermediaris de la mobilitzacioacute

bull Indicis drsquoalteracions estructurals

bull lexosema

bull split nucleosomes

bull inversioacute de ldquosuperhelical handednessrdquo

bull pegraverdua del diacutemer H2A-H2B

bull Importagravencia de les cues N-terminals de H2B i H3

bull Importagravencia de la elasticitat del DNA

H3

H4

H2B

H2A

HISTONES

bull Proteiumlnes globulars bagravesiques (molt riques en Arg i Lys especialment a part N-terminal)

bull Baix pes molecular (~11-15kDa)

bull Histones de tetragravemer central meacutes empaquetades que diacutemers aplanats externs H2AH2B meacutes accessible a solvent meacutes inestable primers en desdimeritzar-se

CLASSIFICACIOacute SCOP

1 Class all alpha proteins2 Fold Histone-fold3 Superfamily Histone-fold4 Family Nucleosome core histones

TIPUS DrsquoHISTONESHistones core (H2A H2B H3 i H4)

bull Importants en la compactacioacute a nucleosomabull Poden ser modificades covalent i post-

traduccionalment en general en els extrems N-terminals

bull Sequumlegravencia molt conservada evolutivament entre els eucariotes i alguns procariotes

bull Plegament de C-term molt similar entre les histones core

bull Cua N-terminal meacutes variable i desestructurada que protueix meacutes enllagrave de superhegravelix DNA per contactar amb molegravecules veiumlnes

Histona linker (H1)

HISTONE FOLD

1KX5

bull Tegravecnica cristalmiddotlografia de raigs Xbull Resolucioacute 19 Aringbull Espegravecie Xenopus laevis

DOMINI HISTONE FOLD

Motiu estructural ~65aa amb 3 hegravelix

H3 LLIRKLPFQRLVREIAQDFKTDLRFQSSAVMALQEASEAYLVALFEDTNLCAIHAKRVTIMPKDIQLARRIRG

H4 QGITKPAIRRLARRGG----V-KRISGLIYEETRGVLKVFLENVIRDAVTYTEHAKRKTVTAMDVVYALKRQG

H2A LQFPVGRVHRLLRKGN--Y-A-ERVGAGAPVYLAAVLEYLTAEILELAGNAARDNKKTRIIPRHLQLAVRNDE

H2B ------SYAIYVYKVLKQVHPDTGISSKAMSIMNSFVNDVFERIAGEASRLAHYNKRSTITSREIQTAVRLLL

H3 LLIRKLPFQRLVREIAQDFKTDLRFQSSAVMALQEASEAYLVALFEDTNLCAIHAKRVTIMPKDIQLARRIRG

H4 QGITKPAIRRLARRGG----V-KRISGLIYEETRGVLKVFLENVIRDAVTYTEHAKRKTVTAMDVVYALKRQG

H2A LQFPVGRVHRLLRKGN--Y-A-ERVGAGAPVYLAAVLEYLTAEILELAGNAARDNKKTRIIPRHLQLAVRNDE

H2B ------SYAIYVYKVLKQVHPDTGISSKAMSIMNSFVNDVFERIAGEASRLAHYNKRSTITSREIQTAVRLLL

N-termhegravelix alfa curta (α1)

+ girfulla beta + loop L1

+ hegravelix alfa llarga (α2)

+girfulla beta + loop L2

+ hegravelix alfa curta (α3)

C-term

H2B

H2A

H4

H3

Pes molecular 13960 kDa

Nuacutemero drsquoaa 129

Lys+Arg 13 Lys

13 Arg

Histona H2A

202

3 HEgraveLIX

Histona H2B

Pes molecular 13774 kDa

Nuacutemero drsquoaa 125

Lys+Arg 20 Lys

8 Arg224

3+1 HEgraveLIX

αC

Histona H3

Pes molecular 1527 kDa

Nuacutemero drsquoaa 135

Lys+Arg 13 Lys

18 Arg229

3+1 HEgraveLIX

αN

Histona H4

Pes molecular 11236 kDa

Nuacutemero drsquoaa 102

Lys+Arg 11 Lys

14 Arg245

3 HEgraveLIX

Exemple D85R78 de la H4Srsquoestableix un

doble pont H

Establiment de ponts H entre residus drsquouna histona

Arg78

Asp85

277 Aring

H2B

Glu83 interacciona amb fosfat de DNA

Glu90

Arg83

INTERACCIONS AL NUCLEOSOMA

DirectesIndirectes

Ponts drsquohidroge

n amb lrsquoH2O

Ponts drsquohidroge

n

Interaccions

iograveniques

Interaccions van

der Waals

Interaccions

hidrofogravebiques

Electroestagravetica

Van der Waals

TIPUS DrsquoINTERACCIONS

ab

bael

r

qqE

4

1 Energia 100-150 kcalmol

Distagravencia Fins 10-15Aring

r

baC

r

baCE

abab

ab 12

12

6

6

Energia 1-2 kcalmol

Distagravencia 4-5Aring

TIPUS DrsquoINTERACCIONS Ponts drsquohidrogenbull Impliquen la interaccioacute drsquoun agravetom donador

(electropositiu) i un aceptor (electronegatiu) drsquohidrogen

bull Enllaccedil 85 iogravenic i 15 covalentbull Energia 1- 45 kcalmolbull Distagravencia 28 Aring

EFECTE COLmiddotLABORATIU

Interaccions hidrofogravebiquesbull No soacuten una interaccioacute progravepiament ditabull Associacioacute drsquoagravetoms hidrofogravebics en un ambient

hidrofiacutelic la estabilitat del sistema ( molegravecules de solvent lliure)

INTERACCIONS HISTONA-HISTONA

bull Anagravelisis biofiacutesics cross-linking i modelatge Anagravelisis biofiacutesics cross-linking i modelatge molecularmolecular tetragravemer H3-H4 teacute paper central en lrsquoorganitzacioacute del nucleosoma ja que srsquouneixen fortament als turns centrals del DNA H2A-H2B interaccionen amb les dues cares del tetragravemer i llavors amb DNA

bull CristalmiddotlografiaCristalmiddotlografia histones core interaccionen entre elles de manera selectiva

Extrem N-term teacute paper important en interaccioacute prot-prot de fora nucleosoma

bull H1 interacciona amb H2

Octagravemer drsquohistones (core nucleosomal)

H3-H4

H3rsquo-H4rsquo

H2A-H2B

H2Arsquo-H2Brsquo

Tetragravemer

Diacutemer

Diacutemer

Octagravemer

ELS DIacuteMERSH2A-H2B

H3-H4

TIPUS DrsquoINTERACCIONS

1 Entre les hegravelix α 2 interaccions hidrofogravebiques

2 Entre els loops ponts drsquohidrogen

3 Altres interaccions

H3 i H4 interaccionen via histone fold formant un

heterodiacutemer

H4

H3

H2A i H2B interaccionen via histone fold formant un

heterodiacutemer

H2B

H2A

1 INTERACCIONS HIDROFOgraveBIQUES

H2A leu51 val54 leu55 leu58 thr59 ile62 leu63

H2B ala71 ile70 phe67 val66 val63 phe62 met59

H2A

H2B

2 INTERACCIONS PONT H entre L1 drsquouna histona i L2 de lrsquoaltra

L2

L1

L1

L2

H2B

H2A

Ser52

Ile78348Aring

3 ALTRES INTERACCIONS SECUNDAgraveRIES

H3-H4 H2A-H2B

Ile62

Ile29 Tyr39

Per quegrave es formen aquests heterodiacutemers i no uns altres o homodiacutemers

bull Empaquetament complementarindash diferegravencies en la

interaccioacute de hegravelix αndash diferegravencies de les seves

extensions N-terminals ndash diferegravencies dels loops L1-

L2

EL TETRAgraveMER

Tetragravemer H3-H4H3rsquo-H4rsquo

H4rsquoH4

H3 H3rsquo

TIPUS DrsquoINTERACCIONS

bull Les interaccions entre els dos diacutemers H3-H4 per formar el tetragravemer es formen entre les histones H3-H3rsquo mitjanccedilant un 4-hegravelix bundle

bull Interaccions1 Ponts H2 Hidrofogravebiques

1 Ponts H entre H3-H3rsquo

His133

His133

Asp123

Asp123

2 Interaccions hidrofogravebiques entre H3-H3rsquo

Residus hidrofogravebics

LrsquoOCTAgraveMER INTERACCIONS

TETRAgraveMERS-DIacuteMERS

Interaccioacute entre diacutemers H2A-H2BH4-H3

H2A-H2B

H3-H4

H2B

H4

Tetragravemer-diacutemer interaccions H4-H2B

H2B H4

Cluster hidrofogravebic

Ponts H

H2B

H4

Glu90

His75

Glu73Arg92

H2B

H4

Tyr80 Tyr72

Tyr88

Diacutemer-diacutemer interaccions H2A-H2BH2Arsquo

Asn38

His79

Glu41

32 Aring 28 Aring

bull Es formen interaccions mitjanccedilant els dominis histone-fold per formar els diacutemers

bull Es formen 3 4-hegravelix-bundlendash 1 associacioacute H3rsquo-H3 per formar tetragravemer

bull Ponts H bull Enllaccedilos hidrofogravebics

ndash 2 associacions H2B-H4 per formar octagravemer bull Ponts H bull Cluster hidrofogravebic

RESUM

INTERACCIOacute AMB IONS

bull Gran importagravencia dels cations divalents

bull Llocs drsquounioacute especiacutefics a ions com el Mg2+ Na+Mn2+ i el Cl-

bull Poden coordinar-se amb molegravecules drsquoaigua

INTERACCIONS HISTONA-DNA

INTERACCIONS HISTONA-DNA

bull Les interaccions histona-DNA es donen en aquelles regions en que el solc menor queda encarat a la part interior (SHL)

bull Impliquen principalmentndash LYS i ARG de les histones ndash Fosfats del DNA

INDEPENDEgraveNCIA DE LA SEQUumlEgraveNCIA DE DNA

bull Els residus implicats en les interaccions formen part majoritagraveriament dels loops L1 i L2 la hegravelix N-terminal i la cua N-termianl de les histones

IMPORTAgraveNCIA DE LrsquoAIGUAHIDRATACIOacute

bull Paper clau en lrsquoestabliment de les interaccions histona-DNA Lrsquoaigua es troba andash Solc menor del DNA (ldquoespines de hidratacioacuterdquo)ndash Grups fosfat del DNAndash Entre histones i DNA ndashdistagravencia lt35Aringndash

bull Serveixen drsquoenllaccedil per formar els ponts drsquohidrogen entre histona i DNA

bull Gran importagravencia en la dinagravemica i estabilitat del nucleosoma Permet interaccioacute sequumlegravencia-independent

INTERACCIOacute PER PONTS DrsquoH

INTERACCIOacute DIRECTEbull 116 ponts drsquohidrogen directes histona-DNA

INTERACCIOacute INDIRECTEbull 121 molegravecules drsquoH2O intervenen en les

interaccions histona-DNAndash 358 interaccions per ponts drsquohidrogen (3 per

molegravecula)bull actuaragrave tant de donador com drsquoacceptor de

ponts drsquohidrogen bull actuaran drsquoaiguumles drsquoassistegravencia o aiguumles

facilitadores

AUGMENT DE LrsquoENTROPIA DEL SISTEMA

Interaccions directes involucrades principalment les ARG i LYS per cagraverrega positiva que presenten

Pont drsquohidrogen establert en una distagravencia de 287Aring

Exemple

Arg36 (H4) + grup fosfat del DNA

Lys122 (H3) grup fosfat DNA

Distagravencia 678Aring

No eacutes possible establir un pont drsquohidrogen directe

SOLUCIOacute H2O

facilitadora

Interaccions indirectes

H2O 2762 facilita la formacioacute del pont drsquohidrogen entre la lisina 122 de la H3 i el grup fosfat del DNA

Per dues molegravecules que hi intervenen (DNA i histona) srsquoalliberen dues molegravecules drsquoaigua

Per alliberar les mateixes dues molegravecules drsquoaigua cal la participacioacute de tres grups (DNA histona i molegravecula drsquoaigua fent de pont)

Interaccioacute diacutemer H2AH2B -DNA

Interaccioacute H2A-DNA

grup NH2 -R- Arg35 (H2A) grup fosfat timina 39

Distagravencia 265Aring

Tipus pont drsquohidrogen (distagravencia ograveptima i orientacioacute en liacutenia recte de lrsquohidrogen del grup NH2 respecte lrsquooxigen del grup fosfat)

COOH

H3N+ C H

CH2

CH2

CH2

NH

C

NH2 NH2

Arginina

+

R

grup NH2 -R- Arg42 (H2A) grup fosfat guanina ndash35

Distagravencia 494AringTipus interaccioacute electrostagravetica

Distagravencia 498AringTipus interaccioacute electrostagravetica

grup fosfat timina 54

grup NH2 -R- Arg77(H2A)

grup NH2 -R- Arg35 (H2A) grup fosfat timina 39

Distagravencia 265Aring

Tipus pont drsquohidrogen (distagravencia ograveptima i orientacioacute en liacutenia recte de lrsquohidrogen del grup NH2 respecte lrsquooxigen del grup fosfat)

COOH

H3N+ C H

CH2

CH2

CH2

NH

C

NH2 NH2

Arginina

+

R

Interaccioacute H2B-DNA

grup NH2 -R- Arg83 (H2B) grup fosfat adenina ndash33

Distagravencia 342AringTipus interaccioacute electrostagravetica

grup OH -R- Thr85 (H2B) grup fosfat guanina ndash34

Distagravencia 300AringTipus pont drsquohidrogen

Treonina

Hidrogen lagravebil del grup alcohol

COOH

H3N+ C H

CH

OH CH3R

Interaccioacute diacutemer H3H4-DNA

Interaccioacute entre N de LYS77 H4 i O2P de A-33

Distagravencia 433Aring

Tipus electroestagravetica

448 Aring

Interaccioacute entre N de LYS115 H3 i O2P de A-33

Distagravencia 507Aring

Tipus electroestagravetica

574 Aring

261 Aring

Interaccioacute entre OH- THR30 H3 i O1P A13 a traveacutes de H2Obull THR - H2O

Distagravencia250 AringTipus pont drsquoH

bull H2O ndash O1P Distagravencia290 AringTipus pont drsquoH

Interaccioacute entre NH3+ de

ARG83 H3 i O1P de G27 Distagravencia 574AringTipus electroestagravetica

Interaccioacute entre OH- THR80 H4 i O1P C28

Distagravencia261Aring

Tipus pont drsquoH25 Aring

29 Aring

275 Aring

420 Aring

278 Aring

Interaccioacute entre NH3+ de

ARG45 H4 i O1P de T7

Distagravencia 510Aring

Tipus electroestagravetica

Interaccioacute OH- de THR118 H3 i O1P de G31

Distagravencia 275Aring

Tipus pont drsquohidrogen

Interaccioacute entre OH- de THR118 H3 NH3

+ ARG45 H4

Distagravencia 278Aring

Tipus pont drsquohidrogen

Interaccioacute entre CH3 de LEU65 H3 i CH3 de T

Distagravencia 414Aring

Tipus hidrofogravebica

414 Aring

Lisina 77 (H4) interaccioacute amb el grup fosfat a una distagravencia de 433Aring

H3-H4DNA

H2A-H2BDNA

Lisina 74 (H2A) tambeacute hauria drsquointeraccionar

Distagravencia 714Aring

No srsquoestableix una interaccioacute aparent

Problema de la literatura O problema de la cristalografia

Hipogravetesi

bull Estudiat en un temps diferent la distagravencia entre la LISINA i el GRUP FOSFAT del DNA permetria la interaccioacute electrostagravetica

Premisa

bull El nucleosoma eacutes un sistema en moviment

bull La cristalografia no ens permet considerar-lo com a tal (ldquofoto estagraveticardquo)

PDB 1P3I Crystallographic Studies Of Nucleosome Core Particles Containing Histone Sin Mutant (resolucioacute 230Aring)

PDB 1P3I

COOH

H3N+ C H

CH2

CH2

CH2

NH3+

Distagravencia 353AringTipus interaccioacute electrostagravetica

R

grup NH3+ Lys1075 grup fosfat adenina 133

Hipogravetesi

bull Estudiat en un temps diferent la distagravencia entre la LISINA i el GRUP FOSFAT del DNA permetria la interaccioacute electrostagravetica

Premisa

bull El nucleosoma eacutes un sistema en moviment

bull La cristalmiddotlografia no ens permet considerar-lo com a tal (ldquofoto estagraveticardquo)

CONCLUSIOacute AL TROBAR UN SEGON PDB A ON SIacute QUE ES MANTEacute LA INTERACCIOacute CONCLUIumlM QUE EacuteS IMPORTANT TAL I COM HAVIacuteEM TROBAT TOT I QUE EN EL NOSTRE MODEL NO HO PUGUEM OBSERVAR

Interaccioacute H3-DNA

Interaccioacute H4-DNA

SHL ndash15

SHL +15

233 Aring

271 Aring

508 Aring

6831 Aring

SHL ndash15

SHL +15

R63 H3 O1P T17J

D24 H4 O1P A-13J

R63 H3

O1P C-14J

D24 H4

O1P T18I

SHL ndash15 SHL +15

Interaccioacute H2B-DNA

Interaccioacute H2A-DNA

Cua C-terminal de H2A

No interaccioacute amb DNA del nucleosoma

Interaccioacute amb H1

Interaccioacute cua N-terminal H2A amb el nucleosoma

Interaccions electroestagravetiques

LYS i ARG amb OP DNA

EVOLUCIOacute DE LES HISTONES

SUPERPOSICIOacuteSTAMP

ClustalW HMMER

STAMP STAMP

LOW SCORES

Alineament STAMP (H4 H2A H2B)

Alinear H3 manualment

STAMP

SUPERPOSICIOacute DE LES HISTONES

H2A At

H2A Dm

H2A Ce

H2A HsH2A Xl

H4 HsH4 Ce

H4 Dm

H4 AtH4 Xl

Mfervidus1

Mfervidus2

H3 CeH3 Hs

H3 XlH3 Dm

H2B At

H2B Hs

H2B Xl

H2B CeH2B Dm

H1 At

H1 CeH1 Dm

H1 Hs

H1 Xl

H5 Ggallus

NUCLEOSOMA PROCARIOTA

bull Mateixa funcioacute a eucariotes i procariotes resoldre el problema de lrsquoempaquetament del DNA

bull Nucleosoma arquea tetragravemer + ~80pb DNAbull 2 tipus drsquohistona amb sequumlegravencia i estructura

conservada bull Formen diacutemers perograve no especiacutefics homo i

heterodiacutemers

bull Histones arquees meacutes petites (nomeacutes histone fold)

CLUSTAL W(160) multiple sequence alignment

1A7W --------------------------MELPIAPIGRIIKDAGAERVSDDARI-TLAKILE 1HTA -------------------------MGELPIAPIGRIIKNAGAERVSDDARI-ALAKVLE 1kx5B SGRGKGGKGLGKGGAKRHRKVLRDNIQGITKPAIRRLARRGGVKRISGLIYEETRGVLKV 1A7W EMGRDIASEAIKLARHAGRKTIKAEDIELAVRRFK---------- 1HTA EMGEEIASEAVKLAKHAGRKTIKAEDIELARKMF-----------1kx5B FLENVIRDAVTYTEHA-KRKT--VTAMDVVYALKRQGRTLYGFGG

No Domain1 Domain2 Sc RMS Len1 Len2 Align NFit Eq Secs I S P(m)

Pair 1 1A7W 1HTA 934 059 68 68 67 67 66 0 8485 10000 736e-46 Pair 2 1A7W 1kx5B 567 152 68 102 68 67 65 0 2462 10000 000037

Pair 3 1HTA 1kx5B 574 131 68 102 68 65 64 0 2969 10000 761e-06

ALINIAMENT ESTRUCTURAL

BIBLIOGRAFIALlibresbull Wolfe A Chromatin (Structure amp Function) Academic Press 2a edicioacute (1995)bull Calladine Understanding DNA Acdameic Pressbull Sinden DNA Structure and Function Academic PressArticlesbull Curt A Davey et al Solvent mediated interactions in the structura of the

nucleosome core particle at 19 Aring resolution J Mol Biol 319 p1097-1113 (2002)

bull Luger et al Crystal structure of the nucleosome core particle at 28 Aring resolution Nature 389 p251-260 (1997)

bull Flaus A Et al Mechanisms for nucleosome mobilisation Biopolymers 68 p463-578 (2003)

bull Richmond T et al The structure of DNA in the nucleosome core Nature 423 p145-150 (2003)

bull Protacio RU et al Effects of Histone Tail Domains on the Rate of Transcriptional Elongation throught a Nucleosome Mol Cell Biol Vol 20 n 23 p8866-8878

Websbull httpwwwciencianetVerArticuloHistonaidArticulo=dsfjuhh7hqjeub9z1f58vkbull httpwwwbiosciohio-stateedu~microbioArchaealhistonesbull httpwwwweb-bookscomMoBioFreeCh3D1htmbull httpwwwbmbpsueducoursesbmb4004_9_active_cromatinpd

Bases de dadesbull SCOPbull PDBbull National Human Genome Research Institute (Histone Sequence Database)

Programesbull STAMPbull ClustalWbull HMMERbull Rasmol

1 Sobre lrsquoestructura del nucleosoma digues quines afirmacions soacuten certes

1) Serveix per resoldre el problema de compactacioacute del DNA

2) Les regions exograveniques del DNA acostumen a estar a les zones linker per aixiacute estar meacutes accesibles als factors de transcripcioacute

3) Les histones srsquouneixen al DNA de forma sequumlegravencia no-depenent

4) Eacutes un sistema molt poc dinagravemic per permetre lrsquoestabilitat dels cromosomas metafagravesics

a 123

b 24

c 13

d 4

e 1234

2 Sobre els components del nucleosoma sabem que

a) Les histones del core estan molt ben conservades mentre que la H1 no

b) El DNA srsquoenrotlla formant 176 voltes al voltant de les histones del nucli que correspon a uns 146pb

c) Les dues anteriors

d) LrsquoH1 estabilitza el nucleosoma i organitza el DNA linker

e) Totes les anteriors

3 Sobre les histones digues quina opcioacute eacutes falsa

a) Soacuten proteiumlnes globulars bagravesiques molt riques en Arg i Lys

b) Les histones desacetilades tenen molt baixa afinitat pel DNA i premetran la transcripcioacute gegravenica

c) Trobem dos tipus drsquohistones totes de baix per molecular

d) Apareixen en lrsquoSCOP com a all alpha protein amb dominis histone fold

e) Srsquoorganitzen en un octagravemer format per un tetragravemer 2(H3-H4) i dos diacutemers (H2A-H2B)

4 En relacioacute a les interaccions entre les histones i el DNA digues quinaes de les seguumlents afirmacions eacutessoacuten falsaes

1) La interaccioacute entre les histones i el DNA es sequumlegravencia depenent

2) Les treonines interaccionen mitjanccedilant ponts drsquohidrogen realitzats amb el grup alcohol de la cadena lateral

3) Les interaccions srsquoestableixen principalment entre residus bagravesics de la hegravelix C-terminal el loop L1 i el loop L2 de les histones i els fosfats del DNA

4) Les interaccions srsquoestableixen principalment entre residus bagravesics de la hegravelix N-terminal el loop L1 i el loop L2 de les histones i els fosfats del DNA

a 1 2 i 3

b 1 i 3

c 2 i 4

d 4

e 1 2 3 i 4

5 En lrsquoestabliment de les interaccions Histona-DNA digues quina de les seguumlents afirmacions eacutes CERTA en relacioacute amb el paper de lrsquoaigua

a Lrsquoaigua facilita les interaccions entre les proteiumlnes i el DNA permetent la interaccioacute per ponts drsquohidrogen entre residus de les histones i del DNA quan aquests estan massa allunyats o mal orientats

b Lrsquoestabliment de ponts drsquohidrogen indirectes suposen una disminucioacute de la estabilitat del sistema

c Les molegravecules dlsquoaigua srsquoordenen al voltant del DNA deixant el core del nucleosoma sense solvatar

d 1 i 2 soacuten certes

e Cap de les anteriors eacutes certa

6 Senyala lales afirmacions INCORRECTAES sobre el nucleosoma

a Les histones core i la histona linker comparteixen un mateix domini estructural anomenat histone fold b El tetragravemer central del nucleosoma estagrave format per 2 histones H3 i 2 histones H4

c El domini histone fold estagrave format per 3 hegravelix alfa i 2 loops (L1 i L2)

d Els monogravemers drsquohistona es capiculen per formar els diacutemers gragravecies a interaccions hidrofogravebiques entre les hegravelix alfa i entre els loops de les histones e Les afirmacions a i d soacuten falses

7 Senyala les afirmacions CORRECTES sobre el nucleosoma

1) La sequumlegravencia drsquoaminoagravecids del domini histone fold de les histones H2A H2B H3 i H4 estagrave menys conservada que la seva estructura i plegament

2) El nucleosoma procariota estagrave format per 2 homo o heterodiacutemers i resol el problema de lrsquoempaquetament del DNA

3) Lrsquoorientacioacute de les cadenes laterals dels aminoagravecids de les histones eacutes variable segons la presegravencia o absegravencia del DNA

4) Les histones H1 soacuten les meacutes conservades evolutivament mentre que les H3 soacuten les que ho estan menys

a) 123 b) 13c) 24 d) 4

e) 1234

8 Tria la resposta correcte

1) Les histones presenten alta homologia de sequumlegravencia i per tant destructura

2) Les interaccions directes per formar el tetragravemer sestableixen entre lH3 dun diacutemer H3-H4 i lH3 de lalatre diacutemer H3-H4lsquo

3) Els dos diacutemers H2AH2B no interaccionen entre ells per formar loctagravemer

4) Els cations divalents juguen un paper fonamental ja que se situen a la regioacute C-terminal de les hegravelix alfa estabilitzant-les

a) 1 i 3 b) 2 i 4 c) 12 i 3 d)123 i 4 e)4

PREGUNTES DrsquoASSAIG NUCLEOSOMA

1- Senyala quina importancia teacute lrsquoaigua en el nucleosoma

En el nucleosoma lrsquoaigua es disposa al voltant del DNA i en lrsquoespai entre que hi ha entre el core drsquohistones i el DNA

En el nucleosoma lrsquoaigua juga un paper fonamental en lrsquoestabliment de les interaccions Histona-DNA ja que permet la interaccionar mitjanccedilant ponts drsquohidrogen de residus que es troben massa allunyats (distagravencia gt 28 Å) o que es troben mal orientats (els ponts drsquohidrogen nomeacutes es donen quan els residus estan disposats en linia recta en lrsquoespai admetent variacions de +- 35ordm) Lrsquoefecte principal que faragrave aixograve eacutes que permetragrave que la interaccioacute entre les histones i el DNA sigui sequumlegravencia independent (tot i que aixograve tambeacute es veu afavorit per altres coses) ja que permetragrave que aquesta no depengui dels residus concrets que hi hagi al DNA ni de la seva disposicioacute perquegrave podrem establir interaccions mitjanccedilant una o meacutes molegravecules drsquoaigua per tal drsquointeraccionar amb el DNA

2 Indica quina eacutes lrsquoestructura drsquoun octagravemer i digues quines proteiumlnes interaccionen entre elles per formar-lo

Lrsquooctagravemer estagrave format per dues cogravepies de cada una de les 4 histones core Es formen 2 heterodiacutemers H2A-H2B i dos heterodiacutemers H3-H4 gragravecies a interaccions hidrofogravebiques entre les hegravelix α2 i ponts H entre aa dels loops Les histones dels diacutemers interaccionen de manera capiculadaEls dos diacutemers H3-H4 srsquouneixen fortament als turns centrals del DNA formant el tetragravemer central Els altres dos diacutemers H2A-H2B interaccionen amb el tetragravemer per formar lrsquooctagravemer drsquohistones del nucleosoma El tetragravemer estagrave format per la unioacute dels 2 diacutemers H3-H4 formant una estructura del tipus 4-hegravelix-bundle Les uacuteniques histones que interaccionen directament soacuten H3-H3rsquo (les H4 queden als extrems del tetragravemer) Les interaccions que srsquoestableixen soacuten ponts H i interaccions hidrofogravebiquesLrsquooctagravemer es forma per la unioacute dels dos diacutemers H2A-H2B al tetragravemer Interaccioacute directa entre H4 i H2B mitjanccedilant ponts H i un cluster hidrofogravebic (aquest estagrave format per 3 Tyr que no interaccionen a traveacutes dels seus oxiacutegens sinoacute dels anells) Tambeacute es forma una estructura del tipus 4-hegravelix-bundleA meacutes tambeacute srsquoestableixen interaccions entre els dos diacutemers H2A-H2B

FI DE LA PRESENTACIOacutersquo

• Slide 1
• Slide 2
• CARACTERIacuteSTIQUES DEL NUCLEOSOMA
• El DNA al nucleosoma
• LOCALITZACIOacute DEL NUCLEOSOMA
• ESTRUCTURA DEL NUCLEOSOMA
• Slide 7
• Slide 8
• DINAgraveMICA DEL NUCLEOSOMA
• Slide 10
• Slide 11
• HISTONES
• CLASSIFICACIOacute SCOP
• TIPUS DrsquoHISTONES
• HISTONE FOLD
• 1KX5
• DOMINI HISTONE FOLD
• Slide 18
• Slide 19
• Slide 20
• Slide 21
• Slide 22
• Slide 23
• Slide 24
• INTERACCIONS AL NUCLEOSOMA
• TIPUS DrsquoINTERACCIONS
• TIPUS DrsquoINTERACCIONS
• INTERACCIONS HISTONA-HISTONA
• Slide 29
• Octagravemer drsquohistones (core nucleosomal)
• Slide 31
• Slide 32
• H3 i H4 interaccionen via histone fold formant un heterodiacutemer
• H2A i H2B interaccionen via histone fold formant un heterodiacutemer
• 1 INTERACCIONS HIDROFOgraveBIQUES
• Slide 36
• 3 ALTRES INTERACCIONS SECUNDAgraveRIES
• Per quegrave es formen aquests heterodiacutemers i no uns altres o homodiacutemers
• Slide 39
• Tetragravemer H3-H4H3rsquo-H4rsquo
• Slide 41
• 1 Ponts H entre H3-H3rsquo
• 2 Interaccions hidrofogravebiques entre H3-H3rsquo
• Slide 44
• Slide 45
• Tetragravemer-diacutemer interaccions H4-H2B
• Cluster hidrofogravebic
• Diacutemer-diacutemer interaccions H2A-H2BH2Arsquo
• Slide 49
• INTERACCIOacute AMB IONS
• INTERACCIONS HISTONA-DNA
• Slide 52
• IMPORTAgraveNCIA DE LrsquoAIGUA
• INTERACCIOacute PER PONTS DrsquoH
• Slide 55
• Slide 56
• Slide 57
• Slide 58
• Interaccioacute diacutemer H2AH2B -DNA
• Slide 60
• Slide 61
• Slide 62
• Slide 63
• Slide 64
• Interaccioacute H2B-DNA
• Slide 66
• Slide 67
• Interaccioacute diacutemer H3H4-DNA
• Slide 69
• Slide 70
• Slide 71
• Slide 72
• Slide 73
• Slide 74
• Slide 75
• Slide 76
• Slide 77
• Slide 78
• Slide 79
• Interaccioacute H3-DNA
• Slide 81
• Interaccioacute H4-DNA
• Slide 83
• Slide 84
• Slide 85
• Slide 86
• Slide 87
• Interaccioacute H2A-DNA
• Slide 89
• EVOLUCIOacute DE LES HISTONES
• SUPERPOSICIOacute
• Slide 92
• Slide 93
• Slide 94
• SUPERPOSICIOacute DE LES HISTONES
• Slide 96
• NUCLEOSOMA PROCARIOTA
• ALINIAMENT ESTRUCTURAL
• BIBLIOGRAFIA
• Slide 100
• Slide 102
• Slide 103
• Slide 104
• Slide 105
• Slide 106
• Slide 107
• Slide 108
• Slide 109
• FI DE LA PRESENTACIOacute

CARACTERIacuteSTIQUES DEL NUCLEOSOMA

bull Unitat de repeticioacute fonamental de la cromatina

bull Estructura dinagravemica

bull Estructura gairebeacute simegravetrica

bull Meacutes del 80 del DNA eucariota srsquoorganitza en estructura de nucleosoma

El DNA al nucleosoma

LOCALITZACIOacute DEL NUCLEOSOMA

bull Les histones srsquouneixen al DNA de manera no depenent de la sequumlegravencia (en eucariotes superiors preferegravencia per regions exograveniques)

bull Determinada per diferents factorsndash Caracteriacutestiques mecagraveniques intriacutensiques del DNA

(flexibilitat)bull Dinucleogravetids AATT al solc menor encarat a lrsquooctagravemer

drsquohistonesbull Dinucleogravetids CCGG al solc menor extern

ndash Interaccioacute del DNA-proteiumlnes no histona i altres lligands

ESTRUCTURA DEL NUCLEOSOMA

1r model de nucleosoma proposat per Kornberg (1974)

bull Fragments DNA muacuteltiples de 180-200pb (digestioacute amb (digestioacute amb nucleases micrococcals)nucleases micrococcals)

bull Estructura de pes 200KDa ndash108KDa proteics- (ultracentriacutefuga analiacutetica)(ultracentriacutefuga analiacutetica)

bull Complex DNA-proteiumlna (microscopia electrogravenica)(microscopia electrogravenica)

bull Interaccioacute de les histones (cross-linking (cross-linking quiacutemic)quiacutemic)

Partiacutecula nucli (core) del nucleosoma 146 pb DNA+ tetragravemer 2(H3H4) + 2 diacutemers (H2AH2B) 206KDa

Cromatosoma core nucleosomal + H1 (eucariotes superiors) (electroforesis)(electroforesis)

bull11nm diagravemetre

bull56 nm alccedilada

bull175 voltes DNA

(left handed superhelix)

CristalmiddotlografiaCristalmiddotlografia

bull H1 facilita plegament estabilitza DNA a core i influencia organitzacioacute de DNA linker (tegravecniques biofiacutesiques)(tegravecniques biofiacutesiques)

Nucleosoma cromatosoma + DNA linker o internucleosomal (0-55pb variable)

DINAgraveMICA DEL NUCLEOSOMAbull FUNCIOacute

bull regular el nivell de compactacioacute del DNA

bull regular la transcripcioacute gegravenica

bull Propietats fiacutesiques depenents de condicions del medi (forccedila iogravenica i estat histones)

bull Dinagravemica determinada pel grau drsquoacetilacioacute de les histones (acetiltranferases drsquohistones (HATs)desacetilases)

- Histones acetilades baixa afinitat pel DNA poca compactacioacute transcripcioacute gegravenica

- Histones desacetilades alta afinitat pel DNA alta compactacioacute no transcripcioacute gegravenica

bull La compactacioacute del DNA estagrave regulada per histones que permeten o reprimeixen lrsquoaccessibilitat de la DNA polimerasa a la sequumlegravencia per la transcipcioacute

bull Varis models del mecanisme de mobilitzacioacute (bulgingtwisting)

bull Mecanisme no dissociatiu forces tegravermiques (sliding)

bull Assumeixen que les histones romanen estagravetiques perograve no se sap del cert impossibilitat drsquoaiumlllar intermediaris de la mobilitzacioacute

bull Indicis drsquoalteracions estructurals

bull lexosema

bull split nucleosomes

bull inversioacute de ldquosuperhelical handednessrdquo

bull pegraverdua del diacutemer H2A-H2B

bull Importagravencia de les cues N-terminals de H2B i H3

bull Importagravencia de la elasticitat del DNA

H3

H4

H2B

H2A

HISTONES

bull Proteiumlnes globulars bagravesiques (molt riques en Arg i Lys especialment a part N-terminal)

bull Baix pes molecular (~11-15kDa)

bull Histones de tetragravemer central meacutes empaquetades que diacutemers aplanats externs H2AH2B meacutes accessible a solvent meacutes inestable primers en desdimeritzar-se

CLASSIFICACIOacute SCOP

1 Class all alpha proteins2 Fold Histone-fold3 Superfamily Histone-fold4 Family Nucleosome core histones

TIPUS DrsquoHISTONESHistones core (H2A H2B H3 i H4)

bull Importants en la compactacioacute a nucleosomabull Poden ser modificades covalent i post-

traduccionalment en general en els extrems N-terminals

bull Sequumlegravencia molt conservada evolutivament entre els eucariotes i alguns procariotes

bull Plegament de C-term molt similar entre les histones core

bull Cua N-terminal meacutes variable i desestructurada que protueix meacutes enllagrave de superhegravelix DNA per contactar amb molegravecules veiumlnes

Histona linker (H1)

HISTONE FOLD

1KX5

bull Tegravecnica cristalmiddotlografia de raigs Xbull Resolucioacute 19 Aringbull Espegravecie Xenopus laevis

DOMINI HISTONE FOLD

Motiu estructural ~65aa amb 3 hegravelix

H3 LLIRKLPFQRLVREIAQDFKTDLRFQSSAVMALQEASEAYLVALFEDTNLCAIHAKRVTIMPKDIQLARRIRG

H4 QGITKPAIRRLARRGG----V-KRISGLIYEETRGVLKVFLENVIRDAVTYTEHAKRKTVTAMDVVYALKRQG

H2A LQFPVGRVHRLLRKGN--Y-A-ERVGAGAPVYLAAVLEYLTAEILELAGNAARDNKKTRIIPRHLQLAVRNDE

H2B ------SYAIYVYKVLKQVHPDTGISSKAMSIMNSFVNDVFERIAGEASRLAHYNKRSTITSREIQTAVRLLL

H3 LLIRKLPFQRLVREIAQDFKTDLRFQSSAVMALQEASEAYLVALFEDTNLCAIHAKRVTIMPKDIQLARRIRG

H4 QGITKPAIRRLARRGG----V-KRISGLIYEETRGVLKVFLENVIRDAVTYTEHAKRKTVTAMDVVYALKRQG

H2A LQFPVGRVHRLLRKGN--Y-A-ERVGAGAPVYLAAVLEYLTAEILELAGNAARDNKKTRIIPRHLQLAVRNDE

H2B ------SYAIYVYKVLKQVHPDTGISSKAMSIMNSFVNDVFERIAGEASRLAHYNKRSTITSREIQTAVRLLL

N-termhegravelix alfa curta (α1)

+ girfulla beta + loop L1

+ hegravelix alfa llarga (α2)

+girfulla beta + loop L2

+ hegravelix alfa curta (α3)

C-term

H2B

H2A

H4

H3

Pes molecular 13960 kDa

Nuacutemero drsquoaa 129

Lys+Arg 13 Lys

13 Arg

Histona H2A

202

3 HEgraveLIX

Histona H2B

Pes molecular 13774 kDa

Nuacutemero drsquoaa 125

Lys+Arg 20 Lys

8 Arg224

3+1 HEgraveLIX

αC

Histona H3

Pes molecular 1527 kDa

Nuacutemero drsquoaa 135

Lys+Arg 13 Lys

18 Arg229

3+1 HEgraveLIX

αN

Histona H4

Pes molecular 11236 kDa

Nuacutemero drsquoaa 102

Lys+Arg 11 Lys

14 Arg245

3 HEgraveLIX

Exemple D85R78 de la H4Srsquoestableix un

doble pont H

Establiment de ponts H entre residus drsquouna histona

Arg78

Asp85

277 Aring

H2B

Glu83 interacciona amb fosfat de DNA

Glu90

Arg83

INTERACCIONS AL NUCLEOSOMA

DirectesIndirectes

Ponts drsquohidroge

n amb lrsquoH2O

Ponts drsquohidroge

n

Interaccions

iograveniques

Interaccions van

der Waals

Interaccions

hidrofogravebiques

Electroestagravetica

Van der Waals

TIPUS DrsquoINTERACCIONS

ab

bael

r

qqE

4

1 Energia 100-150 kcalmol

Distagravencia Fins 10-15Aring

r

baC

r

baCE

abab

ab 12

12

6

6

Energia 1-2 kcalmol

Distagravencia 4-5Aring

TIPUS DrsquoINTERACCIONS Ponts drsquohidrogenbull Impliquen la interaccioacute drsquoun agravetom donador

(electropositiu) i un aceptor (electronegatiu) drsquohidrogen

bull Enllaccedil 85 iogravenic i 15 covalentbull Energia 1- 45 kcalmolbull Distagravencia 28 Aring

EFECTE COLmiddotLABORATIU

Interaccions hidrofogravebiquesbull No soacuten una interaccioacute progravepiament ditabull Associacioacute drsquoagravetoms hidrofogravebics en un ambient

hidrofiacutelic la estabilitat del sistema ( molegravecules de solvent lliure)

INTERACCIONS HISTONA-HISTONA

bull Anagravelisis biofiacutesics cross-linking i modelatge Anagravelisis biofiacutesics cross-linking i modelatge molecularmolecular tetragravemer H3-H4 teacute paper central en lrsquoorganitzacioacute del nucleosoma ja que srsquouneixen fortament als turns centrals del DNA H2A-H2B interaccionen amb les dues cares del tetragravemer i llavors amb DNA

bull CristalmiddotlografiaCristalmiddotlografia histones core interaccionen entre elles de manera selectiva

Extrem N-term teacute paper important en interaccioacute prot-prot de fora nucleosoma

bull H1 interacciona amb H2

Octagravemer drsquohistones (core nucleosomal)

H3-H4

H3rsquo-H4rsquo

H2A-H2B

H2Arsquo-H2Brsquo

Tetragravemer

Diacutemer

Diacutemer

Octagravemer

ELS DIacuteMERSH2A-H2B

H3-H4

TIPUS DrsquoINTERACCIONS

1 Entre les hegravelix α 2 interaccions hidrofogravebiques

2 Entre els loops ponts drsquohidrogen

3 Altres interaccions

H3 i H4 interaccionen via histone fold formant un

heterodiacutemer

H4

H3

H2A i H2B interaccionen via histone fold formant un

heterodiacutemer

H2B

H2A

1 INTERACCIONS HIDROFOgraveBIQUES

H2A leu51 val54 leu55 leu58 thr59 ile62 leu63

H2B ala71 ile70 phe67 val66 val63 phe62 met59

H2A

H2B

2 INTERACCIONS PONT H entre L1 drsquouna histona i L2 de lrsquoaltra

L2

L1

L1

L2

H2B

H2A

Ser52

Ile78348Aring

3 ALTRES INTERACCIONS SECUNDAgraveRIES

H3-H4 H2A-H2B

Ile62

Ile29 Tyr39

Per quegrave es formen aquests heterodiacutemers i no uns altres o homodiacutemers

bull Empaquetament complementarindash diferegravencies en la

interaccioacute de hegravelix αndash diferegravencies de les seves

extensions N-terminals ndash diferegravencies dels loops L1-

L2

EL TETRAgraveMER

Tetragravemer H3-H4H3rsquo-H4rsquo

H4rsquoH4

H3 H3rsquo

TIPUS DrsquoINTERACCIONS

bull Les interaccions entre els dos diacutemers H3-H4 per formar el tetragravemer es formen entre les histones H3-H3rsquo mitjanccedilant un 4-hegravelix bundle

bull Interaccions1 Ponts H2 Hidrofogravebiques

1 Ponts H entre H3-H3rsquo

His133

His133

Asp123

Asp123

2 Interaccions hidrofogravebiques entre H3-H3rsquo

Residus hidrofogravebics

LrsquoOCTAgraveMER INTERACCIONS

TETRAgraveMERS-DIacuteMERS

Interaccioacute entre diacutemers H2A-H2BH4-H3

H2A-H2B

H3-H4

H2B

H4

Tetragravemer-diacutemer interaccions H4-H2B

H2B H4

Cluster hidrofogravebic

Ponts H

H2B

H4

Glu90

His75

Glu73Arg92

H2B

H4

Tyr80 Tyr72

Tyr88

Diacutemer-diacutemer interaccions H2A-H2BH2Arsquo

Asn38

His79

Glu41

32 Aring 28 Aring

bull Es formen interaccions mitjanccedilant els dominis histone-fold per formar els diacutemers

bull Es formen 3 4-hegravelix-bundlendash 1 associacioacute H3rsquo-H3 per formar tetragravemer

bull Ponts H bull Enllaccedilos hidrofogravebics

ndash 2 associacions H2B-H4 per formar octagravemer bull Ponts H bull Cluster hidrofogravebic

RESUM

INTERACCIOacute AMB IONS

bull Gran importagravencia dels cations divalents

bull Llocs drsquounioacute especiacutefics a ions com el Mg2+ Na+Mn2+ i el Cl-

bull Poden coordinar-se amb molegravecules drsquoaigua

INTERACCIONS HISTONA-DNA

INTERACCIONS HISTONA-DNA

bull Les interaccions histona-DNA es donen en aquelles regions en que el solc menor queda encarat a la part interior (SHL)

bull Impliquen principalmentndash LYS i ARG de les histones ndash Fosfats del DNA

INDEPENDEgraveNCIA DE LA SEQUumlEgraveNCIA DE DNA

bull Els residus implicats en les interaccions formen part majoritagraveriament dels loops L1 i L2 la hegravelix N-terminal i la cua N-termianl de les histones

IMPORTAgraveNCIA DE LrsquoAIGUAHIDRATACIOacute

bull Paper clau en lrsquoestabliment de les interaccions histona-DNA Lrsquoaigua es troba andash Solc menor del DNA (ldquoespines de hidratacioacuterdquo)ndash Grups fosfat del DNAndash Entre histones i DNA ndashdistagravencia lt35Aringndash

bull Serveixen drsquoenllaccedil per formar els ponts drsquohidrogen entre histona i DNA

bull Gran importagravencia en la dinagravemica i estabilitat del nucleosoma Permet interaccioacute sequumlegravencia-independent

INTERACCIOacute PER PONTS DrsquoH

INTERACCIOacute DIRECTEbull 116 ponts drsquohidrogen directes histona-DNA

INTERACCIOacute INDIRECTEbull 121 molegravecules drsquoH2O intervenen en les

interaccions histona-DNAndash 358 interaccions per ponts drsquohidrogen (3 per

molegravecula)bull actuaragrave tant de donador com drsquoacceptor de

ponts drsquohidrogen bull actuaran drsquoaiguumles drsquoassistegravencia o aiguumles

facilitadores

AUGMENT DE LrsquoENTROPIA DEL SISTEMA

Interaccions directes involucrades principalment les ARG i LYS per cagraverrega positiva que presenten

Pont drsquohidrogen establert en una distagravencia de 287Aring

Exemple

Arg36 (H4) + grup fosfat del DNA

Lys122 (H3) grup fosfat DNA

Distagravencia 678Aring

No eacutes possible establir un pont drsquohidrogen directe

SOLUCIOacute H2O

facilitadora

Interaccions indirectes

H2O 2762 facilita la formacioacute del pont drsquohidrogen entre la lisina 122 de la H3 i el grup fosfat del DNA

Per dues molegravecules que hi intervenen (DNA i histona) srsquoalliberen dues molegravecules drsquoaigua

Per alliberar les mateixes dues molegravecules drsquoaigua cal la participacioacute de tres grups (DNA histona i molegravecula drsquoaigua fent de pont)

Interaccioacute diacutemer H2AH2B -DNA

Interaccioacute H2A-DNA

grup NH2 -R- Arg35 (H2A) grup fosfat timina 39

Distagravencia 265Aring

Tipus pont drsquohidrogen (distagravencia ograveptima i orientacioacute en liacutenia recte de lrsquohidrogen del grup NH2 respecte lrsquooxigen del grup fosfat)

COOH

H3N+ C H

CH2

CH2

CH2

NH

C

NH2 NH2

Arginina

+

R

grup NH2 -R- Arg42 (H2A) grup fosfat guanina ndash35

Distagravencia 494AringTipus interaccioacute electrostagravetica

Distagravencia 498AringTipus interaccioacute electrostagravetica

grup fosfat timina 54

grup NH2 -R- Arg77(H2A)

grup NH2 -R- Arg35 (H2A) grup fosfat timina 39

Distagravencia 265Aring

Tipus pont drsquohidrogen (distagravencia ograveptima i orientacioacute en liacutenia recte de lrsquohidrogen del grup NH2 respecte lrsquooxigen del grup fosfat)

COOH

H3N+ C H

CH2

CH2

CH2

NH

C

NH2 NH2

Arginina

+

R

Interaccioacute H2B-DNA

grup NH2 -R- Arg83 (H2B) grup fosfat adenina ndash33

Distagravencia 342AringTipus interaccioacute electrostagravetica

grup OH -R- Thr85 (H2B) grup fosfat guanina ndash34

Distagravencia 300AringTipus pont drsquohidrogen

Treonina

Hidrogen lagravebil del grup alcohol

COOH

H3N+ C H

CH

OH CH3R

Interaccioacute diacutemer H3H4-DNA

Interaccioacute entre N de LYS77 H4 i O2P de A-33

Distagravencia 433Aring

Tipus electroestagravetica

448 Aring

Interaccioacute entre N de LYS115 H3 i O2P de A-33

Distagravencia 507Aring

Tipus electroestagravetica

574 Aring

261 Aring

Interaccioacute entre OH- THR30 H3 i O1P A13 a traveacutes de H2Obull THR - H2O

Distagravencia250 AringTipus pont drsquoH

bull H2O ndash O1P Distagravencia290 AringTipus pont drsquoH

Interaccioacute entre NH3+ de

ARG83 H3 i O1P de G27 Distagravencia 574AringTipus electroestagravetica

Interaccioacute entre OH- THR80 H4 i O1P C28

Distagravencia261Aring

Tipus pont drsquoH25 Aring

29 Aring

275 Aring

420 Aring

278 Aring

Interaccioacute entre NH3+ de

ARG45 H4 i O1P de T7

Distagravencia 510Aring

Tipus electroestagravetica

Interaccioacute OH- de THR118 H3 i O1P de G31

Distagravencia 275Aring

Tipus pont drsquohidrogen

Interaccioacute entre OH- de THR118 H3 NH3

+ ARG45 H4

Distagravencia 278Aring

Tipus pont drsquohidrogen

Interaccioacute entre CH3 de LEU65 H3 i CH3 de T

Distagravencia 414Aring

Tipus hidrofogravebica

414 Aring

Lisina 77 (H4) interaccioacute amb el grup fosfat a una distagravencia de 433Aring

H3-H4DNA

H2A-H2BDNA

Lisina 74 (H2A) tambeacute hauria drsquointeraccionar

Distagravencia 714Aring

No srsquoestableix una interaccioacute aparent

Problema de la literatura O problema de la cristalografia

Hipogravetesi

bull Estudiat en un temps diferent la distagravencia entre la LISINA i el GRUP FOSFAT del DNA permetria la interaccioacute electrostagravetica

Premisa

bull El nucleosoma eacutes un sistema en moviment

bull La cristalografia no ens permet considerar-lo com a tal (ldquofoto estagraveticardquo)

PDB 1P3I Crystallographic Studies Of Nucleosome Core Particles Containing Histone Sin Mutant (resolucioacute 230Aring)

PDB 1P3I

COOH

H3N+ C H

CH2

CH2

CH2

NH3+

Distagravencia 353AringTipus interaccioacute electrostagravetica

R

grup NH3+ Lys1075 grup fosfat adenina 133

Hipogravetesi

bull Estudiat en un temps diferent la distagravencia entre la LISINA i el GRUP FOSFAT del DNA permetria la interaccioacute electrostagravetica

Premisa

bull El nucleosoma eacutes un sistema en moviment

bull La cristalmiddotlografia no ens permet considerar-lo com a tal (ldquofoto estagraveticardquo)

CONCLUSIOacute AL TROBAR UN SEGON PDB A ON SIacute QUE ES MANTEacute LA INTERACCIOacute CONCLUIumlM QUE EacuteS IMPORTANT TAL I COM HAVIacuteEM TROBAT TOT I QUE EN EL NOSTRE MODEL NO HO PUGUEM OBSERVAR

Interaccioacute H3-DNA

Interaccioacute H4-DNA

SHL ndash15

SHL +15

233 Aring

271 Aring

508 Aring

6831 Aring

SHL ndash15

SHL +15

R63 H3 O1P T17J

D24 H4 O1P A-13J

R63 H3

O1P C-14J

D24 H4

O1P T18I

SHL ndash15 SHL +15

Interaccioacute H2B-DNA

Interaccioacute H2A-DNA

Cua C-terminal de H2A

No interaccioacute amb DNA del nucleosoma

Interaccioacute amb H1

Interaccioacute cua N-terminal H2A amb el nucleosoma

Interaccions electroestagravetiques

LYS i ARG amb OP DNA

EVOLUCIOacute DE LES HISTONES

SUPERPOSICIOacuteSTAMP

ClustalW HMMER

STAMP STAMP

LOW SCORES

Alineament STAMP (H4 H2A H2B)

Alinear H3 manualment

STAMP

SUPERPOSICIOacute DE LES HISTONES

H2A At

H2A Dm

H2A Ce

H2A HsH2A Xl

H4 HsH4 Ce

H4 Dm

H4 AtH4 Xl

Mfervidus1

Mfervidus2

H3 CeH3 Hs

H3 XlH3 Dm

H2B At

H2B Hs

H2B Xl

H2B CeH2B Dm

H1 At

H1 CeH1 Dm

H1 Hs

H1 Xl

H5 Ggallus

NUCLEOSOMA PROCARIOTA

bull Mateixa funcioacute a eucariotes i procariotes resoldre el problema de lrsquoempaquetament del DNA

bull Nucleosoma arquea tetragravemer + ~80pb DNAbull 2 tipus drsquohistona amb sequumlegravencia i estructura

conservada bull Formen diacutemers perograve no especiacutefics homo i

heterodiacutemers

bull Histones arquees meacutes petites (nomeacutes histone fold)

CLUSTAL W(160) multiple sequence alignment

1A7W --------------------------MELPIAPIGRIIKDAGAERVSDDARI-TLAKILE 1HTA -------------------------MGELPIAPIGRIIKNAGAERVSDDARI-ALAKVLE 1kx5B SGRGKGGKGLGKGGAKRHRKVLRDNIQGITKPAIRRLARRGGVKRISGLIYEETRGVLKV 1A7W EMGRDIASEAIKLARHAGRKTIKAEDIELAVRRFK---------- 1HTA EMGEEIASEAVKLAKHAGRKTIKAEDIELARKMF-----------1kx5B FLENVIRDAVTYTEHA-KRKT--VTAMDVVYALKRQGRTLYGFGG

No Domain1 Domain2 Sc RMS Len1 Len2 Align NFit Eq Secs I S P(m)

Pair 1 1A7W 1HTA 934 059 68 68 67 67 66 0 8485 10000 736e-46 Pair 2 1A7W 1kx5B 567 152 68 102 68 67 65 0 2462 10000 000037

Pair 3 1HTA 1kx5B 574 131 68 102 68 65 64 0 2969 10000 761e-06

ALINIAMENT ESTRUCTURAL

BIBLIOGRAFIALlibresbull Wolfe A Chromatin (Structure amp Function) Academic Press 2a edicioacute (1995)bull Calladine Understanding DNA Acdameic Pressbull Sinden DNA Structure and Function Academic PressArticlesbull Curt A Davey et al Solvent mediated interactions in the structura of the

nucleosome core particle at 19 Aring resolution J Mol Biol 319 p1097-1113 (2002)

bull Luger et al Crystal structure of the nucleosome core particle at 28 Aring resolution Nature 389 p251-260 (1997)

bull Flaus A Et al Mechanisms for nucleosome mobilisation Biopolymers 68 p463-578 (2003)

bull Richmond T et al The structure of DNA in the nucleosome core Nature 423 p145-150 (2003)

bull Protacio RU et al Effects of Histone Tail Domains on the Rate of Transcriptional Elongation throught a Nucleosome Mol Cell Biol Vol 20 n 23 p8866-8878

Websbull httpwwwciencianetVerArticuloHistonaidArticulo=dsfjuhh7hqjeub9z1f58vkbull httpwwwbiosciohio-stateedu~microbioArchaealhistonesbull httpwwwweb-bookscomMoBioFreeCh3D1htmbull httpwwwbmbpsueducoursesbmb4004_9_active_cromatinpd

Bases de dadesbull SCOPbull PDBbull National Human Genome Research Institute (Histone Sequence Database)

Programesbull STAMPbull ClustalWbull HMMERbull Rasmol

1 Sobre lrsquoestructura del nucleosoma digues quines afirmacions soacuten certes

1) Serveix per resoldre el problema de compactacioacute del DNA

2) Les regions exograveniques del DNA acostumen a estar a les zones linker per aixiacute estar meacutes accesibles als factors de transcripcioacute

3) Les histones srsquouneixen al DNA de forma sequumlegravencia no-depenent

4) Eacutes un sistema molt poc dinagravemic per permetre lrsquoestabilitat dels cromosomas metafagravesics

a 123

b 24

c 13

d 4

e 1234

2 Sobre els components del nucleosoma sabem que

a) Les histones del core estan molt ben conservades mentre que la H1 no

b) El DNA srsquoenrotlla formant 176 voltes al voltant de les histones del nucli que correspon a uns 146pb

c) Les dues anteriors

d) LrsquoH1 estabilitza el nucleosoma i organitza el DNA linker

e) Totes les anteriors

3 Sobre les histones digues quina opcioacute eacutes falsa

a) Soacuten proteiumlnes globulars bagravesiques molt riques en Arg i Lys

b) Les histones desacetilades tenen molt baixa afinitat pel DNA i premetran la transcripcioacute gegravenica

c) Trobem dos tipus drsquohistones totes de baix per molecular

d) Apareixen en lrsquoSCOP com a all alpha protein amb dominis histone fold

e) Srsquoorganitzen en un octagravemer format per un tetragravemer 2(H3-H4) i dos diacutemers (H2A-H2B)

4 En relacioacute a les interaccions entre les histones i el DNA digues quinaes de les seguumlents afirmacions eacutessoacuten falsaes

1) La interaccioacute entre les histones i el DNA es sequumlegravencia depenent

2) Les treonines interaccionen mitjanccedilant ponts drsquohidrogen realitzats amb el grup alcohol de la cadena lateral

3) Les interaccions srsquoestableixen principalment entre residus bagravesics de la hegravelix C-terminal el loop L1 i el loop L2 de les histones i els fosfats del DNA

4) Les interaccions srsquoestableixen principalment entre residus bagravesics de la hegravelix N-terminal el loop L1 i el loop L2 de les histones i els fosfats del DNA

a 1 2 i 3

b 1 i 3

c 2 i 4

d 4

e 1 2 3 i 4

5 En lrsquoestabliment de les interaccions Histona-DNA digues quina de les seguumlents afirmacions eacutes CERTA en relacioacute amb el paper de lrsquoaigua

a Lrsquoaigua facilita les interaccions entre les proteiumlnes i el DNA permetent la interaccioacute per ponts drsquohidrogen entre residus de les histones i del DNA quan aquests estan massa allunyats o mal orientats

b Lrsquoestabliment de ponts drsquohidrogen indirectes suposen una disminucioacute de la estabilitat del sistema

c Les molegravecules dlsquoaigua srsquoordenen al voltant del DNA deixant el core del nucleosoma sense solvatar

d 1 i 2 soacuten certes

e Cap de les anteriors eacutes certa

6 Senyala lales afirmacions INCORRECTAES sobre el nucleosoma

a Les histones core i la histona linker comparteixen un mateix domini estructural anomenat histone fold b El tetragravemer central del nucleosoma estagrave format per 2 histones H3 i 2 histones H4

c El domini histone fold estagrave format per 3 hegravelix alfa i 2 loops (L1 i L2)

d Els monogravemers drsquohistona es capiculen per formar els diacutemers gragravecies a interaccions hidrofogravebiques entre les hegravelix alfa i entre els loops de les histones e Les afirmacions a i d soacuten falses

7 Senyala les afirmacions CORRECTES sobre el nucleosoma

1) La sequumlegravencia drsquoaminoagravecids del domini histone fold de les histones H2A H2B H3 i H4 estagrave menys conservada que la seva estructura i plegament

2) El nucleosoma procariota estagrave format per 2 homo o heterodiacutemers i resol el problema de lrsquoempaquetament del DNA

3) Lrsquoorientacioacute de les cadenes laterals dels aminoagravecids de les histones eacutes variable segons la presegravencia o absegravencia del DNA

4) Les histones H1 soacuten les meacutes conservades evolutivament mentre que les H3 soacuten les que ho estan menys

a) 123 b) 13c) 24 d) 4

e) 1234

8 Tria la resposta correcte

1) Les histones presenten alta homologia de sequumlegravencia i per tant destructura

2) Les interaccions directes per formar el tetragravemer sestableixen entre lH3 dun diacutemer H3-H4 i lH3 de lalatre diacutemer H3-H4lsquo

3) Els dos diacutemers H2AH2B no interaccionen entre ells per formar loctagravemer

4) Els cations divalents juguen un paper fonamental ja que se situen a la regioacute C-terminal de les hegravelix alfa estabilitzant-les

a) 1 i 3 b) 2 i 4 c) 12 i 3 d)123 i 4 e)4

PREGUNTES DrsquoASSAIG NUCLEOSOMA

1- Senyala quina importancia teacute lrsquoaigua en el nucleosoma

En el nucleosoma lrsquoaigua es disposa al voltant del DNA i en lrsquoespai entre que hi ha entre el core drsquohistones i el DNA

En el nucleosoma lrsquoaigua juga un paper fonamental en lrsquoestabliment de les interaccions Histona-DNA ja que permet la interaccionar mitjanccedilant ponts drsquohidrogen de residus que es troben massa allunyats (distagravencia gt 28 Å) o que es troben mal orientats (els ponts drsquohidrogen nomeacutes es donen quan els residus estan disposats en linia recta en lrsquoespai admetent variacions de +- 35ordm) Lrsquoefecte principal que faragrave aixograve eacutes que permetragrave que la interaccioacute entre les histones i el DNA sigui sequumlegravencia independent (tot i que aixograve tambeacute es veu afavorit per altres coses) ja que permetragrave que aquesta no depengui dels residus concrets que hi hagi al DNA ni de la seva disposicioacute perquegrave podrem establir interaccions mitjanccedilant una o meacutes molegravecules drsquoaigua per tal drsquointeraccionar amb el DNA

2 Indica quina eacutes lrsquoestructura drsquoun octagravemer i digues quines proteiumlnes interaccionen entre elles per formar-lo

Lrsquooctagravemer estagrave format per dues cogravepies de cada una de les 4 histones core Es formen 2 heterodiacutemers H2A-H2B i dos heterodiacutemers H3-H4 gragravecies a interaccions hidrofogravebiques entre les hegravelix α2 i ponts H entre aa dels loops Les histones dels diacutemers interaccionen de manera capiculadaEls dos diacutemers H3-H4 srsquouneixen fortament als turns centrals del DNA formant el tetragravemer central Els altres dos diacutemers H2A-H2B interaccionen amb el tetragravemer per formar lrsquooctagravemer drsquohistones del nucleosoma El tetragravemer estagrave format per la unioacute dels 2 diacutemers H3-H4 formant una estructura del tipus 4-hegravelix-bundle Les uacuteniques histones que interaccionen directament soacuten H3-H3rsquo (les H4 queden als extrems del tetragravemer) Les interaccions que srsquoestableixen soacuten ponts H i interaccions hidrofogravebiquesLrsquooctagravemer es forma per la unioacute dels dos diacutemers H2A-H2B al tetragravemer Interaccioacute directa entre H4 i H2B mitjanccedilant ponts H i un cluster hidrofogravebic (aquest estagrave format per 3 Tyr que no interaccionen a traveacutes dels seus oxiacutegens sinoacute dels anells) Tambeacute es forma una estructura del tipus 4-hegravelix-bundleA meacutes tambeacute srsquoestableixen interaccions entre els dos diacutemers H2A-H2B

FI DE LA PRESENTACIOacutersquo

• Slide 1
• Slide 2
• CARACTERIacuteSTIQUES DEL NUCLEOSOMA
• El DNA al nucleosoma
• LOCALITZACIOacute DEL NUCLEOSOMA
• ESTRUCTURA DEL NUCLEOSOMA
• Slide 7
• Slide 8
• DINAgraveMICA DEL NUCLEOSOMA
• Slide 10
• Slide 11
• HISTONES
• CLASSIFICACIOacute SCOP
• TIPUS DrsquoHISTONES
• HISTONE FOLD
• 1KX5
• DOMINI HISTONE FOLD
• Slide 18
• Slide 19
• Slide 20
• Slide 21
• Slide 22
• Slide 23
• Slide 24
• INTERACCIONS AL NUCLEOSOMA
• TIPUS DrsquoINTERACCIONS
• TIPUS DrsquoINTERACCIONS
• INTERACCIONS HISTONA-HISTONA
• Slide 29
• Octagravemer drsquohistones (core nucleosomal)
• Slide 31
• Slide 32
• H3 i H4 interaccionen via histone fold formant un heterodiacutemer
• H2A i H2B interaccionen via histone fold formant un heterodiacutemer
• 1 INTERACCIONS HIDROFOgraveBIQUES
• Slide 36
• 3 ALTRES INTERACCIONS SECUNDAgraveRIES
• Per quegrave es formen aquests heterodiacutemers i no uns altres o homodiacutemers
• Slide 39
• Tetragravemer H3-H4H3rsquo-H4rsquo
• Slide 41
• 1 Ponts H entre H3-H3rsquo
• 2 Interaccions hidrofogravebiques entre H3-H3rsquo
• Slide 44
• Slide 45
• Tetragravemer-diacutemer interaccions H4-H2B
• Cluster hidrofogravebic
• Diacutemer-diacutemer interaccions H2A-H2BH2Arsquo
• Slide 49
• INTERACCIOacute AMB IONS
• INTERACCIONS HISTONA-DNA
• Slide 52
• IMPORTAgraveNCIA DE LrsquoAIGUA
• INTERACCIOacute PER PONTS DrsquoH
• Slide 55
• Slide 56
• Slide 57
• Slide 58
• Interaccioacute diacutemer H2AH2B -DNA
• Slide 60
• Slide 61
• Slide 62
• Slide 63
• Slide 64
• Interaccioacute H2B-DNA
• Slide 66
• Slide 67
• Interaccioacute diacutemer H3H4-DNA
• Slide 69
• Slide 70
• Slide 71
• Slide 72
• Slide 73
• Slide 74
• Slide 75
• Slide 76
• Slide 77
• Slide 78
• Slide 79
• Interaccioacute H3-DNA
• Slide 81
• Interaccioacute H4-DNA
• Slide 83
• Slide 84
• Slide 85
• Slide 86
• Slide 87
• Interaccioacute H2A-DNA
• Slide 89
• EVOLUCIOacute DE LES HISTONES
• SUPERPOSICIOacute
• Slide 92
• Slide 93
• Slide 94
• SUPERPOSICIOacute DE LES HISTONES
• Slide 96
• NUCLEOSOMA PROCARIOTA
• ALINIAMENT ESTRUCTURAL
• BIBLIOGRAFIA
• Slide 100
• Slide 102
• Slide 103
• Slide 104
• Slide 105
• Slide 106
• Slide 107
• Slide 108
• Slide 109
• FI DE LA PRESENTACIOacute

El DNA al nucleosoma

LOCALITZACIOacute DEL NUCLEOSOMA

bull Les histones srsquouneixen al DNA de manera no depenent de la sequumlegravencia (en eucariotes superiors preferegravencia per regions exograveniques)

bull Determinada per diferents factorsndash Caracteriacutestiques mecagraveniques intriacutensiques del DNA

(flexibilitat)bull Dinucleogravetids AATT al solc menor encarat a lrsquooctagravemer

drsquohistonesbull Dinucleogravetids CCGG al solc menor extern

ndash Interaccioacute del DNA-proteiumlnes no histona i altres lligands

ESTRUCTURA DEL NUCLEOSOMA

1r model de nucleosoma proposat per Kornberg (1974)

bull Fragments DNA muacuteltiples de 180-200pb (digestioacute amb (digestioacute amb nucleases micrococcals)nucleases micrococcals)

bull Estructura de pes 200KDa ndash108KDa proteics- (ultracentriacutefuga analiacutetica)(ultracentriacutefuga analiacutetica)

bull Complex DNA-proteiumlna (microscopia electrogravenica)(microscopia electrogravenica)

bull Interaccioacute de les histones (cross-linking (cross-linking quiacutemic)quiacutemic)

Partiacutecula nucli (core) del nucleosoma 146 pb DNA+ tetragravemer 2(H3H4) + 2 diacutemers (H2AH2B) 206KDa

Cromatosoma core nucleosomal + H1 (eucariotes superiors) (electroforesis)(electroforesis)

bull11nm diagravemetre

bull56 nm alccedilada

bull175 voltes DNA

(left handed superhelix)

CristalmiddotlografiaCristalmiddotlografia

bull H1 facilita plegament estabilitza DNA a core i influencia organitzacioacute de DNA linker (tegravecniques biofiacutesiques)(tegravecniques biofiacutesiques)

Nucleosoma cromatosoma + DNA linker o internucleosomal (0-55pb variable)

DINAgraveMICA DEL NUCLEOSOMAbull FUNCIOacute

bull regular el nivell de compactacioacute del DNA

bull regular la transcripcioacute gegravenica

bull Propietats fiacutesiques depenents de condicions del medi (forccedila iogravenica i estat histones)

bull Dinagravemica determinada pel grau drsquoacetilacioacute de les histones (acetiltranferases drsquohistones (HATs)desacetilases)

- Histones acetilades baixa afinitat pel DNA poca compactacioacute transcripcioacute gegravenica

- Histones desacetilades alta afinitat pel DNA alta compactacioacute no transcripcioacute gegravenica

bull La compactacioacute del DNA estagrave regulada per histones que permeten o reprimeixen lrsquoaccessibilitat de la DNA polimerasa a la sequumlegravencia per la transcipcioacute

bull Varis models del mecanisme de mobilitzacioacute (bulgingtwisting)

bull Mecanisme no dissociatiu forces tegravermiques (sliding)

bull Assumeixen que les histones romanen estagravetiques perograve no se sap del cert impossibilitat drsquoaiumlllar intermediaris de la mobilitzacioacute

bull Indicis drsquoalteracions estructurals

bull lexosema

bull split nucleosomes

bull inversioacute de ldquosuperhelical handednessrdquo

bull pegraverdua del diacutemer H2A-H2B

bull Importagravencia de les cues N-terminals de H2B i H3

bull Importagravencia de la elasticitat del DNA

H3

H4

H2B

H2A

HISTONES

bull Proteiumlnes globulars bagravesiques (molt riques en Arg i Lys especialment a part N-terminal)

bull Baix pes molecular (~11-15kDa)

bull Histones de tetragravemer central meacutes empaquetades que diacutemers aplanats externs H2AH2B meacutes accessible a solvent meacutes inestable primers en desdimeritzar-se

CLASSIFICACIOacute SCOP

1 Class all alpha proteins2 Fold Histone-fold3 Superfamily Histone-fold4 Family Nucleosome core histones

TIPUS DrsquoHISTONESHistones core (H2A H2B H3 i H4)

bull Importants en la compactacioacute a nucleosomabull Poden ser modificades covalent i post-

traduccionalment en general en els extrems N-terminals

bull Sequumlegravencia molt conservada evolutivament entre els eucariotes i alguns procariotes

bull Plegament de C-term molt similar entre les histones core

bull Cua N-terminal meacutes variable i desestructurada que protueix meacutes enllagrave de superhegravelix DNA per contactar amb molegravecules veiumlnes

Histona linker (H1)

HISTONE FOLD

1KX5

bull Tegravecnica cristalmiddotlografia de raigs Xbull Resolucioacute 19 Aringbull Espegravecie Xenopus laevis

DOMINI HISTONE FOLD

Motiu estructural ~65aa amb 3 hegravelix

H3 LLIRKLPFQRLVREIAQDFKTDLRFQSSAVMALQEASEAYLVALFEDTNLCAIHAKRVTIMPKDIQLARRIRG

H4 QGITKPAIRRLARRGG----V-KRISGLIYEETRGVLKVFLENVIRDAVTYTEHAKRKTVTAMDVVYALKRQG

H2A LQFPVGRVHRLLRKGN--Y-A-ERVGAGAPVYLAAVLEYLTAEILELAGNAARDNKKTRIIPRHLQLAVRNDE

H2B ------SYAIYVYKVLKQVHPDTGISSKAMSIMNSFVNDVFERIAGEASRLAHYNKRSTITSREIQTAVRLLL

H3 LLIRKLPFQRLVREIAQDFKTDLRFQSSAVMALQEASEAYLVALFEDTNLCAIHAKRVTIMPKDIQLARRIRG

H4 QGITKPAIRRLARRGG----V-KRISGLIYEETRGVLKVFLENVIRDAVTYTEHAKRKTVTAMDVVYALKRQG

H2A LQFPVGRVHRLLRKGN--Y-A-ERVGAGAPVYLAAVLEYLTAEILELAGNAARDNKKTRIIPRHLQLAVRNDE

H2B ------SYAIYVYKVLKQVHPDTGISSKAMSIMNSFVNDVFERIAGEASRLAHYNKRSTITSREIQTAVRLLL

N-termhegravelix alfa curta (α1)

+ girfulla beta + loop L1

+ hegravelix alfa llarga (α2)

+girfulla beta + loop L2

+ hegravelix alfa curta (α3)

C-term

H2B

H2A

H4

H3

Pes molecular 13960 kDa

Nuacutemero drsquoaa 129

Lys+Arg 13 Lys

13 Arg

Histona H2A

202

3 HEgraveLIX

Histona H2B

Pes molecular 13774 kDa

Nuacutemero drsquoaa 125

Lys+Arg 20 Lys

8 Arg224

3+1 HEgraveLIX

αC

Histona H3

Pes molecular 1527 kDa

Nuacutemero drsquoaa 135

Lys+Arg 13 Lys

18 Arg229

3+1 HEgraveLIX

αN

Histona H4

Pes molecular 11236 kDa

Nuacutemero drsquoaa 102

Lys+Arg 11 Lys

14 Arg245

3 HEgraveLIX

Exemple D85R78 de la H4Srsquoestableix un

doble pont H

Establiment de ponts H entre residus drsquouna histona

Arg78

Asp85

277 Aring

H2B

Glu83 interacciona amb fosfat de DNA

Glu90

Arg83

INTERACCIONS AL NUCLEOSOMA

DirectesIndirectes

Ponts drsquohidroge

n amb lrsquoH2O

Ponts drsquohidroge

n

Interaccions

iograveniques

Interaccions van

der Waals

Interaccions

hidrofogravebiques

Electroestagravetica

Van der Waals

TIPUS DrsquoINTERACCIONS

ab

bael

r

qqE

4

1 Energia 100-150 kcalmol

Distagravencia Fins 10-15Aring

r

baC

r

baCE

abab

ab 12

12

6

6

Energia 1-2 kcalmol

Distagravencia 4-5Aring

TIPUS DrsquoINTERACCIONS Ponts drsquohidrogenbull Impliquen la interaccioacute drsquoun agravetom donador

(electropositiu) i un aceptor (electronegatiu) drsquohidrogen

bull Enllaccedil 85 iogravenic i 15 covalentbull Energia 1- 45 kcalmolbull Distagravencia 28 Aring

EFECTE COLmiddotLABORATIU

Interaccions hidrofogravebiquesbull No soacuten una interaccioacute progravepiament ditabull Associacioacute drsquoagravetoms hidrofogravebics en un ambient

hidrofiacutelic la estabilitat del sistema ( molegravecules de solvent lliure)

INTERACCIONS HISTONA-HISTONA

bull Anagravelisis biofiacutesics cross-linking i modelatge Anagravelisis biofiacutesics cross-linking i modelatge molecularmolecular tetragravemer H3-H4 teacute paper central en lrsquoorganitzacioacute del nucleosoma ja que srsquouneixen fortament als turns centrals del DNA H2A-H2B interaccionen amb les dues cares del tetragravemer i llavors amb DNA

bull CristalmiddotlografiaCristalmiddotlografia histones core interaccionen entre elles de manera selectiva

Extrem N-term teacute paper important en interaccioacute prot-prot de fora nucleosoma

bull H1 interacciona amb H2

Octagravemer drsquohistones (core nucleosomal)

H3-H4

H3rsquo-H4rsquo

H2A-H2B

H2Arsquo-H2Brsquo

Tetragravemer

Diacutemer

Diacutemer

Octagravemer

ELS DIacuteMERSH2A-H2B

H3-H4

TIPUS DrsquoINTERACCIONS

1 Entre les hegravelix α 2 interaccions hidrofogravebiques

2 Entre els loops ponts drsquohidrogen

3 Altres interaccions

H3 i H4 interaccionen via histone fold formant un

heterodiacutemer

H4

H3

H2A i H2B interaccionen via histone fold formant un

heterodiacutemer

H2B

H2A

1 INTERACCIONS HIDROFOgraveBIQUES

H2A leu51 val54 leu55 leu58 thr59 ile62 leu63

H2B ala71 ile70 phe67 val66 val63 phe62 met59

H2A

H2B

2 INTERACCIONS PONT H entre L1 drsquouna histona i L2 de lrsquoaltra

L2

L1

L1

L2

H2B

H2A

Ser52

Ile78348Aring

3 ALTRES INTERACCIONS SECUNDAgraveRIES

H3-H4 H2A-H2B

Ile62

Ile29 Tyr39

Per quegrave es formen aquests heterodiacutemers i no uns altres o homodiacutemers

bull Empaquetament complementarindash diferegravencies en la

interaccioacute de hegravelix αndash diferegravencies de les seves

extensions N-terminals ndash diferegravencies dels loops L1-

L2

EL TETRAgraveMER

Tetragravemer H3-H4H3rsquo-H4rsquo

H4rsquoH4

H3 H3rsquo

TIPUS DrsquoINTERACCIONS

bull Les interaccions entre els dos diacutemers H3-H4 per formar el tetragravemer es formen entre les histones H3-H3rsquo mitjanccedilant un 4-hegravelix bundle

bull Interaccions1 Ponts H2 Hidrofogravebiques

1 Ponts H entre H3-H3rsquo

His133

His133

Asp123

Asp123

2 Interaccions hidrofogravebiques entre H3-H3rsquo

Residus hidrofogravebics

LrsquoOCTAgraveMER INTERACCIONS

TETRAgraveMERS-DIacuteMERS

Interaccioacute entre diacutemers H2A-H2BH4-H3

H2A-H2B

H3-H4

H2B

H4

Tetragravemer-diacutemer interaccions H4-H2B

H2B H4

Cluster hidrofogravebic

Ponts H

H2B

H4

Glu90

His75

Glu73Arg92

H2B

H4

Tyr80 Tyr72

Tyr88

Diacutemer-diacutemer interaccions H2A-H2BH2Arsquo

Asn38

His79

Glu41

32 Aring 28 Aring

bull Es formen interaccions mitjanccedilant els dominis histone-fold per formar els diacutemers

bull Es formen 3 4-hegravelix-bundlendash 1 associacioacute H3rsquo-H3 per formar tetragravemer

bull Ponts H bull Enllaccedilos hidrofogravebics

ndash 2 associacions H2B-H4 per formar octagravemer bull Ponts H bull Cluster hidrofogravebic

RESUM

INTERACCIOacute AMB IONS

bull Gran importagravencia dels cations divalents

bull Llocs drsquounioacute especiacutefics a ions com el Mg2+ Na+Mn2+ i el Cl-

bull Poden coordinar-se amb molegravecules drsquoaigua

INTERACCIONS HISTONA-DNA

INTERACCIONS HISTONA-DNA

bull Les interaccions histona-DNA es donen en aquelles regions en que el solc menor queda encarat a la part interior (SHL)

bull Impliquen principalmentndash LYS i ARG de les histones ndash Fosfats del DNA

INDEPENDEgraveNCIA DE LA SEQUumlEgraveNCIA DE DNA

bull Els residus implicats en les interaccions formen part majoritagraveriament dels loops L1 i L2 la hegravelix N-terminal i la cua N-termianl de les histones

IMPORTAgraveNCIA DE LrsquoAIGUAHIDRATACIOacute

bull Paper clau en lrsquoestabliment de les interaccions histona-DNA Lrsquoaigua es troba andash Solc menor del DNA (ldquoespines de hidratacioacuterdquo)ndash Grups fosfat del DNAndash Entre histones i DNA ndashdistagravencia lt35Aringndash

bull Serveixen drsquoenllaccedil per formar els ponts drsquohidrogen entre histona i DNA

bull Gran importagravencia en la dinagravemica i estabilitat del nucleosoma Permet interaccioacute sequumlegravencia-independent

INTERACCIOacute PER PONTS DrsquoH

INTERACCIOacute DIRECTEbull 116 ponts drsquohidrogen directes histona-DNA

INTERACCIOacute INDIRECTEbull 121 molegravecules drsquoH2O intervenen en les

interaccions histona-DNAndash 358 interaccions per ponts drsquohidrogen (3 per

molegravecula)bull actuaragrave tant de donador com drsquoacceptor de

ponts drsquohidrogen bull actuaran drsquoaiguumles drsquoassistegravencia o aiguumles

facilitadores

AUGMENT DE LrsquoENTROPIA DEL SISTEMA

Interaccions directes involucrades principalment les ARG i LYS per cagraverrega positiva que presenten

Pont drsquohidrogen establert en una distagravencia de 287Aring

Exemple

Arg36 (H4) + grup fosfat del DNA

Lys122 (H3) grup fosfat DNA

Distagravencia 678Aring

No eacutes possible establir un pont drsquohidrogen directe

SOLUCIOacute H2O

facilitadora

Interaccions indirectes

H2O 2762 facilita la formacioacute del pont drsquohidrogen entre la lisina 122 de la H3 i el grup fosfat del DNA

Per dues molegravecules que hi intervenen (DNA i histona) srsquoalliberen dues molegravecules drsquoaigua

Per alliberar les mateixes dues molegravecules drsquoaigua cal la participacioacute de tres grups (DNA histona i molegravecula drsquoaigua fent de pont)

Interaccioacute diacutemer H2AH2B -DNA

Interaccioacute H2A-DNA

grup NH2 -R- Arg35 (H2A) grup fosfat timina 39

Distagravencia 265Aring

Tipus pont drsquohidrogen (distagravencia ograveptima i orientacioacute en liacutenia recte de lrsquohidrogen del grup NH2 respecte lrsquooxigen del grup fosfat)

COOH

H3N+ C H

CH2

CH2

CH2

NH

C

NH2 NH2

Arginina

+

R

grup NH2 -R- Arg42 (H2A) grup fosfat guanina ndash35

Distagravencia 494AringTipus interaccioacute electrostagravetica

Distagravencia 498AringTipus interaccioacute electrostagravetica

grup fosfat timina 54

grup NH2 -R- Arg77(H2A)

grup NH2 -R- Arg35 (H2A) grup fosfat timina 39

Distagravencia 265Aring

Tipus pont drsquohidrogen (distagravencia ograveptima i orientacioacute en liacutenia recte de lrsquohidrogen del grup NH2 respecte lrsquooxigen del grup fosfat)

COOH

H3N+ C H

CH2

CH2

CH2

NH

C

NH2 NH2

Arginina

+

R

Interaccioacute H2B-DNA

grup NH2 -R- Arg83 (H2B) grup fosfat adenina ndash33

Distagravencia 342AringTipus interaccioacute electrostagravetica

grup OH -R- Thr85 (H2B) grup fosfat guanina ndash34

Distagravencia 300AringTipus pont drsquohidrogen

Treonina

Hidrogen lagravebil del grup alcohol

COOH

H3N+ C H

CH

OH CH3R

Interaccioacute diacutemer H3H4-DNA

Interaccioacute entre N de LYS77 H4 i O2P de A-33

Distagravencia 433Aring

Tipus electroestagravetica

448 Aring

Interaccioacute entre N de LYS115 H3 i O2P de A-33

Distagravencia 507Aring

Tipus electroestagravetica

574 Aring

261 Aring

Interaccioacute entre OH- THR30 H3 i O1P A13 a traveacutes de H2Obull THR - H2O

Distagravencia250 AringTipus pont drsquoH

bull H2O ndash O1P Distagravencia290 AringTipus pont drsquoH

Interaccioacute entre NH3+ de

ARG83 H3 i O1P de G27 Distagravencia 574AringTipus electroestagravetica

Interaccioacute entre OH- THR80 H4 i O1P C28

Distagravencia261Aring

Tipus pont drsquoH25 Aring

29 Aring

275 Aring

420 Aring

278 Aring

Interaccioacute entre NH3+ de

ARG45 H4 i O1P de T7

Distagravencia 510Aring

Tipus electroestagravetica

Interaccioacute OH- de THR118 H3 i O1P de G31

Distagravencia 275Aring

Tipus pont drsquohidrogen

Interaccioacute entre OH- de THR118 H3 NH3

+ ARG45 H4

Distagravencia 278Aring

Tipus pont drsquohidrogen

Interaccioacute entre CH3 de LEU65 H3 i CH3 de T

Distagravencia 414Aring

Tipus hidrofogravebica

414 Aring

Lisina 77 (H4) interaccioacute amb el grup fosfat a una distagravencia de 433Aring

H3-H4DNA

H2A-H2BDNA

Lisina 74 (H2A) tambeacute hauria drsquointeraccionar

Distagravencia 714Aring

No srsquoestableix una interaccioacute aparent

Problema de la literatura O problema de la cristalografia

Hipogravetesi

bull Estudiat en un temps diferent la distagravencia entre la LISINA i el GRUP FOSFAT del DNA permetria la interaccioacute electrostagravetica

Premisa

bull El nucleosoma eacutes un sistema en moviment

bull La cristalografia no ens permet considerar-lo com a tal (ldquofoto estagraveticardquo)

PDB 1P3I Crystallographic Studies Of Nucleosome Core Particles Containing Histone Sin Mutant (resolucioacute 230Aring)

PDB 1P3I

COOH

H3N+ C H

CH2

CH2

CH2

NH3+

Distagravencia 353AringTipus interaccioacute electrostagravetica

R

grup NH3+ Lys1075 grup fosfat adenina 133

Hipogravetesi

bull Estudiat en un temps diferent la distagravencia entre la LISINA i el GRUP FOSFAT del DNA permetria la interaccioacute electrostagravetica

Premisa

bull El nucleosoma eacutes un sistema en moviment

bull La cristalmiddotlografia no ens permet considerar-lo com a tal (ldquofoto estagraveticardquo)

CONCLUSIOacute AL TROBAR UN SEGON PDB A ON SIacute QUE ES MANTEacute LA INTERACCIOacute CONCLUIumlM QUE EacuteS IMPORTANT TAL I COM HAVIacuteEM TROBAT TOT I QUE EN EL NOSTRE MODEL NO HO PUGUEM OBSERVAR

Interaccioacute H3-DNA

Interaccioacute H4-DNA

SHL ndash15

SHL +15

233 Aring

271 Aring

508 Aring

6831 Aring

SHL ndash15

SHL +15

R63 H3 O1P T17J

D24 H4 O1P A-13J

R63 H3

O1P C-14J

D24 H4

O1P T18I

SHL ndash15 SHL +15

Interaccioacute H2B-DNA

Interaccioacute H2A-DNA

Cua C-terminal de H2A

No interaccioacute amb DNA del nucleosoma

Interaccioacute amb H1

Interaccioacute cua N-terminal H2A amb el nucleosoma

Interaccions electroestagravetiques

LYS i ARG amb OP DNA

EVOLUCIOacute DE LES HISTONES

SUPERPOSICIOacuteSTAMP

ClustalW HMMER

STAMP STAMP

LOW SCORES

Alineament STAMP (H4 H2A H2B)

Alinear H3 manualment

STAMP

SUPERPOSICIOacute DE LES HISTONES

H2A At

H2A Dm

H2A Ce

H2A HsH2A Xl

H4 HsH4 Ce

H4 Dm

H4 AtH4 Xl

Mfervidus1

Mfervidus2

H3 CeH3 Hs

H3 XlH3 Dm

H2B At

H2B Hs

H2B Xl

H2B CeH2B Dm

H1 At

H1 CeH1 Dm

H1 Hs

H1 Xl

H5 Ggallus

NUCLEOSOMA PROCARIOTA

bull Mateixa funcioacute a eucariotes i procariotes resoldre el problema de lrsquoempaquetament del DNA

bull Nucleosoma arquea tetragravemer + ~80pb DNAbull 2 tipus drsquohistona amb sequumlegravencia i estructura

conservada bull Formen diacutemers perograve no especiacutefics homo i

heterodiacutemers

bull Histones arquees meacutes petites (nomeacutes histone fold)

CLUSTAL W(160) multiple sequence alignment

1A7W --------------------------MELPIAPIGRIIKDAGAERVSDDARI-TLAKILE 1HTA -------------------------MGELPIAPIGRIIKNAGAERVSDDARI-ALAKVLE 1kx5B SGRGKGGKGLGKGGAKRHRKVLRDNIQGITKPAIRRLARRGGVKRISGLIYEETRGVLKV 1A7W EMGRDIASEAIKLARHAGRKTIKAEDIELAVRRFK---------- 1HTA EMGEEIASEAVKLAKHAGRKTIKAEDIELARKMF-----------1kx5B FLENVIRDAVTYTEHA-KRKT--VTAMDVVYALKRQGRTLYGFGG

No Domain1 Domain2 Sc RMS Len1 Len2 Align NFit Eq Secs I S P(m)

Pair 1 1A7W 1HTA 934 059 68 68 67 67 66 0 8485 10000 736e-46 Pair 2 1A7W 1kx5B 567 152 68 102 68 67 65 0 2462 10000 000037

Pair 3 1HTA 1kx5B 574 131 68 102 68 65 64 0 2969 10000 761e-06

ALINIAMENT ESTRUCTURAL

BIBLIOGRAFIALlibresbull Wolfe A Chromatin (Structure amp Function) Academic Press 2a edicioacute (1995)bull Calladine Understanding DNA Acdameic Pressbull Sinden DNA Structure and Function Academic PressArticlesbull Curt A Davey et al Solvent mediated interactions in the structura of the

nucleosome core particle at 19 Aring resolution J Mol Biol 319 p1097-1113 (2002)

bull Luger et al Crystal structure of the nucleosome core particle at 28 Aring resolution Nature 389 p251-260 (1997)

bull Flaus A Et al Mechanisms for nucleosome mobilisation Biopolymers 68 p463-578 (2003)

bull Richmond T et al The structure of DNA in the nucleosome core Nature 423 p145-150 (2003)

bull Protacio RU et al Effects of Histone Tail Domains on the Rate of Transcriptional Elongation throught a Nucleosome Mol Cell Biol Vol 20 n 23 p8866-8878

Websbull httpwwwciencianetVerArticuloHistonaidArticulo=dsfjuhh7hqjeub9z1f58vkbull httpwwwbiosciohio-stateedu~microbioArchaealhistonesbull httpwwwweb-bookscomMoBioFreeCh3D1htmbull httpwwwbmbpsueducoursesbmb4004_9_active_cromatinpd

Bases de dadesbull SCOPbull PDBbull National Human Genome Research Institute (Histone Sequence Database)

Programesbull STAMPbull ClustalWbull HMMERbull Rasmol

1 Sobre lrsquoestructura del nucleosoma digues quines afirmacions soacuten certes

1) Serveix per resoldre el problema de compactacioacute del DNA

2) Les regions exograveniques del DNA acostumen a estar a les zones linker per aixiacute estar meacutes accesibles als factors de transcripcioacute

3) Les histones srsquouneixen al DNA de forma sequumlegravencia no-depenent

4) Eacutes un sistema molt poc dinagravemic per permetre lrsquoestabilitat dels cromosomas metafagravesics

a 123

b 24

c 13

d 4

e 1234

2 Sobre els components del nucleosoma sabem que

a) Les histones del core estan molt ben conservades mentre que la H1 no

b) El DNA srsquoenrotlla formant 176 voltes al voltant de les histones del nucli que correspon a uns 146pb

c) Les dues anteriors

d) LrsquoH1 estabilitza el nucleosoma i organitza el DNA linker

e) Totes les anteriors

3 Sobre les histones digues quina opcioacute eacutes falsa

a) Soacuten proteiumlnes globulars bagravesiques molt riques en Arg i Lys

b) Les histones desacetilades tenen molt baixa afinitat pel DNA i premetran la transcripcioacute gegravenica

c) Trobem dos tipus drsquohistones totes de baix per molecular

d) Apareixen en lrsquoSCOP com a all alpha protein amb dominis histone fold

e) Srsquoorganitzen en un octagravemer format per un tetragravemer 2(H3-H4) i dos diacutemers (H2A-H2B)

4 En relacioacute a les interaccions entre les histones i el DNA digues quinaes de les seguumlents afirmacions eacutessoacuten falsaes

1) La interaccioacute entre les histones i el DNA es sequumlegravencia depenent

2) Les treonines interaccionen mitjanccedilant ponts drsquohidrogen realitzats amb el grup alcohol de la cadena lateral

3) Les interaccions srsquoestableixen principalment entre residus bagravesics de la hegravelix C-terminal el loop L1 i el loop L2 de les histones i els fosfats del DNA

4) Les interaccions srsquoestableixen principalment entre residus bagravesics de la hegravelix N-terminal el loop L1 i el loop L2 de les histones i els fosfats del DNA

a 1 2 i 3

b 1 i 3

c 2 i 4

d 4

e 1 2 3 i 4

5 En lrsquoestabliment de les interaccions Histona-DNA digues quina de les seguumlents afirmacions eacutes CERTA en relacioacute amb el paper de lrsquoaigua

a Lrsquoaigua facilita les interaccions entre les proteiumlnes i el DNA permetent la interaccioacute per ponts drsquohidrogen entre residus de les histones i del DNA quan aquests estan massa allunyats o mal orientats

b Lrsquoestabliment de ponts drsquohidrogen indirectes suposen una disminucioacute de la estabilitat del sistema

c Les molegravecules dlsquoaigua srsquoordenen al voltant del DNA deixant el core del nucleosoma sense solvatar

d 1 i 2 soacuten certes

e Cap de les anteriors eacutes certa

6 Senyala lales afirmacions INCORRECTAES sobre el nucleosoma

a Les histones core i la histona linker comparteixen un mateix domini estructural anomenat histone fold b El tetragravemer central del nucleosoma estagrave format per 2 histones H3 i 2 histones H4

c El domini histone fold estagrave format per 3 hegravelix alfa i 2 loops (L1 i L2)

d Els monogravemers drsquohistona es capiculen per formar els diacutemers gragravecies a interaccions hidrofogravebiques entre les hegravelix alfa i entre els loops de les histones e Les afirmacions a i d soacuten falses

7 Senyala les afirmacions CORRECTES sobre el nucleosoma

1) La sequumlegravencia drsquoaminoagravecids del domini histone fold de les histones H2A H2B H3 i H4 estagrave menys conservada que la seva estructura i plegament

2) El nucleosoma procariota estagrave format per 2 homo o heterodiacutemers i resol el problema de lrsquoempaquetament del DNA

3) Lrsquoorientacioacute de les cadenes laterals dels aminoagravecids de les histones eacutes variable segons la presegravencia o absegravencia del DNA

4) Les histones H1 soacuten les meacutes conservades evolutivament mentre que les H3 soacuten les que ho estan menys

a) 123 b) 13c) 24 d) 4

e) 1234

8 Tria la resposta correcte

1) Les histones presenten alta homologia de sequumlegravencia i per tant destructura

2) Les interaccions directes per formar el tetragravemer sestableixen entre lH3 dun diacutemer H3-H4 i lH3 de lalatre diacutemer H3-H4lsquo

3) Els dos diacutemers H2AH2B no interaccionen entre ells per formar loctagravemer

4) Els cations divalents juguen un paper fonamental ja que se situen a la regioacute C-terminal de les hegravelix alfa estabilitzant-les

a) 1 i 3 b) 2 i 4 c) 12 i 3 d)123 i 4 e)4

PREGUNTES DrsquoASSAIG NUCLEOSOMA

1- Senyala quina importancia teacute lrsquoaigua en el nucleosoma

En el nucleosoma lrsquoaigua es disposa al voltant del DNA i en lrsquoespai entre que hi ha entre el core drsquohistones i el DNA

En el nucleosoma lrsquoaigua juga un paper fonamental en lrsquoestabliment de les interaccions Histona-DNA ja que permet la interaccionar mitjanccedilant ponts drsquohidrogen de residus que es troben massa allunyats (distagravencia gt 28 Å) o que es troben mal orientats (els ponts drsquohidrogen nomeacutes es donen quan els residus estan disposats en linia recta en lrsquoespai admetent variacions de +- 35ordm) Lrsquoefecte principal que faragrave aixograve eacutes que permetragrave que la interaccioacute entre les histones i el DNA sigui sequumlegravencia independent (tot i que aixograve tambeacute es veu afavorit per altres coses) ja que permetragrave que aquesta no depengui dels residus concrets que hi hagi al DNA ni de la seva disposicioacute perquegrave podrem establir interaccions mitjanccedilant una o meacutes molegravecules drsquoaigua per tal drsquointeraccionar amb el DNA

2 Indica quina eacutes lrsquoestructura drsquoun octagravemer i digues quines proteiumlnes interaccionen entre elles per formar-lo

Lrsquooctagravemer estagrave format per dues cogravepies de cada una de les 4 histones core Es formen 2 heterodiacutemers H2A-H2B i dos heterodiacutemers H3-H4 gragravecies a interaccions hidrofogravebiques entre les hegravelix α2 i ponts H entre aa dels loops Les histones dels diacutemers interaccionen de manera capiculadaEls dos diacutemers H3-H4 srsquouneixen fortament als turns centrals del DNA formant el tetragravemer central Els altres dos diacutemers H2A-H2B interaccionen amb el tetragravemer per formar lrsquooctagravemer drsquohistones del nucleosoma El tetragravemer estagrave format per la unioacute dels 2 diacutemers H3-H4 formant una estructura del tipus 4-hegravelix-bundle Les uacuteniques histones que interaccionen directament soacuten H3-H3rsquo (les H4 queden als extrems del tetragravemer) Les interaccions que srsquoestableixen soacuten ponts H i interaccions hidrofogravebiquesLrsquooctagravemer es forma per la unioacute dels dos diacutemers H2A-H2B al tetragravemer Interaccioacute directa entre H4 i H2B mitjanccedilant ponts H i un cluster hidrofogravebic (aquest estagrave format per 3 Tyr que no interaccionen a traveacutes dels seus oxiacutegens sinoacute dels anells) Tambeacute es forma una estructura del tipus 4-hegravelix-bundleA meacutes tambeacute srsquoestableixen interaccions entre els dos diacutemers H2A-H2B

FI DE LA PRESENTACIOacutersquo

• Slide 1
• Slide 2
• CARACTERIacuteSTIQUES DEL NUCLEOSOMA
• El DNA al nucleosoma
• LOCALITZACIOacute DEL NUCLEOSOMA
• ESTRUCTURA DEL NUCLEOSOMA
• Slide 7
• Slide 8
• DINAgraveMICA DEL NUCLEOSOMA
• Slide 10
• Slide 11
• HISTONES
• CLASSIFICACIOacute SCOP
• TIPUS DrsquoHISTONES
• HISTONE FOLD
• 1KX5
• DOMINI HISTONE FOLD
• Slide 18
• Slide 19
• Slide 20
• Slide 21
• Slide 22
• Slide 23
• Slide 24
• INTERACCIONS AL NUCLEOSOMA
• TIPUS DrsquoINTERACCIONS
• TIPUS DrsquoINTERACCIONS
• INTERACCIONS HISTONA-HISTONA
• Slide 29
• Octagravemer drsquohistones (core nucleosomal)
• Slide 31
• Slide 32
• H3 i H4 interaccionen via histone fold formant un heterodiacutemer
• H2A i H2B interaccionen via histone fold formant un heterodiacutemer
• 1 INTERACCIONS HIDROFOgraveBIQUES
• Slide 36
• 3 ALTRES INTERACCIONS SECUNDAgraveRIES
• Per quegrave es formen aquests heterodiacutemers i no uns altres o homodiacutemers
• Slide 39
• Tetragravemer H3-H4H3rsquo-H4rsquo
• Slide 41
• 1 Ponts H entre H3-H3rsquo
• 2 Interaccions hidrofogravebiques entre H3-H3rsquo
• Slide 44
• Slide 45
• Tetragravemer-diacutemer interaccions H4-H2B
• Cluster hidrofogravebic
• Diacutemer-diacutemer interaccions H2A-H2BH2Arsquo
• Slide 49
• INTERACCIOacute AMB IONS
• INTERACCIONS HISTONA-DNA
• Slide 52
• IMPORTAgraveNCIA DE LrsquoAIGUA
• INTERACCIOacute PER PONTS DrsquoH
• Slide 55
• Slide 56
• Slide 57
• Slide 58
• Interaccioacute diacutemer H2AH2B -DNA
• Slide 60
• Slide 61
• Slide 62
• Slide 63
• Slide 64
• Interaccioacute H2B-DNA
• Slide 66
• Slide 67
• Interaccioacute diacutemer H3H4-DNA
• Slide 69
• Slide 70
• Slide 71
• Slide 72
• Slide 73
• Slide 74
• Slide 75
• Slide 76
• Slide 77
• Slide 78
• Slide 79
• Interaccioacute H3-DNA
• Slide 81
• Interaccioacute H4-DNA
• Slide 83
• Slide 84
• Slide 85
• Slide 86
• Slide 87
• Interaccioacute H2A-DNA
• Slide 89
• EVOLUCIOacute DE LES HISTONES
• SUPERPOSICIOacute
• Slide 92
• Slide 93
• Slide 94
• SUPERPOSICIOacute DE LES HISTONES
• Slide 96
• NUCLEOSOMA PROCARIOTA
• ALINIAMENT ESTRUCTURAL
• BIBLIOGRAFIA
• Slide 100
• Slide 102
• Slide 103
• Slide 104
• Slide 105
• Slide 106
• Slide 107
• Slide 108
• Slide 109
• FI DE LA PRESENTACIOacute

LOCALITZACIOacute DEL NUCLEOSOMA

bull Les histones srsquouneixen al DNA de manera no depenent de la sequumlegravencia (en eucariotes superiors preferegravencia per regions exograveniques)

bull Determinada per diferents factorsndash Caracteriacutestiques mecagraveniques intriacutensiques del DNA

(flexibilitat)bull Dinucleogravetids AATT al solc menor encarat a lrsquooctagravemer

drsquohistonesbull Dinucleogravetids CCGG al solc menor extern

ndash Interaccioacute del DNA-proteiumlnes no histona i altres lligands

ESTRUCTURA DEL NUCLEOSOMA

1r model de nucleosoma proposat per Kornberg (1974)

bull Fragments DNA muacuteltiples de 180-200pb (digestioacute amb (digestioacute amb nucleases micrococcals)nucleases micrococcals)

bull Estructura de pes 200KDa ndash108KDa proteics- (ultracentriacutefuga analiacutetica)(ultracentriacutefuga analiacutetica)

bull Complex DNA-proteiumlna (microscopia electrogravenica)(microscopia electrogravenica)

bull Interaccioacute de les histones (cross-linking (cross-linking quiacutemic)quiacutemic)

Partiacutecula nucli (core) del nucleosoma 146 pb DNA+ tetragravemer 2(H3H4) + 2 diacutemers (H2AH2B) 206KDa

Cromatosoma core nucleosomal + H1 (eucariotes superiors) (electroforesis)(electroforesis)

bull11nm diagravemetre

bull56 nm alccedilada

bull175 voltes DNA

(left handed superhelix)

CristalmiddotlografiaCristalmiddotlografia

bull H1 facilita plegament estabilitza DNA a core i influencia organitzacioacute de DNA linker (tegravecniques biofiacutesiques)(tegravecniques biofiacutesiques)

Nucleosoma cromatosoma + DNA linker o internucleosomal (0-55pb variable)

DINAgraveMICA DEL NUCLEOSOMAbull FUNCIOacute

bull regular el nivell de compactacioacute del DNA

bull regular la transcripcioacute gegravenica

bull Propietats fiacutesiques depenents de condicions del medi (forccedila iogravenica i estat histones)

bull Dinagravemica determinada pel grau drsquoacetilacioacute de les histones (acetiltranferases drsquohistones (HATs)desacetilases)

- Histones acetilades baixa afinitat pel DNA poca compactacioacute transcripcioacute gegravenica

- Histones desacetilades alta afinitat pel DNA alta compactacioacute no transcripcioacute gegravenica

bull La compactacioacute del DNA estagrave regulada per histones que permeten o reprimeixen lrsquoaccessibilitat de la DNA polimerasa a la sequumlegravencia per la transcipcioacute

bull Varis models del mecanisme de mobilitzacioacute (bulgingtwisting)

bull Mecanisme no dissociatiu forces tegravermiques (sliding)

bull Assumeixen que les histones romanen estagravetiques perograve no se sap del cert impossibilitat drsquoaiumlllar intermediaris de la mobilitzacioacute

bull Indicis drsquoalteracions estructurals

bull lexosema

bull split nucleosomes

bull inversioacute de ldquosuperhelical handednessrdquo

bull pegraverdua del diacutemer H2A-H2B

bull Importagravencia de les cues N-terminals de H2B i H3

bull Importagravencia de la elasticitat del DNA

H3

H4

H2B

H2A

HISTONES

bull Proteiumlnes globulars bagravesiques (molt riques en Arg i Lys especialment a part N-terminal)

bull Baix pes molecular (~11-15kDa)

bull Histones de tetragravemer central meacutes empaquetades que diacutemers aplanats externs H2AH2B meacutes accessible a solvent meacutes inestable primers en desdimeritzar-se

CLASSIFICACIOacute SCOP

1 Class all alpha proteins2 Fold Histone-fold3 Superfamily Histone-fold4 Family Nucleosome core histones

TIPUS DrsquoHISTONESHistones core (H2A H2B H3 i H4)

bull Importants en la compactacioacute a nucleosomabull Poden ser modificades covalent i post-

traduccionalment en general en els extrems N-terminals

bull Sequumlegravencia molt conservada evolutivament entre els eucariotes i alguns procariotes

bull Plegament de C-term molt similar entre les histones core

bull Cua N-terminal meacutes variable i desestructurada que protueix meacutes enllagrave de superhegravelix DNA per contactar amb molegravecules veiumlnes

Histona linker (H1)

HISTONE FOLD

1KX5

bull Tegravecnica cristalmiddotlografia de raigs Xbull Resolucioacute 19 Aringbull Espegravecie Xenopus laevis

DOMINI HISTONE FOLD

Motiu estructural ~65aa amb 3 hegravelix

H3 LLIRKLPFQRLVREIAQDFKTDLRFQSSAVMALQEASEAYLVALFEDTNLCAIHAKRVTIMPKDIQLARRIRG

H4 QGITKPAIRRLARRGG----V-KRISGLIYEETRGVLKVFLENVIRDAVTYTEHAKRKTVTAMDVVYALKRQG

H2A LQFPVGRVHRLLRKGN--Y-A-ERVGAGAPVYLAAVLEYLTAEILELAGNAARDNKKTRIIPRHLQLAVRNDE

H2B ------SYAIYVYKVLKQVHPDTGISSKAMSIMNSFVNDVFERIAGEASRLAHYNKRSTITSREIQTAVRLLL

H3 LLIRKLPFQRLVREIAQDFKTDLRFQSSAVMALQEASEAYLVALFEDTNLCAIHAKRVTIMPKDIQLARRIRG

H4 QGITKPAIRRLARRGG----V-KRISGLIYEETRGVLKVFLENVIRDAVTYTEHAKRKTVTAMDVVYALKRQG

H2A LQFPVGRVHRLLRKGN--Y-A-ERVGAGAPVYLAAVLEYLTAEILELAGNAARDNKKTRIIPRHLQLAVRNDE

H2B ------SYAIYVYKVLKQVHPDTGISSKAMSIMNSFVNDVFERIAGEASRLAHYNKRSTITSREIQTAVRLLL

N-termhegravelix alfa curta (α1)

+ girfulla beta + loop L1

+ hegravelix alfa llarga (α2)

+girfulla beta + loop L2

+ hegravelix alfa curta (α3)

C-term

H2B

H2A

H4

H3

Pes molecular 13960 kDa

Nuacutemero drsquoaa 129

Lys+Arg 13 Lys

13 Arg

Histona H2A

202

3 HEgraveLIX

Histona H2B

Pes molecular 13774 kDa

Nuacutemero drsquoaa 125

Lys+Arg 20 Lys

8 Arg224

3+1 HEgraveLIX

αC

Histona H3

Pes molecular 1527 kDa

Nuacutemero drsquoaa 135

Lys+Arg 13 Lys

18 Arg229

3+1 HEgraveLIX

αN

Histona H4

Pes molecular 11236 kDa

Nuacutemero drsquoaa 102

Lys+Arg 11 Lys

14 Arg245

3 HEgraveLIX

Exemple D85R78 de la H4Srsquoestableix un

doble pont H

Establiment de ponts H entre residus drsquouna histona

Arg78

Asp85

277 Aring

H2B

Glu83 interacciona amb fosfat de DNA

Glu90

Arg83

INTERACCIONS AL NUCLEOSOMA

DirectesIndirectes

Ponts drsquohidroge

n amb lrsquoH2O

Ponts drsquohidroge

n

Interaccions

iograveniques

Interaccions van

der Waals

Interaccions

hidrofogravebiques

Electroestagravetica

Van der Waals

TIPUS DrsquoINTERACCIONS

ab

bael

r

qqE

4

1 Energia 100-150 kcalmol

Distagravencia Fins 10-15Aring

r

baC

r

baCE

abab

ab 12

12

6

6

Energia 1-2 kcalmol

Distagravencia 4-5Aring

TIPUS DrsquoINTERACCIONS Ponts drsquohidrogenbull Impliquen la interaccioacute drsquoun agravetom donador

(electropositiu) i un aceptor (electronegatiu) drsquohidrogen

bull Enllaccedil 85 iogravenic i 15 covalentbull Energia 1- 45 kcalmolbull Distagravencia 28 Aring

EFECTE COLmiddotLABORATIU

Interaccions hidrofogravebiquesbull No soacuten una interaccioacute progravepiament ditabull Associacioacute drsquoagravetoms hidrofogravebics en un ambient

hidrofiacutelic la estabilitat del sistema ( molegravecules de solvent lliure)

INTERACCIONS HISTONA-HISTONA

bull Anagravelisis biofiacutesics cross-linking i modelatge Anagravelisis biofiacutesics cross-linking i modelatge molecularmolecular tetragravemer H3-H4 teacute paper central en lrsquoorganitzacioacute del nucleosoma ja que srsquouneixen fortament als turns centrals del DNA H2A-H2B interaccionen amb les dues cares del tetragravemer i llavors amb DNA

bull CristalmiddotlografiaCristalmiddotlografia histones core interaccionen entre elles de manera selectiva

Extrem N-term teacute paper important en interaccioacute prot-prot de fora nucleosoma

bull H1 interacciona amb H2

Octagravemer drsquohistones (core nucleosomal)

H3-H4

H3rsquo-H4rsquo

H2A-H2B

H2Arsquo-H2Brsquo

Tetragravemer

Diacutemer

Diacutemer

Octagravemer

ELS DIacuteMERSH2A-H2B

H3-H4

TIPUS DrsquoINTERACCIONS

1 Entre les hegravelix α 2 interaccions hidrofogravebiques

2 Entre els loops ponts drsquohidrogen

3 Altres interaccions

H3 i H4 interaccionen via histone fold formant un

heterodiacutemer

H4

H3

H2A i H2B interaccionen via histone fold formant un

heterodiacutemer

H2B

H2A

1 INTERACCIONS HIDROFOgraveBIQUES

H2A leu51 val54 leu55 leu58 thr59 ile62 leu63

H2B ala71 ile70 phe67 val66 val63 phe62 met59

H2A

H2B

2 INTERACCIONS PONT H entre L1 drsquouna histona i L2 de lrsquoaltra

L2

L1

L1

L2

H2B

H2A

Ser52

Ile78348Aring

3 ALTRES INTERACCIONS SECUNDAgraveRIES

H3-H4 H2A-H2B

Ile62

Ile29 Tyr39

Per quegrave es formen aquests heterodiacutemers i no uns altres o homodiacutemers

bull Empaquetament complementarindash diferegravencies en la

interaccioacute de hegravelix αndash diferegravencies de les seves

extensions N-terminals ndash diferegravencies dels loops L1-

L2

EL TETRAgraveMER

Tetragravemer H3-H4H3rsquo-H4rsquo

H4rsquoH4

H3 H3rsquo

TIPUS DrsquoINTERACCIONS

bull Les interaccions entre els dos diacutemers H3-H4 per formar el tetragravemer es formen entre les histones H3-H3rsquo mitjanccedilant un 4-hegravelix bundle

bull Interaccions1 Ponts H2 Hidrofogravebiques

1 Ponts H entre H3-H3rsquo

His133

His133

Asp123

Asp123

2 Interaccions hidrofogravebiques entre H3-H3rsquo

Residus hidrofogravebics

LrsquoOCTAgraveMER INTERACCIONS

TETRAgraveMERS-DIacuteMERS

Interaccioacute entre diacutemers H2A-H2BH4-H3

H2A-H2B

H3-H4

H2B

H4

Tetragravemer-diacutemer interaccions H4-H2B

H2B H4

Cluster hidrofogravebic

Ponts H

H2B

H4

Glu90

His75

Glu73Arg92

H2B

H4

Tyr80 Tyr72

Tyr88

Diacutemer-diacutemer interaccions H2A-H2BH2Arsquo

Asn38

His79

Glu41

32 Aring 28 Aring

bull Es formen interaccions mitjanccedilant els dominis histone-fold per formar els diacutemers

bull Es formen 3 4-hegravelix-bundlendash 1 associacioacute H3rsquo-H3 per formar tetragravemer

bull Ponts H bull Enllaccedilos hidrofogravebics

ndash 2 associacions H2B-H4 per formar octagravemer bull Ponts H bull Cluster hidrofogravebic

RESUM

INTERACCIOacute AMB IONS

bull Gran importagravencia dels cations divalents

bull Llocs drsquounioacute especiacutefics a ions com el Mg2+ Na+Mn2+ i el Cl-

bull Poden coordinar-se amb molegravecules drsquoaigua

INTERACCIONS HISTONA-DNA

INTERACCIONS HISTONA-DNA

bull Les interaccions histona-DNA es donen en aquelles regions en que el solc menor queda encarat a la part interior (SHL)

bull Impliquen principalmentndash LYS i ARG de les histones ndash Fosfats del DNA

INDEPENDEgraveNCIA DE LA SEQUumlEgraveNCIA DE DNA

bull Els residus implicats en les interaccions formen part majoritagraveriament dels loops L1 i L2 la hegravelix N-terminal i la cua N-termianl de les histones

IMPORTAgraveNCIA DE LrsquoAIGUAHIDRATACIOacute

bull Paper clau en lrsquoestabliment de les interaccions histona-DNA Lrsquoaigua es troba andash Solc menor del DNA (ldquoespines de hidratacioacuterdquo)ndash Grups fosfat del DNAndash Entre histones i DNA ndashdistagravencia lt35Aringndash

bull Serveixen drsquoenllaccedil per formar els ponts drsquohidrogen entre histona i DNA

bull Gran importagravencia en la dinagravemica i estabilitat del nucleosoma Permet interaccioacute sequumlegravencia-independent

INTERACCIOacute PER PONTS DrsquoH

INTERACCIOacute DIRECTEbull 116 ponts drsquohidrogen directes histona-DNA

INTERACCIOacute INDIRECTEbull 121 molegravecules drsquoH2O intervenen en les

interaccions histona-DNAndash 358 interaccions per ponts drsquohidrogen (3 per

molegravecula)bull actuaragrave tant de donador com drsquoacceptor de

ponts drsquohidrogen bull actuaran drsquoaiguumles drsquoassistegravencia o aiguumles

facilitadores

AUGMENT DE LrsquoENTROPIA DEL SISTEMA

Interaccions directes involucrades principalment les ARG i LYS per cagraverrega positiva que presenten

Pont drsquohidrogen establert en una distagravencia de 287Aring

Exemple

Arg36 (H4) + grup fosfat del DNA

Lys122 (H3) grup fosfat DNA

Distagravencia 678Aring

No eacutes possible establir un pont drsquohidrogen directe

SOLUCIOacute H2O

facilitadora

Interaccions indirectes

H2O 2762 facilita la formacioacute del pont drsquohidrogen entre la lisina 122 de la H3 i el grup fosfat del DNA

Per dues molegravecules que hi intervenen (DNA i histona) srsquoalliberen dues molegravecules drsquoaigua

Per alliberar les mateixes dues molegravecules drsquoaigua cal la participacioacute de tres grups (DNA histona i molegravecula drsquoaigua fent de pont)

Interaccioacute diacutemer H2AH2B -DNA

Interaccioacute H2A-DNA

grup NH2 -R- Arg35 (H2A) grup fosfat timina 39

Distagravencia 265Aring

Tipus pont drsquohidrogen (distagravencia ograveptima i orientacioacute en liacutenia recte de lrsquohidrogen del grup NH2 respecte lrsquooxigen del grup fosfat)

COOH

H3N+ C H

CH2

CH2

CH2

NH

C

NH2 NH2

Arginina

+

R

grup NH2 -R- Arg42 (H2A) grup fosfat guanina ndash35

Distagravencia 494AringTipus interaccioacute electrostagravetica

Distagravencia 498AringTipus interaccioacute electrostagravetica

grup fosfat timina 54

grup NH2 -R- Arg77(H2A)

grup NH2 -R- Arg35 (H2A) grup fosfat timina 39

Distagravencia 265Aring

Tipus pont drsquohidrogen (distagravencia ograveptima i orientacioacute en liacutenia recte de lrsquohidrogen del grup NH2 respecte lrsquooxigen del grup fosfat)

COOH

H3N+ C H

CH2

CH2

CH2

NH

C

NH2 NH2

Arginina

+

R

Interaccioacute H2B-DNA

grup NH2 -R- Arg83 (H2B) grup fosfat adenina ndash33

Distagravencia 342AringTipus interaccioacute electrostagravetica

grup OH -R- Thr85 (H2B) grup fosfat guanina ndash34

Distagravencia 300AringTipus pont drsquohidrogen

Treonina

Hidrogen lagravebil del grup alcohol

COOH

H3N+ C H

CH

OH CH3R

Interaccioacute diacutemer H3H4-DNA

Interaccioacute entre N de LYS77 H4 i O2P de A-33

Distagravencia 433Aring

Tipus electroestagravetica

448 Aring

Interaccioacute entre N de LYS115 H3 i O2P de A-33

Distagravencia 507Aring

Tipus electroestagravetica

574 Aring

261 Aring

Interaccioacute entre OH- THR30 H3 i O1P A13 a traveacutes de H2Obull THR - H2O

Distagravencia250 AringTipus pont drsquoH

bull H2O ndash O1P Distagravencia290 AringTipus pont drsquoH

Interaccioacute entre NH3+ de

ARG83 H3 i O1P de G27 Distagravencia 574AringTipus electroestagravetica

Interaccioacute entre OH- THR80 H4 i O1P C28

Distagravencia261Aring

Tipus pont drsquoH25 Aring

29 Aring

275 Aring

420 Aring

278 Aring

Interaccioacute entre NH3+ de

ARG45 H4 i O1P de T7

Distagravencia 510Aring

Tipus electroestagravetica

Interaccioacute OH- de THR118 H3 i O1P de G31

Distagravencia 275Aring

Tipus pont drsquohidrogen

Interaccioacute entre OH- de THR118 H3 NH3

+ ARG45 H4

Distagravencia 278Aring

Tipus pont drsquohidrogen

Interaccioacute entre CH3 de LEU65 H3 i CH3 de T

Distagravencia 414Aring

Tipus hidrofogravebica

414 Aring

Lisina 77 (H4) interaccioacute amb el grup fosfat a una distagravencia de 433Aring

H3-H4DNA

H2A-H2BDNA

Lisina 74 (H2A) tambeacute hauria drsquointeraccionar

Distagravencia 714Aring

No srsquoestableix una interaccioacute aparent

Problema de la literatura O problema de la cristalografia

Hipogravetesi

bull Estudiat en un temps diferent la distagravencia entre la LISINA i el GRUP FOSFAT del DNA permetria la interaccioacute electrostagravetica

Premisa

bull El nucleosoma eacutes un sistema en moviment

bull La cristalografia no ens permet considerar-lo com a tal (ldquofoto estagraveticardquo)

PDB 1P3I Crystallographic Studies Of Nucleosome Core Particles Containing Histone Sin Mutant (resolucioacute 230Aring)

PDB 1P3I

COOH

H3N+ C H

CH2

CH2

CH2

NH3+

Distagravencia 353AringTipus interaccioacute electrostagravetica

R

grup NH3+ Lys1075 grup fosfat adenina 133

Hipogravetesi

bull Estudiat en un temps diferent la distagravencia entre la LISINA i el GRUP FOSFAT del DNA permetria la interaccioacute electrostagravetica

Premisa

bull El nucleosoma eacutes un sistema en moviment

bull La cristalmiddotlografia no ens permet considerar-lo com a tal (ldquofoto estagraveticardquo)

CONCLUSIOacute AL TROBAR UN SEGON PDB A ON SIacute QUE ES MANTEacute LA INTERACCIOacute CONCLUIumlM QUE EacuteS IMPORTANT TAL I COM HAVIacuteEM TROBAT TOT I QUE EN EL NOSTRE MODEL NO HO PUGUEM OBSERVAR

Interaccioacute H3-DNA

Interaccioacute H4-DNA

SHL ndash15

SHL +15

233 Aring

271 Aring

508 Aring

6831 Aring

SHL ndash15

SHL +15

R63 H3 O1P T17J

D24 H4 O1P A-13J

R63 H3

O1P C-14J

D24 H4

O1P T18I

SHL ndash15 SHL +15

Interaccioacute H2B-DNA

Interaccioacute H2A-DNA

Cua C-terminal de H2A

No interaccioacute amb DNA del nucleosoma

Interaccioacute amb H1

Interaccioacute cua N-terminal H2A amb el nucleosoma

Interaccions electroestagravetiques

LYS i ARG amb OP DNA

EVOLUCIOacute DE LES HISTONES

SUPERPOSICIOacuteSTAMP

ClustalW HMMER

STAMP STAMP

LOW SCORES

Alineament STAMP (H4 H2A H2B)

Alinear H3 manualment

STAMP

SUPERPOSICIOacute DE LES HISTONES

H2A At

H2A Dm

H2A Ce

H2A HsH2A Xl

H4 HsH4 Ce

H4 Dm

H4 AtH4 Xl

Mfervidus1

Mfervidus2

H3 CeH3 Hs

H3 XlH3 Dm

H2B At

H2B Hs

H2B Xl

H2B CeH2B Dm

H1 At

H1 CeH1 Dm

H1 Hs

H1 Xl

H5 Ggallus

NUCLEOSOMA PROCARIOTA

bull Mateixa funcioacute a eucariotes i procariotes resoldre el problema de lrsquoempaquetament del DNA

bull Nucleosoma arquea tetragravemer + ~80pb DNAbull 2 tipus drsquohistona amb sequumlegravencia i estructura

conservada bull Formen diacutemers perograve no especiacutefics homo i

heterodiacutemers

bull Histones arquees meacutes petites (nomeacutes histone fold)

CLUSTAL W(160) multiple sequence alignment

1A7W --------------------------MELPIAPIGRIIKDAGAERVSDDARI-TLAKILE 1HTA -------------------------MGELPIAPIGRIIKNAGAERVSDDARI-ALAKVLE 1kx5B SGRGKGGKGLGKGGAKRHRKVLRDNIQGITKPAIRRLARRGGVKRISGLIYEETRGVLKV 1A7W EMGRDIASEAIKLARHAGRKTIKAEDIELAVRRFK---------- 1HTA EMGEEIASEAVKLAKHAGRKTIKAEDIELARKMF-----------1kx5B FLENVIRDAVTYTEHA-KRKT--VTAMDVVYALKRQGRTLYGFGG

No Domain1 Domain2 Sc RMS Len1 Len2 Align NFit Eq Secs I S P(m)

Pair 1 1A7W 1HTA 934 059 68 68 67 67 66 0 8485 10000 736e-46 Pair 2 1A7W 1kx5B 567 152 68 102 68 67 65 0 2462 10000 000037

Pair 3 1HTA 1kx5B 574 131 68 102 68 65 64 0 2969 10000 761e-06

ALINIAMENT ESTRUCTURAL

BIBLIOGRAFIALlibresbull Wolfe A Chromatin (Structure amp Function) Academic Press 2a edicioacute (1995)bull Calladine Understanding DNA Acdameic Pressbull Sinden DNA Structure and Function Academic PressArticlesbull Curt A Davey et al Solvent mediated interactions in the structura of the

nucleosome core particle at 19 Aring resolution J Mol Biol 319 p1097-1113 (2002)

bull Luger et al Crystal structure of the nucleosome core particle at 28 Aring resolution Nature 389 p251-260 (1997)

bull Flaus A Et al Mechanisms for nucleosome mobilisation Biopolymers 68 p463-578 (2003)

bull Richmond T et al The structure of DNA in the nucleosome core Nature 423 p145-150 (2003)

bull Protacio RU et al Effects of Histone Tail Domains on the Rate of Transcriptional Elongation throught a Nucleosome Mol Cell Biol Vol 20 n 23 p8866-8878

Websbull httpwwwciencianetVerArticuloHistonaidArticulo=dsfjuhh7hqjeub9z1f58vkbull httpwwwbiosciohio-stateedu~microbioArchaealhistonesbull httpwwwweb-bookscomMoBioFreeCh3D1htmbull httpwwwbmbpsueducoursesbmb4004_9_active_cromatinpd

Bases de dadesbull SCOPbull PDBbull National Human Genome Research Institute (Histone Sequence Database)

Programesbull STAMPbull ClustalWbull HMMERbull Rasmol

1 Sobre lrsquoestructura del nucleosoma digues quines afirmacions soacuten certes

1) Serveix per resoldre el problema de compactacioacute del DNA

2) Les regions exograveniques del DNA acostumen a estar a les zones linker per aixiacute estar meacutes accesibles als factors de transcripcioacute

3) Les histones srsquouneixen al DNA de forma sequumlegravencia no-depenent

4) Eacutes un sistema molt poc dinagravemic per permetre lrsquoestabilitat dels cromosomas metafagravesics

a 123

b 24

c 13

d 4

e 1234

2 Sobre els components del nucleosoma sabem que

a) Les histones del core estan molt ben conservades mentre que la H1 no

b) El DNA srsquoenrotlla formant 176 voltes al voltant de les histones del nucli que correspon a uns 146pb

c) Les dues anteriors

d) LrsquoH1 estabilitza el nucleosoma i organitza el DNA linker

e) Totes les anteriors

3 Sobre les histones digues quina opcioacute eacutes falsa

a) Soacuten proteiumlnes globulars bagravesiques molt riques en Arg i Lys

b) Les histones desacetilades tenen molt baixa afinitat pel DNA i premetran la transcripcioacute gegravenica

c) Trobem dos tipus drsquohistones totes de baix per molecular

d) Apareixen en lrsquoSCOP com a all alpha protein amb dominis histone fold

e) Srsquoorganitzen en un octagravemer format per un tetragravemer 2(H3-H4) i dos diacutemers (H2A-H2B)

4 En relacioacute a les interaccions entre les histones i el DNA digues quinaes de les seguumlents afirmacions eacutessoacuten falsaes

1) La interaccioacute entre les histones i el DNA es sequumlegravencia depenent

2) Les treonines interaccionen mitjanccedilant ponts drsquohidrogen realitzats amb el grup alcohol de la cadena lateral

3) Les interaccions srsquoestableixen principalment entre residus bagravesics de la hegravelix C-terminal el loop L1 i el loop L2 de les histones i els fosfats del DNA

4) Les interaccions srsquoestableixen principalment entre residus bagravesics de la hegravelix N-terminal el loop L1 i el loop L2 de les histones i els fosfats del DNA

a 1 2 i 3

b 1 i 3

c 2 i 4

d 4

e 1 2 3 i 4

5 En lrsquoestabliment de les interaccions Histona-DNA digues quina de les seguumlents afirmacions eacutes CERTA en relacioacute amb el paper de lrsquoaigua

a Lrsquoaigua facilita les interaccions entre les proteiumlnes i el DNA permetent la interaccioacute per ponts drsquohidrogen entre residus de les histones i del DNA quan aquests estan massa allunyats o mal orientats

b Lrsquoestabliment de ponts drsquohidrogen indirectes suposen una disminucioacute de la estabilitat del sistema

c Les molegravecules dlsquoaigua srsquoordenen al voltant del DNA deixant el core del nucleosoma sense solvatar

d 1 i 2 soacuten certes

e Cap de les anteriors eacutes certa

6 Senyala lales afirmacions INCORRECTAES sobre el nucleosoma

a Les histones core i la histona linker comparteixen un mateix domini estructural anomenat histone fold b El tetragravemer central del nucleosoma estagrave format per 2 histones H3 i 2 histones H4

c El domini histone fold estagrave format per 3 hegravelix alfa i 2 loops (L1 i L2)

d Els monogravemers drsquohistona es capiculen per formar els diacutemers gragravecies a interaccions hidrofogravebiques entre les hegravelix alfa i entre els loops de les histones e Les afirmacions a i d soacuten falses

7 Senyala les afirmacions CORRECTES sobre el nucleosoma

1) La sequumlegravencia drsquoaminoagravecids del domini histone fold de les histones H2A H2B H3 i H4 estagrave menys conservada que la seva estructura i plegament

2) El nucleosoma procariota estagrave format per 2 homo o heterodiacutemers i resol el problema de lrsquoempaquetament del DNA

3) Lrsquoorientacioacute de les cadenes laterals dels aminoagravecids de les histones eacutes variable segons la presegravencia o absegravencia del DNA

4) Les histones H1 soacuten les meacutes conservades evolutivament mentre que les H3 soacuten les que ho estan menys

a) 123 b) 13c) 24 d) 4

e) 1234

8 Tria la resposta correcte

1) Les histones presenten alta homologia de sequumlegravencia i per tant destructura

2) Les interaccions directes per formar el tetragravemer sestableixen entre lH3 dun diacutemer H3-H4 i lH3 de lalatre diacutemer H3-H4lsquo

3) Els dos diacutemers H2AH2B no interaccionen entre ells per formar loctagravemer

4) Els cations divalents juguen un paper fonamental ja que se situen a la regioacute C-terminal de les hegravelix alfa estabilitzant-les

a) 1 i 3 b) 2 i 4 c) 12 i 3 d)123 i 4 e)4

PREGUNTES DrsquoASSAIG NUCLEOSOMA

1- Senyala quina importancia teacute lrsquoaigua en el nucleosoma

En el nucleosoma lrsquoaigua es disposa al voltant del DNA i en lrsquoespai entre que hi ha entre el core drsquohistones i el DNA

En el nucleosoma lrsquoaigua juga un paper fonamental en lrsquoestabliment de les interaccions Histona-DNA ja que permet la interaccionar mitjanccedilant ponts drsquohidrogen de residus que es troben massa allunyats (distagravencia gt 28 Å) o que es troben mal orientats (els ponts drsquohidrogen nomeacutes es donen quan els residus estan disposats en linia recta en lrsquoespai admetent variacions de +- 35ordm) Lrsquoefecte principal que faragrave aixograve eacutes que permetragrave que la interaccioacute entre les histones i el DNA sigui sequumlegravencia independent (tot i que aixograve tambeacute es veu afavorit per altres coses) ja que permetragrave que aquesta no depengui dels residus concrets que hi hagi al DNA ni de la seva disposicioacute perquegrave podrem establir interaccions mitjanccedilant una o meacutes molegravecules drsquoaigua per tal drsquointeraccionar amb el DNA

2 Indica quina eacutes lrsquoestructura drsquoun octagravemer i digues quines proteiumlnes interaccionen entre elles per formar-lo

Lrsquooctagravemer estagrave format per dues cogravepies de cada una de les 4 histones core Es formen 2 heterodiacutemers H2A-H2B i dos heterodiacutemers H3-H4 gragravecies a interaccions hidrofogravebiques entre les hegravelix α2 i ponts H entre aa dels loops Les histones dels diacutemers interaccionen de manera capiculadaEls dos diacutemers H3-H4 srsquouneixen fortament als turns centrals del DNA formant el tetragravemer central Els altres dos diacutemers H2A-H2B interaccionen amb el tetragravemer per formar lrsquooctagravemer drsquohistones del nucleosoma El tetragravemer estagrave format per la unioacute dels 2 diacutemers H3-H4 formant una estructura del tipus 4-hegravelix-bundle Les uacuteniques histones que interaccionen directament soacuten H3-H3rsquo (les H4 queden als extrems del tetragravemer) Les interaccions que srsquoestableixen soacuten ponts H i interaccions hidrofogravebiquesLrsquooctagravemer es forma per la unioacute dels dos diacutemers H2A-H2B al tetragravemer Interaccioacute directa entre H4 i H2B mitjanccedilant ponts H i un cluster hidrofogravebic (aquest estagrave format per 3 Tyr que no interaccionen a traveacutes dels seus oxiacutegens sinoacute dels anells) Tambeacute es forma una estructura del tipus 4-hegravelix-bundleA meacutes tambeacute srsquoestableixen interaccions entre els dos diacutemers H2A-H2B

FI DE LA PRESENTACIOacutersquo

• Slide 1
• Slide 2
• CARACTERIacuteSTIQUES DEL NUCLEOSOMA
• El DNA al nucleosoma
• LOCALITZACIOacute DEL NUCLEOSOMA
• ESTRUCTURA DEL NUCLEOSOMA
• Slide 7
• Slide 8
• DINAgraveMICA DEL NUCLEOSOMA
• Slide 10
• Slide 11
• HISTONES
• CLASSIFICACIOacute SCOP
• TIPUS DrsquoHISTONES
• HISTONE FOLD
• 1KX5
• DOMINI HISTONE FOLD
• Slide 18
• Slide 19
• Slide 20
• Slide 21
• Slide 22
• Slide 23
• Slide 24
• INTERACCIONS AL NUCLEOSOMA
• TIPUS DrsquoINTERACCIONS
• TIPUS DrsquoINTERACCIONS
• INTERACCIONS HISTONA-HISTONA
• Slide 29
• Octagravemer drsquohistones (core nucleosomal)
• Slide 31
• Slide 32
• H3 i H4 interaccionen via histone fold formant un heterodiacutemer
• H2A i H2B interaccionen via histone fold formant un heterodiacutemer
• 1 INTERACCIONS HIDROFOgraveBIQUES
• Slide 36
• 3 ALTRES INTERACCIONS SECUNDAgraveRIES
• Per quegrave es formen aquests heterodiacutemers i no uns altres o homodiacutemers
• Slide 39
• Tetragravemer H3-H4H3rsquo-H4rsquo
• Slide 41
• 1 Ponts H entre H3-H3rsquo
• 2 Interaccions hidrofogravebiques entre H3-H3rsquo
• Slide 44
• Slide 45
• Tetragravemer-diacutemer interaccions H4-H2B
• Cluster hidrofogravebic
• Diacutemer-diacutemer interaccions H2A-H2BH2Arsquo
• Slide 49
• INTERACCIOacute AMB IONS
• INTERACCIONS HISTONA-DNA
• Slide 52
• IMPORTAgraveNCIA DE LrsquoAIGUA
• INTERACCIOacute PER PONTS DrsquoH
• Slide 55
• Slide 56
• Slide 57
• Slide 58
• Interaccioacute diacutemer H2AH2B -DNA
• Slide 60
• Slide 61
• Slide 62
• Slide 63
• Slide 64
• Interaccioacute H2B-DNA
• Slide 66
• Slide 67
• Interaccioacute diacutemer H3H4-DNA
• Slide 69
• Slide 70
• Slide 71
• Slide 72
• Slide 73
• Slide 74
• Slide 75
• Slide 76
• Slide 77
• Slide 78
• Slide 79
• Interaccioacute H3-DNA
• Slide 81
• Interaccioacute H4-DNA
• Slide 83
• Slide 84
• Slide 85
• Slide 86
• Slide 87
• Interaccioacute H2A-DNA
• Slide 89
• EVOLUCIOacute DE LES HISTONES
• SUPERPOSICIOacute
• Slide 92
• Slide 93
• Slide 94
• SUPERPOSICIOacute DE LES HISTONES
• Slide 96
• NUCLEOSOMA PROCARIOTA
• ALINIAMENT ESTRUCTURAL
• BIBLIOGRAFIA
• Slide 100
• Slide 102
• Slide 103
• Slide 104
• Slide 105
• Slide 106
• Slide 107
• Slide 108
• Slide 109
• FI DE LA PRESENTACIOacute

ESTRUCTURA DEL NUCLEOSOMA

1r model de nucleosoma proposat per Kornberg (1974)

bull Fragments DNA muacuteltiples de 180-200pb (digestioacute amb (digestioacute amb nucleases micrococcals)nucleases micrococcals)

bull Estructura de pes 200KDa ndash108KDa proteics- (ultracentriacutefuga analiacutetica)(ultracentriacutefuga analiacutetica)

bull Complex DNA-proteiumlna (microscopia electrogravenica)(microscopia electrogravenica)

bull Interaccioacute de les histones (cross-linking (cross-linking quiacutemic)quiacutemic)

Partiacutecula nucli (core) del nucleosoma 146 pb DNA+ tetragravemer 2(H3H4) + 2 diacutemers (H2AH2B) 206KDa

Cromatosoma core nucleosomal + H1 (eucariotes superiors) (electroforesis)(electroforesis)

bull11nm diagravemetre

bull56 nm alccedilada

bull175 voltes DNA

(left handed superhelix)

CristalmiddotlografiaCristalmiddotlografia

bull H1 facilita plegament estabilitza DNA a core i influencia organitzacioacute de DNA linker (tegravecniques biofiacutesiques)(tegravecniques biofiacutesiques)

Nucleosoma cromatosoma + DNA linker o internucleosomal (0-55pb variable)

DINAgraveMICA DEL NUCLEOSOMAbull FUNCIOacute

bull regular el nivell de compactacioacute del DNA

bull regular la transcripcioacute gegravenica

bull Propietats fiacutesiques depenents de condicions del medi (forccedila iogravenica i estat histones)

bull Dinagravemica determinada pel grau drsquoacetilacioacute de les histones (acetiltranferases drsquohistones (HATs)desacetilases)

- Histones acetilades baixa afinitat pel DNA poca compactacioacute transcripcioacute gegravenica

- Histones desacetilades alta afinitat pel DNA alta compactacioacute no transcripcioacute gegravenica

bull La compactacioacute del DNA estagrave regulada per histones que permeten o reprimeixen lrsquoaccessibilitat de la DNA polimerasa a la sequumlegravencia per la transcipcioacute

bull Varis models del mecanisme de mobilitzacioacute (bulgingtwisting)

bull Mecanisme no dissociatiu forces tegravermiques (sliding)

bull Assumeixen que les histones romanen estagravetiques perograve no se sap del cert impossibilitat drsquoaiumlllar intermediaris de la mobilitzacioacute

bull Indicis drsquoalteracions estructurals

bull lexosema

bull split nucleosomes

bull inversioacute de ldquosuperhelical handednessrdquo

bull pegraverdua del diacutemer H2A-H2B

bull Importagravencia de les cues N-terminals de H2B i H3

bull Importagravencia de la elasticitat del DNA

H3

H4

H2B

H2A

HISTONES

bull Proteiumlnes globulars bagravesiques (molt riques en Arg i Lys especialment a part N-terminal)

bull Baix pes molecular (~11-15kDa)

bull Histones de tetragravemer central meacutes empaquetades que diacutemers aplanats externs H2AH2B meacutes accessible a solvent meacutes inestable primers en desdimeritzar-se

CLASSIFICACIOacute SCOP

1 Class all alpha proteins2 Fold Histone-fold3 Superfamily Histone-fold4 Family Nucleosome core histones

TIPUS DrsquoHISTONESHistones core (H2A H2B H3 i H4)

bull Importants en la compactacioacute a nucleosomabull Poden ser modificades covalent i post-

traduccionalment en general en els extrems N-terminals

bull Sequumlegravencia molt conservada evolutivament entre els eucariotes i alguns procariotes

bull Plegament de C-term molt similar entre les histones core

bull Cua N-terminal meacutes variable i desestructurada que protueix meacutes enllagrave de superhegravelix DNA per contactar amb molegravecules veiumlnes

Histona linker (H1)

HISTONE FOLD

1KX5

bull Tegravecnica cristalmiddotlografia de raigs Xbull Resolucioacute 19 Aringbull Espegravecie Xenopus laevis

DOMINI HISTONE FOLD

Motiu estructural ~65aa amb 3 hegravelix

H3 LLIRKLPFQRLVREIAQDFKTDLRFQSSAVMALQEASEAYLVALFEDTNLCAIHAKRVTIMPKDIQLARRIRG

H4 QGITKPAIRRLARRGG----V-KRISGLIYEETRGVLKVFLENVIRDAVTYTEHAKRKTVTAMDVVYALKRQG

H2A LQFPVGRVHRLLRKGN--Y-A-ERVGAGAPVYLAAVLEYLTAEILELAGNAARDNKKTRIIPRHLQLAVRNDE

H2B ------SYAIYVYKVLKQVHPDTGISSKAMSIMNSFVNDVFERIAGEASRLAHYNKRSTITSREIQTAVRLLL

H3 LLIRKLPFQRLVREIAQDFKTDLRFQSSAVMALQEASEAYLVALFEDTNLCAIHAKRVTIMPKDIQLARRIRG

H4 QGITKPAIRRLARRGG----V-KRISGLIYEETRGVLKVFLENVIRDAVTYTEHAKRKTVTAMDVVYALKRQG

H2A LQFPVGRVHRLLRKGN--Y-A-ERVGAGAPVYLAAVLEYLTAEILELAGNAARDNKKTRIIPRHLQLAVRNDE

H2B ------SYAIYVYKVLKQVHPDTGISSKAMSIMNSFVNDVFERIAGEASRLAHYNKRSTITSREIQTAVRLLL

N-termhegravelix alfa curta (α1)

+ girfulla beta + loop L1

+ hegravelix alfa llarga (α2)

+girfulla beta + loop L2

+ hegravelix alfa curta (α3)

C-term

H2B

H2A

H4

H3

Pes molecular 13960 kDa

Nuacutemero drsquoaa 129

Lys+Arg 13 Lys

13 Arg

Histona H2A

202

3 HEgraveLIX

Histona H2B

Pes molecular 13774 kDa

Nuacutemero drsquoaa 125

Lys+Arg 20 Lys

8 Arg224

3+1 HEgraveLIX

αC

Histona H3

Pes molecular 1527 kDa

Nuacutemero drsquoaa 135

Lys+Arg 13 Lys

18 Arg229

3+1 HEgraveLIX

αN

Histona H4

Pes molecular 11236 kDa

Nuacutemero drsquoaa 102

Lys+Arg 11 Lys

14 Arg245

3 HEgraveLIX

Exemple D85R78 de la H4Srsquoestableix un

doble pont H

Establiment de ponts H entre residus drsquouna histona

Arg78

Asp85

277 Aring

H2B

Glu83 interacciona amb fosfat de DNA

Glu90

Arg83

INTERACCIONS AL NUCLEOSOMA

DirectesIndirectes

Ponts drsquohidroge

n amb lrsquoH2O

Ponts drsquohidroge

n

Interaccions

iograveniques

Interaccions van

der Waals

Interaccions

hidrofogravebiques

Electroestagravetica

Van der Waals

TIPUS DrsquoINTERACCIONS

ab

bael

r

qqE

4

1 Energia 100-150 kcalmol

Distagravencia Fins 10-15Aring

r

baC

r

baCE

abab

ab 12

12

6

6

Energia 1-2 kcalmol

Distagravencia 4-5Aring

TIPUS DrsquoINTERACCIONS Ponts drsquohidrogenbull Impliquen la interaccioacute drsquoun agravetom donador

(electropositiu) i un aceptor (electronegatiu) drsquohidrogen

bull Enllaccedil 85 iogravenic i 15 covalentbull Energia 1- 45 kcalmolbull Distagravencia 28 Aring

EFECTE COLmiddotLABORATIU

Interaccions hidrofogravebiquesbull No soacuten una interaccioacute progravepiament ditabull Associacioacute drsquoagravetoms hidrofogravebics en un ambient

hidrofiacutelic la estabilitat del sistema ( molegravecules de solvent lliure)

INTERACCIONS HISTONA-HISTONA

bull Anagravelisis biofiacutesics cross-linking i modelatge Anagravelisis biofiacutesics cross-linking i modelatge molecularmolecular tetragravemer H3-H4 teacute paper central en lrsquoorganitzacioacute del nucleosoma ja que srsquouneixen fortament als turns centrals del DNA H2A-H2B interaccionen amb les dues cares del tetragravemer i llavors amb DNA

bull CristalmiddotlografiaCristalmiddotlografia histones core interaccionen entre elles de manera selectiva

Extrem N-term teacute paper important en interaccioacute prot-prot de fora nucleosoma

bull H1 interacciona amb H2

Octagravemer drsquohistones (core nucleosomal)

H3-H4

H3rsquo-H4rsquo

H2A-H2B

H2Arsquo-H2Brsquo

Tetragravemer

Diacutemer

Diacutemer

Octagravemer

ELS DIacuteMERSH2A-H2B

H3-H4

TIPUS DrsquoINTERACCIONS

1 Entre les hegravelix α 2 interaccions hidrofogravebiques

2 Entre els loops ponts drsquohidrogen

3 Altres interaccions

H3 i H4 interaccionen via histone fold formant un

heterodiacutemer

H4

H3

H2A i H2B interaccionen via histone fold formant un

heterodiacutemer

H2B

H2A

1 INTERACCIONS HIDROFOgraveBIQUES

H2A leu51 val54 leu55 leu58 thr59 ile62 leu63

H2B ala71 ile70 phe67 val66 val63 phe62 met59

H2A

H2B

2 INTERACCIONS PONT H entre L1 drsquouna histona i L2 de lrsquoaltra

L2

L1

L1

L2

H2B

H2A

Ser52

Ile78348Aring

3 ALTRES INTERACCIONS SECUNDAgraveRIES

H3-H4 H2A-H2B

Ile62

Ile29 Tyr39

Per quegrave es formen aquests heterodiacutemers i no uns altres o homodiacutemers

bull Empaquetament complementarindash diferegravencies en la

interaccioacute de hegravelix αndash diferegravencies de les seves

extensions N-terminals ndash diferegravencies dels loops L1-

L2

EL TETRAgraveMER

Tetragravemer H3-H4H3rsquo-H4rsquo

H4rsquoH4

H3 H3rsquo

TIPUS DrsquoINTERACCIONS

bull Les interaccions entre els dos diacutemers H3-H4 per formar el tetragravemer es formen entre les histones H3-H3rsquo mitjanccedilant un 4-hegravelix bundle

bull Interaccions1 Ponts H2 Hidrofogravebiques

1 Ponts H entre H3-H3rsquo

His133

His133

Asp123

Asp123

2 Interaccions hidrofogravebiques entre H3-H3rsquo

Residus hidrofogravebics

LrsquoOCTAgraveMER INTERACCIONS

TETRAgraveMERS-DIacuteMERS

Interaccioacute entre diacutemers H2A-H2BH4-H3

H2A-H2B

H3-H4

H2B

H4

Tetragravemer-diacutemer interaccions H4-H2B

H2B H4

Cluster hidrofogravebic

Ponts H

H2B

H4

Glu90

His75

Glu73Arg92

H2B

H4

Tyr80 Tyr72

Tyr88

Diacutemer-diacutemer interaccions H2A-H2BH2Arsquo

Asn38

His79

Glu41

32 Aring 28 Aring

bull Es formen interaccions mitjanccedilant els dominis histone-fold per formar els diacutemers

bull Es formen 3 4-hegravelix-bundlendash 1 associacioacute H3rsquo-H3 per formar tetragravemer

bull Ponts H bull Enllaccedilos hidrofogravebics

ndash 2 associacions H2B-H4 per formar octagravemer bull Ponts H bull Cluster hidrofogravebic

RESUM

INTERACCIOacute AMB IONS

bull Gran importagravencia dels cations divalents

bull Llocs drsquounioacute especiacutefics a ions com el Mg2+ Na+Mn2+ i el Cl-

bull Poden coordinar-se amb molegravecules drsquoaigua

INTERACCIONS HISTONA-DNA

INTERACCIONS HISTONA-DNA

bull Les interaccions histona-DNA es donen en aquelles regions en que el solc menor queda encarat a la part interior (SHL)

bull Impliquen principalmentndash LYS i ARG de les histones ndash Fosfats del DNA

INDEPENDEgraveNCIA DE LA SEQUumlEgraveNCIA DE DNA

bull Els residus implicats en les interaccions formen part majoritagraveriament dels loops L1 i L2 la hegravelix N-terminal i la cua N-termianl de les histones

IMPORTAgraveNCIA DE LrsquoAIGUAHIDRATACIOacute

bull Paper clau en lrsquoestabliment de les interaccions histona-DNA Lrsquoaigua es troba andash Solc menor del DNA (ldquoespines de hidratacioacuterdquo)ndash Grups fosfat del DNAndash Entre histones i DNA ndashdistagravencia lt35Aringndash

bull Serveixen drsquoenllaccedil per formar els ponts drsquohidrogen entre histona i DNA

bull Gran importagravencia en la dinagravemica i estabilitat del nucleosoma Permet interaccioacute sequumlegravencia-independent

INTERACCIOacute PER PONTS DrsquoH

INTERACCIOacute DIRECTEbull 116 ponts drsquohidrogen directes histona-DNA

INTERACCIOacute INDIRECTEbull 121 molegravecules drsquoH2O intervenen en les

interaccions histona-DNAndash 358 interaccions per ponts drsquohidrogen (3 per

molegravecula)bull actuaragrave tant de donador com drsquoacceptor de

ponts drsquohidrogen bull actuaran drsquoaiguumles drsquoassistegravencia o aiguumles

facilitadores

AUGMENT DE LrsquoENTROPIA DEL SISTEMA

Interaccions directes involucrades principalment les ARG i LYS per cagraverrega positiva que presenten

Pont drsquohidrogen establert en una distagravencia de 287Aring

Exemple

Arg36 (H4) + grup fosfat del DNA

Lys122 (H3) grup fosfat DNA

Distagravencia 678Aring

No eacutes possible establir un pont drsquohidrogen directe

SOLUCIOacute H2O

facilitadora

Interaccions indirectes

H2O 2762 facilita la formacioacute del pont drsquohidrogen entre la lisina 122 de la H3 i el grup fosfat del DNA

Per dues molegravecules que hi intervenen (DNA i histona) srsquoalliberen dues molegravecules drsquoaigua

Per alliberar les mateixes dues molegravecules drsquoaigua cal la participacioacute de tres grups (DNA histona i molegravecula drsquoaigua fent de pont)

Interaccioacute diacutemer H2AH2B -DNA

Interaccioacute H2A-DNA

grup NH2 -R- Arg35 (H2A) grup fosfat timina 39

Distagravencia 265Aring

Tipus pont drsquohidrogen (distagravencia ograveptima i orientacioacute en liacutenia recte de lrsquohidrogen del grup NH2 respecte lrsquooxigen del grup fosfat)

COOH

H3N+ C H

CH2

CH2

CH2

NH

C

NH2 NH2

Arginina

+

R

grup NH2 -R- Arg42 (H2A) grup fosfat guanina ndash35

Distagravencia 494AringTipus interaccioacute electrostagravetica

Distagravencia 498AringTipus interaccioacute electrostagravetica

grup fosfat timina 54

grup NH2 -R- Arg77(H2A)

grup NH2 -R- Arg35 (H2A) grup fosfat timina 39

Distagravencia 265Aring

Tipus pont drsquohidrogen (distagravencia ograveptima i orientacioacute en liacutenia recte de lrsquohidrogen del grup NH2 respecte lrsquooxigen del grup fosfat)

COOH

H3N+ C H

CH2

CH2

CH2

NH

C

NH2 NH2

Arginina

+

R

Interaccioacute H2B-DNA

grup NH2 -R- Arg83 (H2B) grup fosfat adenina ndash33

Distagravencia 342AringTipus interaccioacute electrostagravetica

grup OH -R- Thr85 (H2B) grup fosfat guanina ndash34

Distagravencia 300AringTipus pont drsquohidrogen

Treonina

Hidrogen lagravebil del grup alcohol

COOH

H3N+ C H

CH

OH CH3R

Interaccioacute diacutemer H3H4-DNA

Interaccioacute entre N de LYS77 H4 i O2P de A-33

Distagravencia 433Aring

Tipus electroestagravetica

448 Aring

Interaccioacute entre N de LYS115 H3 i O2P de A-33

Distagravencia 507Aring

Tipus electroestagravetica

574 Aring

261 Aring

Interaccioacute entre OH- THR30 H3 i O1P A13 a traveacutes de H2Obull THR - H2O

Distagravencia250 AringTipus pont drsquoH

bull H2O ndash O1P Distagravencia290 AringTipus pont drsquoH

Interaccioacute entre NH3+ de

ARG83 H3 i O1P de G27 Distagravencia 574AringTipus electroestagravetica

Interaccioacute entre OH- THR80 H4 i O1P C28

Distagravencia261Aring

Tipus pont drsquoH25 Aring

29 Aring

275 Aring

420 Aring

278 Aring

Interaccioacute entre NH3+ de

ARG45 H4 i O1P de T7

Distagravencia 510Aring

Tipus electroestagravetica

Interaccioacute OH- de THR118 H3 i O1P de G31

Distagravencia 275Aring

Tipus pont drsquohidrogen

Interaccioacute entre OH- de THR118 H3 NH3

+ ARG45 H4

Distagravencia 278Aring

Tipus pont drsquohidrogen

Interaccioacute entre CH3 de LEU65 H3 i CH3 de T

Distagravencia 414Aring

Tipus hidrofogravebica

414 Aring

Lisina 77 (H4) interaccioacute amb el grup fosfat a una distagravencia de 433Aring

H3-H4DNA

H2A-H2BDNA

Lisina 74 (H2A) tambeacute hauria drsquointeraccionar

Distagravencia 714Aring

No srsquoestableix una interaccioacute aparent

Problema de la literatura O problema de la cristalografia

Hipogravetesi

bull Estudiat en un temps diferent la distagravencia entre la LISINA i el GRUP FOSFAT del DNA permetria la interaccioacute electrostagravetica

Premisa

bull El nucleosoma eacutes un sistema en moviment

bull La cristalografia no ens permet considerar-lo com a tal (ldquofoto estagraveticardquo)

PDB 1P3I Crystallographic Studies Of Nucleosome Core Particles Containing Histone Sin Mutant (resolucioacute 230Aring)

PDB 1P3I

COOH

H3N+ C H

CH2

CH2

CH2

NH3+

Distagravencia 353AringTipus interaccioacute electrostagravetica

R

grup NH3+ Lys1075 grup fosfat adenina 133

Hipogravetesi

bull Estudiat en un temps diferent la distagravencia entre la LISINA i el GRUP FOSFAT del DNA permetria la interaccioacute electrostagravetica

Premisa

bull El nucleosoma eacutes un sistema en moviment

bull La cristalmiddotlografia no ens permet considerar-lo com a tal (ldquofoto estagraveticardquo)

CONCLUSIOacute AL TROBAR UN SEGON PDB A ON SIacute QUE ES MANTEacute LA INTERACCIOacute CONCLUIumlM QUE EacuteS IMPORTANT TAL I COM HAVIacuteEM TROBAT TOT I QUE EN EL NOSTRE MODEL NO HO PUGUEM OBSERVAR

Interaccioacute H3-DNA

Interaccioacute H4-DNA

SHL ndash15

SHL +15

233 Aring

271 Aring

508 Aring

6831 Aring

SHL ndash15

SHL +15

R63 H3 O1P T17J

D24 H4 O1P A-13J

R63 H3

O1P C-14J

D24 H4

O1P T18I

SHL ndash15 SHL +15

Interaccioacute H2B-DNA

Interaccioacute H2A-DNA

Cua C-terminal de H2A

No interaccioacute amb DNA del nucleosoma

Interaccioacute amb H1

Interaccioacute cua N-terminal H2A amb el nucleosoma

Interaccions electroestagravetiques

LYS i ARG amb OP DNA

EVOLUCIOacute DE LES HISTONES

SUPERPOSICIOacuteSTAMP

ClustalW HMMER

STAMP STAMP

LOW SCORES

Alineament STAMP (H4 H2A H2B)

Alinear H3 manualment

STAMP

SUPERPOSICIOacute DE LES HISTONES

H2A At

H2A Dm

H2A Ce

H2A HsH2A Xl

H4 HsH4 Ce

H4 Dm

H4 AtH4 Xl

Mfervidus1

Mfervidus2

H3 CeH3 Hs

H3 XlH3 Dm

H2B At

H2B Hs

H2B Xl

H2B CeH2B Dm

H1 At

H1 CeH1 Dm

H1 Hs

H1 Xl

H5 Ggallus

NUCLEOSOMA PROCARIOTA

bull Mateixa funcioacute a eucariotes i procariotes resoldre el problema de lrsquoempaquetament del DNA

bull Nucleosoma arquea tetragravemer + ~80pb DNAbull 2 tipus drsquohistona amb sequumlegravencia i estructura

conservada bull Formen diacutemers perograve no especiacutefics homo i

heterodiacutemers

bull Histones arquees meacutes petites (nomeacutes histone fold)

CLUSTAL W(160) multiple sequence alignment

1A7W --------------------------MELPIAPIGRIIKDAGAERVSDDARI-TLAKILE 1HTA -------------------------MGELPIAPIGRIIKNAGAERVSDDARI-ALAKVLE 1kx5B SGRGKGGKGLGKGGAKRHRKVLRDNIQGITKPAIRRLARRGGVKRISGLIYEETRGVLKV 1A7W EMGRDIASEAIKLARHAGRKTIKAEDIELAVRRFK---------- 1HTA EMGEEIASEAVKLAKHAGRKTIKAEDIELARKMF-----------1kx5B FLENVIRDAVTYTEHA-KRKT--VTAMDVVYALKRQGRTLYGFGG

No Domain1 Domain2 Sc RMS Len1 Len2 Align NFit Eq Secs I S P(m)

Pair 1 1A7W 1HTA 934 059 68 68 67 67 66 0 8485 10000 736e-46 Pair 2 1A7W 1kx5B 567 152 68 102 68 67 65 0 2462 10000 000037

Pair 3 1HTA 1kx5B 574 131 68 102 68 65 64 0 2969 10000 761e-06

ALINIAMENT ESTRUCTURAL

BIBLIOGRAFIALlibresbull Wolfe A Chromatin (Structure amp Function) Academic Press 2a edicioacute (1995)bull Calladine Understanding DNA Acdameic Pressbull Sinden DNA Structure and Function Academic PressArticlesbull Curt A Davey et al Solvent mediated interactions in the structura of the

nucleosome core particle at 19 Aring resolution J Mol Biol 319 p1097-1113 (2002)

bull Luger et al Crystal structure of the nucleosome core particle at 28 Aring resolution Nature 389 p251-260 (1997)

bull Flaus A Et al Mechanisms for nucleosome mobilisation Biopolymers 68 p463-578 (2003)

bull Richmond T et al The structure of DNA in the nucleosome core Nature 423 p145-150 (2003)

bull Protacio RU et al Effects of Histone Tail Domains on the Rate of Transcriptional Elongation throught a Nucleosome Mol Cell Biol Vol 20 n 23 p8866-8878

Websbull httpwwwciencianetVerArticuloHistonaidArticulo=dsfjuhh7hqjeub9z1f58vkbull httpwwwbiosciohio-stateedu~microbioArchaealhistonesbull httpwwwweb-bookscomMoBioFreeCh3D1htmbull httpwwwbmbpsueducoursesbmb4004_9_active_cromatinpd

Bases de dadesbull SCOPbull PDBbull National Human Genome Research Institute (Histone Sequence Database)

Programesbull STAMPbull ClustalWbull HMMERbull Rasmol

1 Sobre lrsquoestructura del nucleosoma digues quines afirmacions soacuten certes

1) Serveix per resoldre el problema de compactacioacute del DNA

2) Les regions exograveniques del DNA acostumen a estar a les zones linker per aixiacute estar meacutes accesibles als factors de transcripcioacute

3) Les histones srsquouneixen al DNA de forma sequumlegravencia no-depenent

4) Eacutes un sistema molt poc dinagravemic per permetre lrsquoestabilitat dels cromosomas metafagravesics

a 123

b 24

c 13

d 4

e 1234

2 Sobre els components del nucleosoma sabem que

a) Les histones del core estan molt ben conservades mentre que la H1 no

b) El DNA srsquoenrotlla formant 176 voltes al voltant de les histones del nucli que correspon a uns 146pb

c) Les dues anteriors

d) LrsquoH1 estabilitza el nucleosoma i organitza el DNA linker

e) Totes les anteriors

3 Sobre les histones digues quina opcioacute eacutes falsa

a) Soacuten proteiumlnes globulars bagravesiques molt riques en Arg i Lys

b) Les histones desacetilades tenen molt baixa afinitat pel DNA i premetran la transcripcioacute gegravenica

c) Trobem dos tipus drsquohistones totes de baix per molecular

d) Apareixen en lrsquoSCOP com a all alpha protein amb dominis histone fold

e) Srsquoorganitzen en un octagravemer format per un tetragravemer 2(H3-H4) i dos diacutemers (H2A-H2B)

4 En relacioacute a les interaccions entre les histones i el DNA digues quinaes de les seguumlents afirmacions eacutessoacuten falsaes

1) La interaccioacute entre les histones i el DNA es sequumlegravencia depenent

2) Les treonines interaccionen mitjanccedilant ponts drsquohidrogen realitzats amb el grup alcohol de la cadena lateral

3) Les interaccions srsquoestableixen principalment entre residus bagravesics de la hegravelix C-terminal el loop L1 i el loop L2 de les histones i els fosfats del DNA

4) Les interaccions srsquoestableixen principalment entre residus bagravesics de la hegravelix N-terminal el loop L1 i el loop L2 de les histones i els fosfats del DNA

a 1 2 i 3

b 1 i 3

c 2 i 4

d 4

e 1 2 3 i 4

5 En lrsquoestabliment de les interaccions Histona-DNA digues quina de les seguumlents afirmacions eacutes CERTA en relacioacute amb el paper de lrsquoaigua

a Lrsquoaigua facilita les interaccions entre les proteiumlnes i el DNA permetent la interaccioacute per ponts drsquohidrogen entre residus de les histones i del DNA quan aquests estan massa allunyats o mal orientats

b Lrsquoestabliment de ponts drsquohidrogen indirectes suposen una disminucioacute de la estabilitat del sistema

c Les molegravecules dlsquoaigua srsquoordenen al voltant del DNA deixant el core del nucleosoma sense solvatar

d 1 i 2 soacuten certes

e Cap de les anteriors eacutes certa

6 Senyala lales afirmacions INCORRECTAES sobre el nucleosoma

a Les histones core i la histona linker comparteixen un mateix domini estructural anomenat histone fold b El tetragravemer central del nucleosoma estagrave format per 2 histones H3 i 2 histones H4

c El domini histone fold estagrave format per 3 hegravelix alfa i 2 loops (L1 i L2)

d Els monogravemers drsquohistona es capiculen per formar els diacutemers gragravecies a interaccions hidrofogravebiques entre les hegravelix alfa i entre els loops de les histones e Les afirmacions a i d soacuten falses

7 Senyala les afirmacions CORRECTES sobre el nucleosoma

1) La sequumlegravencia drsquoaminoagravecids del domini histone fold de les histones H2A H2B H3 i H4 estagrave menys conservada que la seva estructura i plegament

2) El nucleosoma procariota estagrave format per 2 homo o heterodiacutemers i resol el problema de lrsquoempaquetament del DNA

3) Lrsquoorientacioacute de les cadenes laterals dels aminoagravecids de les histones eacutes variable segons la presegravencia o absegravencia del DNA

4) Les histones H1 soacuten les meacutes conservades evolutivament mentre que les H3 soacuten les que ho estan menys

a) 123 b) 13c) 24 d) 4

e) 1234

8 Tria la resposta correcte

1) Les histones presenten alta homologia de sequumlegravencia i per tant destructura

2) Les interaccions directes per formar el tetragravemer sestableixen entre lH3 dun diacutemer H3-H4 i lH3 de lalatre diacutemer H3-H4lsquo

3) Els dos diacutemers H2AH2B no interaccionen entre ells per formar loctagravemer

4) Els cations divalents juguen un paper fonamental ja que se situen a la regioacute C-terminal de les hegravelix alfa estabilitzant-les

a) 1 i 3 b) 2 i 4 c) 12 i 3 d)123 i 4 e)4

PREGUNTES DrsquoASSAIG NUCLEOSOMA

1- Senyala quina importancia teacute lrsquoaigua en el nucleosoma

En el nucleosoma lrsquoaigua es disposa al voltant del DNA i en lrsquoespai entre que hi ha entre el core drsquohistones i el DNA

En el nucleosoma lrsquoaigua juga un paper fonamental en lrsquoestabliment de les interaccions Histona-DNA ja que permet la interaccionar mitjanccedilant ponts drsquohidrogen de residus que es troben massa allunyats (distagravencia gt 28 Å) o que es troben mal orientats (els ponts drsquohidrogen nomeacutes es donen quan els residus estan disposats en linia recta en lrsquoespai admetent variacions de +- 35ordm) Lrsquoefecte principal que faragrave aixograve eacutes que permetragrave que la interaccioacute entre les histones i el DNA sigui sequumlegravencia independent (tot i que aixograve tambeacute es veu afavorit per altres coses) ja que permetragrave que aquesta no depengui dels residus concrets que hi hagi al DNA ni de la seva disposicioacute perquegrave podrem establir interaccions mitjanccedilant una o meacutes molegravecules drsquoaigua per tal drsquointeraccionar amb el DNA

2 Indica quina eacutes lrsquoestructura drsquoun octagravemer i digues quines proteiumlnes interaccionen entre elles per formar-lo

Lrsquooctagravemer estagrave format per dues cogravepies de cada una de les 4 histones core Es formen 2 heterodiacutemers H2A-H2B i dos heterodiacutemers H3-H4 gragravecies a interaccions hidrofogravebiques entre les hegravelix α2 i ponts H entre aa dels loops Les histones dels diacutemers interaccionen de manera capiculadaEls dos diacutemers H3-H4 srsquouneixen fortament als turns centrals del DNA formant el tetragravemer central Els altres dos diacutemers H2A-H2B interaccionen amb el tetragravemer per formar lrsquooctagravemer drsquohistones del nucleosoma El tetragravemer estagrave format per la unioacute dels 2 diacutemers H3-H4 formant una estructura del tipus 4-hegravelix-bundle Les uacuteniques histones que interaccionen directament soacuten H3-H3rsquo (les H4 queden als extrems del tetragravemer) Les interaccions que srsquoestableixen soacuten ponts H i interaccions hidrofogravebiquesLrsquooctagravemer es forma per la unioacute dels dos diacutemers H2A-H2B al tetragravemer Interaccioacute directa entre H4 i H2B mitjanccedilant ponts H i un cluster hidrofogravebic (aquest estagrave format per 3 Tyr que no interaccionen a traveacutes dels seus oxiacutegens sinoacute dels anells) Tambeacute es forma una estructura del tipus 4-hegravelix-bundleA meacutes tambeacute srsquoestableixen interaccions entre els dos diacutemers H2A-H2B

FI DE LA PRESENTACIOacutersquo

• Slide 1
• Slide 2
• CARACTERIacuteSTIQUES DEL NUCLEOSOMA
• El DNA al nucleosoma
• LOCALITZACIOacute DEL NUCLEOSOMA
• ESTRUCTURA DEL NUCLEOSOMA
• Slide 7
• Slide 8
• DINAgraveMICA DEL NUCLEOSOMA
• Slide 10
• Slide 11
• HISTONES
• CLASSIFICACIOacute SCOP
• TIPUS DrsquoHISTONES
• HISTONE FOLD
• 1KX5
• DOMINI HISTONE FOLD
• Slide 18
• Slide 19
• Slide 20
• Slide 21
• Slide 22
• Slide 23
• Slide 24
• INTERACCIONS AL NUCLEOSOMA
• TIPUS DrsquoINTERACCIONS
• TIPUS DrsquoINTERACCIONS
• INTERACCIONS HISTONA-HISTONA
• Slide 29
• Octagravemer drsquohistones (core nucleosomal)
• Slide 31
• Slide 32
• H3 i H4 interaccionen via histone fold formant un heterodiacutemer
• H2A i H2B interaccionen via histone fold formant un heterodiacutemer
• 1 INTERACCIONS HIDROFOgraveBIQUES
• Slide 36
• 3 ALTRES INTERACCIONS SECUNDAgraveRIES
• Per quegrave es formen aquests heterodiacutemers i no uns altres o homodiacutemers
• Slide 39
• Tetragravemer H3-H4H3rsquo-H4rsquo
• Slide 41
• 1 Ponts H entre H3-H3rsquo
• 2 Interaccions hidrofogravebiques entre H3-H3rsquo
• Slide 44
• Slide 45
• Tetragravemer-diacutemer interaccions H4-H2B
• Cluster hidrofogravebic
• Diacutemer-diacutemer interaccions H2A-H2BH2Arsquo
• Slide 49
• INTERACCIOacute AMB IONS
• INTERACCIONS HISTONA-DNA
• Slide 52
• IMPORTAgraveNCIA DE LrsquoAIGUA
• INTERACCIOacute PER PONTS DrsquoH
• Slide 55
• Slide 56
• Slide 57
• Slide 58
• Interaccioacute diacutemer H2AH2B -DNA
• Slide 60
• Slide 61
• Slide 62
• Slide 63
• Slide 64
• Interaccioacute H2B-DNA
• Slide 66
• Slide 67
• Interaccioacute diacutemer H3H4-DNA
• Slide 69
• Slide 70
• Slide 71
• Slide 72
• Slide 73
• Slide 74
• Slide 75
• Slide 76
• Slide 77
• Slide 78
• Slide 79
• Interaccioacute H3-DNA
• Slide 81
• Interaccioacute H4-DNA
• Slide 83
• Slide 84
• Slide 85
• Slide 86
• Slide 87
• Interaccioacute H2A-DNA
• Slide 89
• EVOLUCIOacute DE LES HISTONES
• SUPERPOSICIOacute
• Slide 92
• Slide 93
• Slide 94
• SUPERPOSICIOacute DE LES HISTONES
• Slide 96
• NUCLEOSOMA PROCARIOTA
• ALINIAMENT ESTRUCTURAL
• BIBLIOGRAFIA
• Slide 100
• Slide 102
• Slide 103
• Slide 104
• Slide 105
• Slide 106
• Slide 107
• Slide 108
• Slide 109
• FI DE LA PRESENTACIOacute

Partiacutecula nucli (core) del nucleosoma 146 pb DNA+ tetragravemer 2(H3H4) + 2 diacutemers (H2AH2B) 206KDa

Cromatosoma core nucleosomal + H1 (eucariotes superiors) (electroforesis)(electroforesis)

bull11nm diagravemetre

bull56 nm alccedilada

bull175 voltes DNA

(left handed superhelix)

CristalmiddotlografiaCristalmiddotlografia

bull H1 facilita plegament estabilitza DNA a core i influencia organitzacioacute de DNA linker (tegravecniques biofiacutesiques)(tegravecniques biofiacutesiques)

Nucleosoma cromatosoma + DNA linker o internucleosomal (0-55pb variable)

DINAgraveMICA DEL NUCLEOSOMAbull FUNCIOacute

bull regular el nivell de compactacioacute del DNA

bull regular la transcripcioacute gegravenica

bull Propietats fiacutesiques depenents de condicions del medi (forccedila iogravenica i estat histones)

bull Dinagravemica determinada pel grau drsquoacetilacioacute de les histones (acetiltranferases drsquohistones (HATs)desacetilases)

- Histones acetilades baixa afinitat pel DNA poca compactacioacute transcripcioacute gegravenica

- Histones desacetilades alta afinitat pel DNA alta compactacioacute no transcripcioacute gegravenica

bull La compactacioacute del DNA estagrave regulada per histones que permeten o reprimeixen lrsquoaccessibilitat de la DNA polimerasa a la sequumlegravencia per la transcipcioacute

bull Varis models del mecanisme de mobilitzacioacute (bulgingtwisting)

bull Mecanisme no dissociatiu forces tegravermiques (sliding)

bull Assumeixen que les histones romanen estagravetiques perograve no se sap del cert impossibilitat drsquoaiumlllar intermediaris de la mobilitzacioacute

bull Indicis drsquoalteracions estructurals

bull lexosema

bull split nucleosomes

bull inversioacute de ldquosuperhelical handednessrdquo

bull pegraverdua del diacutemer H2A-H2B

bull Importagravencia de les cues N-terminals de H2B i H3

bull Importagravencia de la elasticitat del DNA

H3

H4

H2B

H2A

HISTONES

bull Proteiumlnes globulars bagravesiques (molt riques en Arg i Lys especialment a part N-terminal)

bull Baix pes molecular (~11-15kDa)

bull Histones de tetragravemer central meacutes empaquetades que diacutemers aplanats externs H2AH2B meacutes accessible a solvent meacutes inestable primers en desdimeritzar-se

CLASSIFICACIOacute SCOP

1 Class all alpha proteins2 Fold Histone-fold3 Superfamily Histone-fold4 Family Nucleosome core histones

TIPUS DrsquoHISTONESHistones core (H2A H2B H3 i H4)

bull Importants en la compactacioacute a nucleosomabull Poden ser modificades covalent i post-

traduccionalment en general en els extrems N-terminals

bull Sequumlegravencia molt conservada evolutivament entre els eucariotes i alguns procariotes

bull Plegament de C-term molt similar entre les histones core

bull Cua N-terminal meacutes variable i desestructurada que protueix meacutes enllagrave de superhegravelix DNA per contactar amb molegravecules veiumlnes

Histona linker (H1)

HISTONE FOLD

1KX5

bull Tegravecnica cristalmiddotlografia de raigs Xbull Resolucioacute 19 Aringbull Espegravecie Xenopus laevis

DOMINI HISTONE FOLD

Motiu estructural ~65aa amb 3 hegravelix

H3 LLIRKLPFQRLVREIAQDFKTDLRFQSSAVMALQEASEAYLVALFEDTNLCAIHAKRVTIMPKDIQLARRIRG

H4 QGITKPAIRRLARRGG----V-KRISGLIYEETRGVLKVFLENVIRDAVTYTEHAKRKTVTAMDVVYALKRQG

H2A LQFPVGRVHRLLRKGN--Y-A-ERVGAGAPVYLAAVLEYLTAEILELAGNAARDNKKTRIIPRHLQLAVRNDE

H2B ------SYAIYVYKVLKQVHPDTGISSKAMSIMNSFVNDVFERIAGEASRLAHYNKRSTITSREIQTAVRLLL

H3 LLIRKLPFQRLVREIAQDFKTDLRFQSSAVMALQEASEAYLVALFEDTNLCAIHAKRVTIMPKDIQLARRIRG

H4 QGITKPAIRRLARRGG----V-KRISGLIYEETRGVLKVFLENVIRDAVTYTEHAKRKTVTAMDVVYALKRQG

H2A LQFPVGRVHRLLRKGN--Y-A-ERVGAGAPVYLAAVLEYLTAEILELAGNAARDNKKTRIIPRHLQLAVRNDE

H2B ------SYAIYVYKVLKQVHPDTGISSKAMSIMNSFVNDVFERIAGEASRLAHYNKRSTITSREIQTAVRLLL

N-termhegravelix alfa curta (α1)

+ girfulla beta + loop L1

+ hegravelix alfa llarga (α2)

+girfulla beta + loop L2

+ hegravelix alfa curta (α3)

C-term

H2B

H2A

H4

H3

Pes molecular 13960 kDa

Nuacutemero drsquoaa 129

Lys+Arg 13 Lys

13 Arg

Histona H2A

202

3 HEgraveLIX

Histona H2B

Pes molecular 13774 kDa

Nuacutemero drsquoaa 125

Lys+Arg 20 Lys

8 Arg224

3+1 HEgraveLIX

αC

Histona H3

Pes molecular 1527 kDa

Nuacutemero drsquoaa 135

Lys+Arg 13 Lys

18 Arg229

3+1 HEgraveLIX

αN

Histona H4

Pes molecular 11236 kDa

Nuacutemero drsquoaa 102

Lys+Arg 11 Lys

14 Arg245

3 HEgraveLIX

Exemple D85R78 de la H4Srsquoestableix un

doble pont H

Establiment de ponts H entre residus drsquouna histona

Arg78

Asp85

277 Aring

H2B

Glu83 interacciona amb fosfat de DNA

Glu90

Arg83

INTERACCIONS AL NUCLEOSOMA

DirectesIndirectes

Ponts drsquohidroge

n amb lrsquoH2O

Ponts drsquohidroge

n

Interaccions

iograveniques

Interaccions van

der Waals

Interaccions

hidrofogravebiques

Electroestagravetica

Van der Waals

TIPUS DrsquoINTERACCIONS

ab

bael

r

qqE

4

1 Energia 100-150 kcalmol

Distagravencia Fins 10-15Aring

r

baC

r

baCE

abab

ab 12

12

6

6

Energia 1-2 kcalmol

Distagravencia 4-5Aring

TIPUS DrsquoINTERACCIONS Ponts drsquohidrogenbull Impliquen la interaccioacute drsquoun agravetom donador

(electropositiu) i un aceptor (electronegatiu) drsquohidrogen

bull Enllaccedil 85 iogravenic i 15 covalentbull Energia 1- 45 kcalmolbull Distagravencia 28 Aring

EFECTE COLmiddotLABORATIU

Interaccions hidrofogravebiquesbull No soacuten una interaccioacute progravepiament ditabull Associacioacute drsquoagravetoms hidrofogravebics en un ambient

hidrofiacutelic la estabilitat del sistema ( molegravecules de solvent lliure)

INTERACCIONS HISTONA-HISTONA

bull Anagravelisis biofiacutesics cross-linking i modelatge Anagravelisis biofiacutesics cross-linking i modelatge molecularmolecular tetragravemer H3-H4 teacute paper central en lrsquoorganitzacioacute del nucleosoma ja que srsquouneixen fortament als turns centrals del DNA H2A-H2B interaccionen amb les dues cares del tetragravemer i llavors amb DNA

bull CristalmiddotlografiaCristalmiddotlografia histones core interaccionen entre elles de manera selectiva

Extrem N-term teacute paper important en interaccioacute prot-prot de fora nucleosoma

bull H1 interacciona amb H2

Octagravemer drsquohistones (core nucleosomal)

H3-H4

H3rsquo-H4rsquo

H2A-H2B

H2Arsquo-H2Brsquo

Tetragravemer

Diacutemer

Diacutemer

Octagravemer

ELS DIacuteMERSH2A-H2B

H3-H4

TIPUS DrsquoINTERACCIONS

1 Entre les hegravelix α 2 interaccions hidrofogravebiques

2 Entre els loops ponts drsquohidrogen

3 Altres interaccions

H3 i H4 interaccionen via histone fold formant un

heterodiacutemer

H4

H3

H2A i H2B interaccionen via histone fold formant un

heterodiacutemer

H2B

H2A

1 INTERACCIONS HIDROFOgraveBIQUES

H2A leu51 val54 leu55 leu58 thr59 ile62 leu63

H2B ala71 ile70 phe67 val66 val63 phe62 met59

H2A

H2B

2 INTERACCIONS PONT H entre L1 drsquouna histona i L2 de lrsquoaltra

L2

L1

L1

L2

H2B

H2A

Ser52

Ile78348Aring

3 ALTRES INTERACCIONS SECUNDAgraveRIES

H3-H4 H2A-H2B

Ile62

Ile29 Tyr39

Per quegrave es formen aquests heterodiacutemers i no uns altres o homodiacutemers

bull Empaquetament complementarindash diferegravencies en la

interaccioacute de hegravelix αndash diferegravencies de les seves

extensions N-terminals ndash diferegravencies dels loops L1-

L2

EL TETRAgraveMER

Tetragravemer H3-H4H3rsquo-H4rsquo

H4rsquoH4

H3 H3rsquo

TIPUS DrsquoINTERACCIONS

bull Les interaccions entre els dos diacutemers H3-H4 per formar el tetragravemer es formen entre les histones H3-H3rsquo mitjanccedilant un 4-hegravelix bundle

bull Interaccions1 Ponts H2 Hidrofogravebiques

1 Ponts H entre H3-H3rsquo

His133

His133

Asp123

Asp123

2 Interaccions hidrofogravebiques entre H3-H3rsquo

Residus hidrofogravebics

LrsquoOCTAgraveMER INTERACCIONS

TETRAgraveMERS-DIacuteMERS

Interaccioacute entre diacutemers H2A-H2BH4-H3

H2A-H2B

H3-H4

H2B

H4

Tetragravemer-diacutemer interaccions H4-H2B

H2B H4

Cluster hidrofogravebic

Ponts H

H2B

H4

Glu90

His75

Glu73Arg92

H2B

H4

Tyr80 Tyr72

Tyr88

Diacutemer-diacutemer interaccions H2A-H2BH2Arsquo

Asn38

His79

Glu41

32 Aring 28 Aring

bull Es formen interaccions mitjanccedilant els dominis histone-fold per formar els diacutemers

bull Es formen 3 4-hegravelix-bundlendash 1 associacioacute H3rsquo-H3 per formar tetragravemer

bull Ponts H bull Enllaccedilos hidrofogravebics

ndash 2 associacions H2B-H4 per formar octagravemer bull Ponts H bull Cluster hidrofogravebic

RESUM

INTERACCIOacute AMB IONS

bull Gran importagravencia dels cations divalents

bull Llocs drsquounioacute especiacutefics a ions com el Mg2+ Na+Mn2+ i el Cl-

bull Poden coordinar-se amb molegravecules drsquoaigua

INTERACCIONS HISTONA-DNA

INTERACCIONS HISTONA-DNA

bull Les interaccions histona-DNA es donen en aquelles regions en que el solc menor queda encarat a la part interior (SHL)

bull Impliquen principalmentndash LYS i ARG de les histones ndash Fosfats del DNA

INDEPENDEgraveNCIA DE LA SEQUumlEgraveNCIA DE DNA

bull Els residus implicats en les interaccions formen part majoritagraveriament dels loops L1 i L2 la hegravelix N-terminal i la cua N-termianl de les histones

IMPORTAgraveNCIA DE LrsquoAIGUAHIDRATACIOacute

bull Paper clau en lrsquoestabliment de les interaccions histona-DNA Lrsquoaigua es troba andash Solc menor del DNA (ldquoespines de hidratacioacuterdquo)ndash Grups fosfat del DNAndash Entre histones i DNA ndashdistagravencia lt35Aringndash

bull Serveixen drsquoenllaccedil per formar els ponts drsquohidrogen entre histona i DNA

bull Gran importagravencia en la dinagravemica i estabilitat del nucleosoma Permet interaccioacute sequumlegravencia-independent

INTERACCIOacute PER PONTS DrsquoH

INTERACCIOacute DIRECTEbull 116 ponts drsquohidrogen directes histona-DNA

INTERACCIOacute INDIRECTEbull 121 molegravecules drsquoH2O intervenen en les

interaccions histona-DNAndash 358 interaccions per ponts drsquohidrogen (3 per

molegravecula)bull actuaragrave tant de donador com drsquoacceptor de

ponts drsquohidrogen bull actuaran drsquoaiguumles drsquoassistegravencia o aiguumles

facilitadores

AUGMENT DE LrsquoENTROPIA DEL SISTEMA

Interaccions directes involucrades principalment les ARG i LYS per cagraverrega positiva que presenten

Pont drsquohidrogen establert en una distagravencia de 287Aring

Exemple

Arg36 (H4) + grup fosfat del DNA

Lys122 (H3) grup fosfat DNA

Distagravencia 678Aring

No eacutes possible establir un pont drsquohidrogen directe

SOLUCIOacute H2O

facilitadora

Interaccions indirectes

H2O 2762 facilita la formacioacute del pont drsquohidrogen entre la lisina 122 de la H3 i el grup fosfat del DNA

Per dues molegravecules que hi intervenen (DNA i histona) srsquoalliberen dues molegravecules drsquoaigua

Per alliberar les mateixes dues molegravecules drsquoaigua cal la participacioacute de tres grups (DNA histona i molegravecula drsquoaigua fent de pont)

Interaccioacute diacutemer H2AH2B -DNA

Interaccioacute H2A-DNA

grup NH2 -R- Arg35 (H2A) grup fosfat timina 39

Distagravencia 265Aring

Tipus pont drsquohidrogen (distagravencia ograveptima i orientacioacute en liacutenia recte de lrsquohidrogen del grup NH2 respecte lrsquooxigen del grup fosfat)

COOH

H3N+ C H

CH2

CH2

CH2

NH

C

NH2 NH2

Arginina

+

R

grup NH2 -R- Arg42 (H2A) grup fosfat guanina ndash35

Distagravencia 494AringTipus interaccioacute electrostagravetica

Distagravencia 498AringTipus interaccioacute electrostagravetica

grup fosfat timina 54

grup NH2 -R- Arg77(H2A)

grup NH2 -R- Arg35 (H2A) grup fosfat timina 39

Distagravencia 265Aring

Tipus pont drsquohidrogen (distagravencia ograveptima i orientacioacute en liacutenia recte de lrsquohidrogen del grup NH2 respecte lrsquooxigen del grup fosfat)

COOH

H3N+ C H

CH2

CH2

CH2

NH

C

NH2 NH2

Arginina

+

R

Interaccioacute H2B-DNA

grup NH2 -R- Arg83 (H2B) grup fosfat adenina ndash33

Distagravencia 342AringTipus interaccioacute electrostagravetica

grup OH -R- Thr85 (H2B) grup fosfat guanina ndash34

Distagravencia 300AringTipus pont drsquohidrogen

Treonina

Hidrogen lagravebil del grup alcohol

COOH

H3N+ C H

CH

OH CH3R

Interaccioacute diacutemer H3H4-DNA

Interaccioacute entre N de LYS77 H4 i O2P de A-33

Distagravencia 433Aring

Tipus electroestagravetica

448 Aring

Interaccioacute entre N de LYS115 H3 i O2P de A-33

Distagravencia 507Aring

Tipus electroestagravetica

574 Aring

261 Aring

Interaccioacute entre OH- THR30 H3 i O1P A13 a traveacutes de H2Obull THR - H2O

Distagravencia250 AringTipus pont drsquoH

bull H2O ndash O1P Distagravencia290 AringTipus pont drsquoH

Interaccioacute entre NH3+ de

ARG83 H3 i O1P de G27 Distagravencia 574AringTipus electroestagravetica

Interaccioacute entre OH- THR80 H4 i O1P C28

Distagravencia261Aring

Tipus pont drsquoH25 Aring

29 Aring

275 Aring

420 Aring

278 Aring

Interaccioacute entre NH3+ de

ARG45 H4 i O1P de T7

Distagravencia 510Aring

Tipus electroestagravetica

Interaccioacute OH- de THR118 H3 i O1P de G31

Distagravencia 275Aring

Tipus pont drsquohidrogen

Interaccioacute entre OH- de THR118 H3 NH3

+ ARG45 H4

Distagravencia 278Aring

Tipus pont drsquohidrogen

Interaccioacute entre CH3 de LEU65 H3 i CH3 de T

Distagravencia 414Aring

Tipus hidrofogravebica

414 Aring

Lisina 77 (H4) interaccioacute amb el grup fosfat a una distagravencia de 433Aring

H3-H4DNA

H2A-H2BDNA

Lisina 74 (H2A) tambeacute hauria drsquointeraccionar

Distagravencia 714Aring

No srsquoestableix una interaccioacute aparent

Problema de la literatura O problema de la cristalografia

Hipogravetesi

bull Estudiat en un temps diferent la distagravencia entre la LISINA i el GRUP FOSFAT del DNA permetria la interaccioacute electrostagravetica

Premisa

bull El nucleosoma eacutes un sistema en moviment

bull La cristalografia no ens permet considerar-lo com a tal (ldquofoto estagraveticardquo)

PDB 1P3I Crystallographic Studies Of Nucleosome Core Particles Containing Histone Sin Mutant (resolucioacute 230Aring)

PDB 1P3I

COOH

H3N+ C H

CH2

CH2

CH2

NH3+

Distagravencia 353AringTipus interaccioacute electrostagravetica

R

grup NH3+ Lys1075 grup fosfat adenina 133

Hipogravetesi

bull Estudiat en un temps diferent la distagravencia entre la LISINA i el GRUP FOSFAT del DNA permetria la interaccioacute electrostagravetica

Premisa

bull El nucleosoma eacutes un sistema en moviment

bull La cristalmiddotlografia no ens permet considerar-lo com a tal (ldquofoto estagraveticardquo)

CONCLUSIOacute AL TROBAR UN SEGON PDB A ON SIacute QUE ES MANTEacute LA INTERACCIOacute CONCLUIumlM QUE EacuteS IMPORTANT TAL I COM HAVIacuteEM TROBAT TOT I QUE EN EL NOSTRE MODEL NO HO PUGUEM OBSERVAR

Interaccioacute H3-DNA

Interaccioacute H4-DNA

SHL ndash15

SHL +15

233 Aring

271 Aring

508 Aring

6831 Aring

SHL ndash15

SHL +15

R63 H3 O1P T17J

D24 H4 O1P A-13J

R63 H3

O1P C-14J

D24 H4

O1P T18I

SHL ndash15 SHL +15

Interaccioacute H2B-DNA

Interaccioacute H2A-DNA

Cua C-terminal de H2A

No interaccioacute amb DNA del nucleosoma

Interaccioacute amb H1

Interaccioacute cua N-terminal H2A amb el nucleosoma

Interaccions electroestagravetiques

LYS i ARG amb OP DNA

EVOLUCIOacute DE LES HISTONES

SUPERPOSICIOacuteSTAMP

ClustalW HMMER

STAMP STAMP

LOW SCORES

Alineament STAMP (H4 H2A H2B)

Alinear H3 manualment

STAMP

SUPERPOSICIOacute DE LES HISTONES

H2A At

H2A Dm

H2A Ce

H2A HsH2A Xl

H4 HsH4 Ce

H4 Dm

H4 AtH4 Xl

Mfervidus1

Mfervidus2

H3 CeH3 Hs

H3 XlH3 Dm

H2B At

H2B Hs

H2B Xl

H2B CeH2B Dm

H1 At

H1 CeH1 Dm

H1 Hs

H1 Xl

H5 Ggallus

NUCLEOSOMA PROCARIOTA

bull Mateixa funcioacute a eucariotes i procariotes resoldre el problema de lrsquoempaquetament del DNA

bull Nucleosoma arquea tetragravemer + ~80pb DNAbull 2 tipus drsquohistona amb sequumlegravencia i estructura

conservada bull Formen diacutemers perograve no especiacutefics homo i

heterodiacutemers

bull Histones arquees meacutes petites (nomeacutes histone fold)

CLUSTAL W(160) multiple sequence alignment

1A7W --------------------------MELPIAPIGRIIKDAGAERVSDDARI-TLAKILE 1HTA -------------------------MGELPIAPIGRIIKNAGAERVSDDARI-ALAKVLE 1kx5B SGRGKGGKGLGKGGAKRHRKVLRDNIQGITKPAIRRLARRGGVKRISGLIYEETRGVLKV 1A7W EMGRDIASEAIKLARHAGRKTIKAEDIELAVRRFK---------- 1HTA EMGEEIASEAVKLAKHAGRKTIKAEDIELARKMF-----------1kx5B FLENVIRDAVTYTEHA-KRKT--VTAMDVVYALKRQGRTLYGFGG

No Domain1 Domain2 Sc RMS Len1 Len2 Align NFit Eq Secs I S P(m)

Pair 1 1A7W 1HTA 934 059 68 68 67 67 66 0 8485 10000 736e-46 Pair 2 1A7W 1kx5B 567 152 68 102 68 67 65 0 2462 10000 000037

Pair 3 1HTA 1kx5B 574 131 68 102 68 65 64 0 2969 10000 761e-06

ALINIAMENT ESTRUCTURAL

BIBLIOGRAFIALlibresbull Wolfe A Chromatin (Structure amp Function) Academic Press 2a edicioacute (1995)bull Calladine Understanding DNA Acdameic Pressbull Sinden DNA Structure and Function Academic PressArticlesbull Curt A Davey et al Solvent mediated interactions in the structura of the

nucleosome core particle at 19 Aring resolution J Mol Biol 319 p1097-1113 (2002)

bull Luger et al Crystal structure of the nucleosome core particle at 28 Aring resolution Nature 389 p251-260 (1997)

bull Flaus A Et al Mechanisms for nucleosome mobilisation Biopolymers 68 p463-578 (2003)

bull Richmond T et al The structure of DNA in the nucleosome core Nature 423 p145-150 (2003)

bull Protacio RU et al Effects of Histone Tail Domains on the Rate of Transcriptional Elongation throught a Nucleosome Mol Cell Biol Vol 20 n 23 p8866-8878

Websbull httpwwwciencianetVerArticuloHistonaidArticulo=dsfjuhh7hqjeub9z1f58vkbull httpwwwbiosciohio-stateedu~microbioArchaealhistonesbull httpwwwweb-bookscomMoBioFreeCh3D1htmbull httpwwwbmbpsueducoursesbmb4004_9_active_cromatinpd

Bases de dadesbull SCOPbull PDBbull National Human Genome Research Institute (Histone Sequence Database)

Programesbull STAMPbull ClustalWbull HMMERbull Rasmol

1 Sobre lrsquoestructura del nucleosoma digues quines afirmacions soacuten certes

1) Serveix per resoldre el problema de compactacioacute del DNA

2) Les regions exograveniques del DNA acostumen a estar a les zones linker per aixiacute estar meacutes accesibles als factors de transcripcioacute

3) Les histones srsquouneixen al DNA de forma sequumlegravencia no-depenent

4) Eacutes un sistema molt poc dinagravemic per permetre lrsquoestabilitat dels cromosomas metafagravesics

a 123

b 24

c 13

d 4

e 1234

2 Sobre els components del nucleosoma sabem que

a) Les histones del core estan molt ben conservades mentre que la H1 no

b) El DNA srsquoenrotlla formant 176 voltes al voltant de les histones del nucli que correspon a uns 146pb

c) Les dues anteriors

d) LrsquoH1 estabilitza el nucleosoma i organitza el DNA linker

e) Totes les anteriors

3 Sobre les histones digues quina opcioacute eacutes falsa

a) Soacuten proteiumlnes globulars bagravesiques molt riques en Arg i Lys

b) Les histones desacetilades tenen molt baixa afinitat pel DNA i premetran la transcripcioacute gegravenica

c) Trobem dos tipus drsquohistones totes de baix per molecular

d) Apareixen en lrsquoSCOP com a all alpha protein amb dominis histone fold

e) Srsquoorganitzen en un octagravemer format per un tetragravemer 2(H3-H4) i dos diacutemers (H2A-H2B)

4 En relacioacute a les interaccions entre les histones i el DNA digues quinaes de les seguumlents afirmacions eacutessoacuten falsaes

1) La interaccioacute entre les histones i el DNA es sequumlegravencia depenent

2) Les treonines interaccionen mitjanccedilant ponts drsquohidrogen realitzats amb el grup alcohol de la cadena lateral

3) Les interaccions srsquoestableixen principalment entre residus bagravesics de la hegravelix C-terminal el loop L1 i el loop L2 de les histones i els fosfats del DNA

4) Les interaccions srsquoestableixen principalment entre residus bagravesics de la hegravelix N-terminal el loop L1 i el loop L2 de les histones i els fosfats del DNA

a 1 2 i 3

b 1 i 3

c 2 i 4

d 4

e 1 2 3 i 4

5 En lrsquoestabliment de les interaccions Histona-DNA digues quina de les seguumlents afirmacions eacutes CERTA en relacioacute amb el paper de lrsquoaigua

a Lrsquoaigua facilita les interaccions entre les proteiumlnes i el DNA permetent la interaccioacute per ponts drsquohidrogen entre residus de les histones i del DNA quan aquests estan massa allunyats o mal orientats

b Lrsquoestabliment de ponts drsquohidrogen indirectes suposen una disminucioacute de la estabilitat del sistema

c Les molegravecules dlsquoaigua srsquoordenen al voltant del DNA deixant el core del nucleosoma sense solvatar

d 1 i 2 soacuten certes

e Cap de les anteriors eacutes certa

6 Senyala lales afirmacions INCORRECTAES sobre el nucleosoma

a Les histones core i la histona linker comparteixen un mateix domini estructural anomenat histone fold b El tetragravemer central del nucleosoma estagrave format per 2 histones H3 i 2 histones H4

c El domini histone fold estagrave format per 3 hegravelix alfa i 2 loops (L1 i L2)

d Els monogravemers drsquohistona es capiculen per formar els diacutemers gragravecies a interaccions hidrofogravebiques entre les hegravelix alfa i entre els loops de les histones e Les afirmacions a i d soacuten falses

7 Senyala les afirmacions CORRECTES sobre el nucleosoma

1) La sequumlegravencia drsquoaminoagravecids del domini histone fold de les histones H2A H2B H3 i H4 estagrave menys conservada que la seva estructura i plegament

2) El nucleosoma procariota estagrave format per 2 homo o heterodiacutemers i resol el problema de lrsquoempaquetament del DNA

3) Lrsquoorientacioacute de les cadenes laterals dels aminoagravecids de les histones eacutes variable segons la presegravencia o absegravencia del DNA

4) Les histones H1 soacuten les meacutes conservades evolutivament mentre que les H3 soacuten les que ho estan menys

a) 123 b) 13c) 24 d) 4

e) 1234

8 Tria la resposta correcte

1) Les histones presenten alta homologia de sequumlegravencia i per tant destructura

2) Les interaccions directes per formar el tetragravemer sestableixen entre lH3 dun diacutemer H3-H4 i lH3 de lalatre diacutemer H3-H4lsquo

3) Els dos diacutemers H2AH2B no interaccionen entre ells per formar loctagravemer

4) Els cations divalents juguen un paper fonamental ja que se situen a la regioacute C-terminal de les hegravelix alfa estabilitzant-les

a) 1 i 3 b) 2 i 4 c) 12 i 3 d)123 i 4 e)4

PREGUNTES DrsquoASSAIG NUCLEOSOMA

1- Senyala quina importancia teacute lrsquoaigua en el nucleosoma

En el nucleosoma lrsquoaigua es disposa al voltant del DNA i en lrsquoespai entre que hi ha entre el core drsquohistones i el DNA

En el nucleosoma lrsquoaigua juga un paper fonamental en lrsquoestabliment de les interaccions Histona-DNA ja que permet la interaccionar mitjanccedilant ponts drsquohidrogen de residus que es troben massa allunyats (distagravencia gt 28 Å) o que es troben mal orientats (els ponts drsquohidrogen nomeacutes es donen quan els residus estan disposats en linia recta en lrsquoespai admetent variacions de +- 35ordm) Lrsquoefecte principal que faragrave aixograve eacutes que permetragrave que la interaccioacute entre les histones i el DNA sigui sequumlegravencia independent (tot i que aixograve tambeacute es veu afavorit per altres coses) ja que permetragrave que aquesta no depengui dels residus concrets que hi hagi al DNA ni de la seva disposicioacute perquegrave podrem establir interaccions mitjanccedilant una o meacutes molegravecules drsquoaigua per tal drsquointeraccionar amb el DNA

2 Indica quina eacutes lrsquoestructura drsquoun octagravemer i digues quines proteiumlnes interaccionen entre elles per formar-lo

Lrsquooctagravemer estagrave format per dues cogravepies de cada una de les 4 histones core Es formen 2 heterodiacutemers H2A-H2B i dos heterodiacutemers H3-H4 gragravecies a interaccions hidrofogravebiques entre les hegravelix α2 i ponts H entre aa dels loops Les histones dels diacutemers interaccionen de manera capiculadaEls dos diacutemers H3-H4 srsquouneixen fortament als turns centrals del DNA formant el tetragravemer central Els altres dos diacutemers H2A-H2B interaccionen amb el tetragravemer per formar lrsquooctagravemer drsquohistones del nucleosoma El tetragravemer estagrave format per la unioacute dels 2 diacutemers H3-H4 formant una estructura del tipus 4-hegravelix-bundle Les uacuteniques histones que interaccionen directament soacuten H3-H3rsquo (les H4 queden als extrems del tetragravemer) Les interaccions que srsquoestableixen soacuten ponts H i interaccions hidrofogravebiquesLrsquooctagravemer es forma per la unioacute dels dos diacutemers H2A-H2B al tetragravemer Interaccioacute directa entre H4 i H2B mitjanccedilant ponts H i un cluster hidrofogravebic (aquest estagrave format per 3 Tyr que no interaccionen a traveacutes dels seus oxiacutegens sinoacute dels anells) Tambeacute es forma una estructura del tipus 4-hegravelix-bundleA meacutes tambeacute srsquoestableixen interaccions entre els dos diacutemers H2A-H2B

FI DE LA PRESENTACIOacutersquo

• Slide 1
• Slide 2
• CARACTERIacuteSTIQUES DEL NUCLEOSOMA
• El DNA al nucleosoma
• LOCALITZACIOacute DEL NUCLEOSOMA
• ESTRUCTURA DEL NUCLEOSOMA
• Slide 7
• Slide 8
• DINAgraveMICA DEL NUCLEOSOMA
• Slide 10
• Slide 11
• HISTONES
• CLASSIFICACIOacute SCOP
• TIPUS DrsquoHISTONES
• HISTONE FOLD
• 1KX5
• DOMINI HISTONE FOLD
• Slide 18
• Slide 19
• Slide 20
• Slide 21
• Slide 22
• Slide 23
• Slide 24
• INTERACCIONS AL NUCLEOSOMA
• TIPUS DrsquoINTERACCIONS
• TIPUS DrsquoINTERACCIONS
• INTERACCIONS HISTONA-HISTONA
• Slide 29
• Octagravemer drsquohistones (core nucleosomal)
• Slide 31
• Slide 32
• H3 i H4 interaccionen via histone fold formant un heterodiacutemer
• H2A i H2B interaccionen via histone fold formant un heterodiacutemer
• 1 INTERACCIONS HIDROFOgraveBIQUES
• Slide 36
• 3 ALTRES INTERACCIONS SECUNDAgraveRIES
• Per quegrave es formen aquests heterodiacutemers i no uns altres o homodiacutemers
• Slide 39
• Tetragravemer H3-H4H3rsquo-H4rsquo
• Slide 41
• 1 Ponts H entre H3-H3rsquo
• 2 Interaccions hidrofogravebiques entre H3-H3rsquo
• Slide 44
• Slide 45
• Tetragravemer-diacutemer interaccions H4-H2B
• Cluster hidrofogravebic
• Diacutemer-diacutemer interaccions H2A-H2BH2Arsquo
• Slide 49
• INTERACCIOacute AMB IONS
• INTERACCIONS HISTONA-DNA
• Slide 52
• IMPORTAgraveNCIA DE LrsquoAIGUA
• INTERACCIOacute PER PONTS DrsquoH
• Slide 55
• Slide 56
• Slide 57
• Slide 58
• Interaccioacute diacutemer H2AH2B -DNA
• Slide 60
• Slide 61
• Slide 62
• Slide 63
• Slide 64
• Interaccioacute H2B-DNA
• Slide 66
• Slide 67
• Interaccioacute diacutemer H3H4-DNA
• Slide 69
• Slide 70
• Slide 71
• Slide 72
• Slide 73
• Slide 74
• Slide 75
• Slide 76
• Slide 77
• Slide 78
• Slide 79
• Interaccioacute H3-DNA
• Slide 81
• Interaccioacute H4-DNA
• Slide 83
• Slide 84
• Slide 85
• Slide 86
• Slide 87
• Interaccioacute H2A-DNA
• Slide 89
• EVOLUCIOacute DE LES HISTONES
• SUPERPOSICIOacute
• Slide 92
• Slide 93
• Slide 94
• SUPERPOSICIOacute DE LES HISTONES
• Slide 96
• NUCLEOSOMA PROCARIOTA
• ALINIAMENT ESTRUCTURAL
• BIBLIOGRAFIA
• Slide 100
• Slide 102
• Slide 103
• Slide 104
• Slide 105
• Slide 106
• Slide 107
• Slide 108
• Slide 109
• FI DE LA PRESENTACIOacute

DINAgraveMICA DEL NUCLEOSOMAbull FUNCIOacute

bull regular el nivell de compactacioacute del DNA

bull regular la transcripcioacute gegravenica

bull Propietats fiacutesiques depenents de condicions del medi (forccedila iogravenica i estat histones)

bull Dinagravemica determinada pel grau drsquoacetilacioacute de les histones (acetiltranferases drsquohistones (HATs)desacetilases)

- Histones acetilades baixa afinitat pel DNA poca compactacioacute transcripcioacute gegravenica

- Histones desacetilades alta afinitat pel DNA alta compactacioacute no transcripcioacute gegravenica

bull La compactacioacute del DNA estagrave regulada per histones que permeten o reprimeixen lrsquoaccessibilitat de la DNA polimerasa a la sequumlegravencia per la transcipcioacute

bull Varis models del mecanisme de mobilitzacioacute (bulgingtwisting)

bull Mecanisme no dissociatiu forces tegravermiques (sliding)

bull Assumeixen que les histones romanen estagravetiques perograve no se sap del cert impossibilitat drsquoaiumlllar intermediaris de la mobilitzacioacute

bull Indicis drsquoalteracions estructurals

bull lexosema

bull split nucleosomes

bull inversioacute de ldquosuperhelical handednessrdquo

bull pegraverdua del diacutemer H2A-H2B

bull Importagravencia de les cues N-terminals de H2B i H3

bull Importagravencia de la elasticitat del DNA

H3

H4

H2B

H2A

HISTONES

bull Proteiumlnes globulars bagravesiques (molt riques en Arg i Lys especialment a part N-terminal)

bull Baix pes molecular (~11-15kDa)

bull Histones de tetragravemer central meacutes empaquetades que diacutemers aplanats externs H2AH2B meacutes accessible a solvent meacutes inestable primers en desdimeritzar-se

CLASSIFICACIOacute SCOP

1 Class all alpha proteins2 Fold Histone-fold3 Superfamily Histone-fold4 Family Nucleosome core histones

TIPUS DrsquoHISTONESHistones core (H2A H2B H3 i H4)

bull Importants en la compactacioacute a nucleosomabull Poden ser modificades covalent i post-

traduccionalment en general en els extrems N-terminals

bull Sequumlegravencia molt conservada evolutivament entre els eucariotes i alguns procariotes

bull Plegament de C-term molt similar entre les histones core

bull Cua N-terminal meacutes variable i desestructurada que protueix meacutes enllagrave de superhegravelix DNA per contactar amb molegravecules veiumlnes

Histona linker (H1)

HISTONE FOLD

1KX5

bull Tegravecnica cristalmiddotlografia de raigs Xbull Resolucioacute 19 Aringbull Espegravecie Xenopus laevis

DOMINI HISTONE FOLD

Motiu estructural ~65aa amb 3 hegravelix

H3 LLIRKLPFQRLVREIAQDFKTDLRFQSSAVMALQEASEAYLVALFEDTNLCAIHAKRVTIMPKDIQLARRIRG

H4 QGITKPAIRRLARRGG----V-KRISGLIYEETRGVLKVFLENVIRDAVTYTEHAKRKTVTAMDVVYALKRQG

H2A LQFPVGRVHRLLRKGN--Y-A-ERVGAGAPVYLAAVLEYLTAEILELAGNAARDNKKTRIIPRHLQLAVRNDE

H2B ------SYAIYVYKVLKQVHPDTGISSKAMSIMNSFVNDVFERIAGEASRLAHYNKRSTITSREIQTAVRLLL

H3 LLIRKLPFQRLVREIAQDFKTDLRFQSSAVMALQEASEAYLVALFEDTNLCAIHAKRVTIMPKDIQLARRIRG

H4 QGITKPAIRRLARRGG----V-KRISGLIYEETRGVLKVFLENVIRDAVTYTEHAKRKTVTAMDVVYALKRQG

H2A LQFPVGRVHRLLRKGN--Y-A-ERVGAGAPVYLAAVLEYLTAEILELAGNAARDNKKTRIIPRHLQLAVRNDE

H2B ------SYAIYVYKVLKQVHPDTGISSKAMSIMNSFVNDVFERIAGEASRLAHYNKRSTITSREIQTAVRLLL

N-termhegravelix alfa curta (α1)

+ girfulla beta + loop L1

+ hegravelix alfa llarga (α2)

+girfulla beta + loop L2

+ hegravelix alfa curta (α3)

C-term

H2B

H2A

H4

H3

Pes molecular 13960 kDa

Nuacutemero drsquoaa 129

Lys+Arg 13 Lys

13 Arg

Histona H2A

202

3 HEgraveLIX

Histona H2B

Pes molecular 13774 kDa

Nuacutemero drsquoaa 125

Lys+Arg 20 Lys

8 Arg224

3+1 HEgraveLIX

αC

Histona H3

Pes molecular 1527 kDa

Nuacutemero drsquoaa 135

Lys+Arg 13 Lys

18 Arg229

3+1 HEgraveLIX

αN

Histona H4

Pes molecular 11236 kDa

Nuacutemero drsquoaa 102

Lys+Arg 11 Lys

14 Arg245

3 HEgraveLIX

Exemple D85R78 de la H4Srsquoestableix un

doble pont H

Establiment de ponts H entre residus drsquouna histona

Arg78

Asp85

277 Aring

H2B

Glu83 interacciona amb fosfat de DNA

Glu90

Arg83

INTERACCIONS AL NUCLEOSOMA

DirectesIndirectes

Ponts drsquohidroge

n amb lrsquoH2O

Ponts drsquohidroge

n

Interaccions

iograveniques

Interaccions van

der Waals

Interaccions

hidrofogravebiques

Electroestagravetica

Van der Waals

TIPUS DrsquoINTERACCIONS

ab

bael

r

qqE

4

1 Energia 100-150 kcalmol

Distagravencia Fins 10-15Aring

r

baC

r

baCE

abab

ab 12

12

6

6

Energia 1-2 kcalmol

Distagravencia 4-5Aring

TIPUS DrsquoINTERACCIONS Ponts drsquohidrogenbull Impliquen la interaccioacute drsquoun agravetom donador

(electropositiu) i un aceptor (electronegatiu) drsquohidrogen

bull Enllaccedil 85 iogravenic i 15 covalentbull Energia 1- 45 kcalmolbull Distagravencia 28 Aring

EFECTE COLmiddotLABORATIU

Interaccions hidrofogravebiquesbull No soacuten una interaccioacute progravepiament ditabull Associacioacute drsquoagravetoms hidrofogravebics en un ambient

hidrofiacutelic la estabilitat del sistema ( molegravecules de solvent lliure)

INTERACCIONS HISTONA-HISTONA

bull Anagravelisis biofiacutesics cross-linking i modelatge Anagravelisis biofiacutesics cross-linking i modelatge molecularmolecular tetragravemer H3-H4 teacute paper central en lrsquoorganitzacioacute del nucleosoma ja que srsquouneixen fortament als turns centrals del DNA H2A-H2B interaccionen amb les dues cares del tetragravemer i llavors amb DNA

bull CristalmiddotlografiaCristalmiddotlografia histones core interaccionen entre elles de manera selectiva

Extrem N-term teacute paper important en interaccioacute prot-prot de fora nucleosoma

bull H1 interacciona amb H2

Octagravemer drsquohistones (core nucleosomal)

H3-H4

H3rsquo-H4rsquo

H2A-H2B

H2Arsquo-H2Brsquo

Tetragravemer

Diacutemer

Diacutemer

Octagravemer

ELS DIacuteMERSH2A-H2B

H3-H4

TIPUS DrsquoINTERACCIONS

1 Entre les hegravelix α 2 interaccions hidrofogravebiques

2 Entre els loops ponts drsquohidrogen

3 Altres interaccions

H3 i H4 interaccionen via histone fold formant un

heterodiacutemer

H4

H3

H2A i H2B interaccionen via histone fold formant un

heterodiacutemer

H2B

H2A

1 INTERACCIONS HIDROFOgraveBIQUES

H2A leu51 val54 leu55 leu58 thr59 ile62 leu63

H2B ala71 ile70 phe67 val66 val63 phe62 met59

H2A

H2B

2 INTERACCIONS PONT H entre L1 drsquouna histona i L2 de lrsquoaltra

L2

L1

L1

L2

H2B

H2A

Ser52

Ile78348Aring

3 ALTRES INTERACCIONS SECUNDAgraveRIES

H3-H4 H2A-H2B

Ile62

Ile29 Tyr39

Per quegrave es formen aquests heterodiacutemers i no uns altres o homodiacutemers

bull Empaquetament complementarindash diferegravencies en la

interaccioacute de hegravelix αndash diferegravencies de les seves

extensions N-terminals ndash diferegravencies dels loops L1-

L2

EL TETRAgraveMER

Tetragravemer H3-H4H3rsquo-H4rsquo

H4rsquoH4

H3 H3rsquo

TIPUS DrsquoINTERACCIONS

bull Les interaccions entre els dos diacutemers H3-H4 per formar el tetragravemer es formen entre les histones H3-H3rsquo mitjanccedilant un 4-hegravelix bundle

bull Interaccions1 Ponts H2 Hidrofogravebiques

1 Ponts H entre H3-H3rsquo

His133

His133

Asp123

Asp123

2 Interaccions hidrofogravebiques entre H3-H3rsquo

Residus hidrofogravebics

LrsquoOCTAgraveMER INTERACCIONS

TETRAgraveMERS-DIacuteMERS

Interaccioacute entre diacutemers H2A-H2BH4-H3

H2A-H2B

H3-H4

H2B

H4

Tetragravemer-diacutemer interaccions H4-H2B

H2B H4

Cluster hidrofogravebic

Ponts H

H2B

H4

Glu90

His75

Glu73Arg92

H2B

H4

Tyr80 Tyr72

Tyr88

Diacutemer-diacutemer interaccions H2A-H2BH2Arsquo

Asn38

His79

Glu41

32 Aring 28 Aring

bull Es formen interaccions mitjanccedilant els dominis histone-fold per formar els diacutemers

bull Es formen 3 4-hegravelix-bundlendash 1 associacioacute H3rsquo-H3 per formar tetragravemer

bull Ponts H bull Enllaccedilos hidrofogravebics

ndash 2 associacions H2B-H4 per formar octagravemer bull Ponts H bull Cluster hidrofogravebic

RESUM

INTERACCIOacute AMB IONS

bull Gran importagravencia dels cations divalents

bull Llocs drsquounioacute especiacutefics a ions com el Mg2+ Na+Mn2+ i el Cl-

bull Poden coordinar-se amb molegravecules drsquoaigua

INTERACCIONS HISTONA-DNA

INTERACCIONS HISTONA-DNA

bull Les interaccions histona-DNA es donen en aquelles regions en que el solc menor queda encarat a la part interior (SHL)

bull Impliquen principalmentndash LYS i ARG de les histones ndash Fosfats del DNA

INDEPENDEgraveNCIA DE LA SEQUumlEgraveNCIA DE DNA

bull Els residus implicats en les interaccions formen part majoritagraveriament dels loops L1 i L2 la hegravelix N-terminal i la cua N-termianl de les histones

IMPORTAgraveNCIA DE LrsquoAIGUAHIDRATACIOacute

bull Paper clau en lrsquoestabliment de les interaccions histona-DNA Lrsquoaigua es troba andash Solc menor del DNA (ldquoespines de hidratacioacuterdquo)ndash Grups fosfat del DNAndash Entre histones i DNA ndashdistagravencia lt35Aringndash

bull Serveixen drsquoenllaccedil per formar els ponts drsquohidrogen entre histona i DNA

bull Gran importagravencia en la dinagravemica i estabilitat del nucleosoma Permet interaccioacute sequumlegravencia-independent

INTERACCIOacute PER PONTS DrsquoH

INTERACCIOacute DIRECTEbull 116 ponts drsquohidrogen directes histona-DNA

INTERACCIOacute INDIRECTEbull 121 molegravecules drsquoH2O intervenen en les

interaccions histona-DNAndash 358 interaccions per ponts drsquohidrogen (3 per

molegravecula)bull actuaragrave tant de donador com drsquoacceptor de

ponts drsquohidrogen bull actuaran drsquoaiguumles drsquoassistegravencia o aiguumles

facilitadores

AUGMENT DE LrsquoENTROPIA DEL SISTEMA

Interaccions directes involucrades principalment les ARG i LYS per cagraverrega positiva que presenten

Pont drsquohidrogen establert en una distagravencia de 287Aring

Exemple

Arg36 (H4) + grup fosfat del DNA

Lys122 (H3) grup fosfat DNA

Distagravencia 678Aring

No eacutes possible establir un pont drsquohidrogen directe

SOLUCIOacute H2O

facilitadora

Interaccions indirectes

H2O 2762 facilita la formacioacute del pont drsquohidrogen entre la lisina 122 de la H3 i el grup fosfat del DNA

Per dues molegravecules que hi intervenen (DNA i histona) srsquoalliberen dues molegravecules drsquoaigua

Per alliberar les mateixes dues molegravecules drsquoaigua cal la participacioacute de tres grups (DNA histona i molegravecula drsquoaigua fent de pont)

Interaccioacute diacutemer H2AH2B -DNA

Interaccioacute H2A-DNA

grup NH2 -R- Arg35 (H2A) grup fosfat timina 39

Distagravencia 265Aring

Tipus pont drsquohidrogen (distagravencia ograveptima i orientacioacute en liacutenia recte de lrsquohidrogen del grup NH2 respecte lrsquooxigen del grup fosfat)

COOH

H3N+ C H

CH2

CH2

CH2

NH

C

NH2 NH2

Arginina

+

R

grup NH2 -R- Arg42 (H2A) grup fosfat guanina ndash35

Distagravencia 494AringTipus interaccioacute electrostagravetica

Distagravencia 498AringTipus interaccioacute electrostagravetica

grup fosfat timina 54

grup NH2 -R- Arg77(H2A)

grup NH2 -R- Arg35 (H2A) grup fosfat timina 39

Distagravencia 265Aring

Tipus pont drsquohidrogen (distagravencia ograveptima i orientacioacute en liacutenia recte de lrsquohidrogen del grup NH2 respecte lrsquooxigen del grup fosfat)

COOH

H3N+ C H

CH2

CH2

CH2

NH

C

NH2 NH2

Arginina

+

R

Interaccioacute H2B-DNA

grup NH2 -R- Arg83 (H2B) grup fosfat adenina ndash33

Distagravencia 342AringTipus interaccioacute electrostagravetica

grup OH -R- Thr85 (H2B) grup fosfat guanina ndash34

Distagravencia 300AringTipus pont drsquohidrogen

Treonina

Hidrogen lagravebil del grup alcohol

COOH

H3N+ C H

CH

OH CH3R

Interaccioacute diacutemer H3H4-DNA

Interaccioacute entre N de LYS77 H4 i O2P de A-33

Distagravencia 433Aring

Tipus electroestagravetica

448 Aring

Interaccioacute entre N de LYS115 H3 i O2P de A-33

Distagravencia 507Aring

Tipus electroestagravetica

574 Aring

261 Aring

Interaccioacute entre OH- THR30 H3 i O1P A13 a traveacutes de H2Obull THR - H2O

Distagravencia250 AringTipus pont drsquoH

bull H2O ndash O1P Distagravencia290 AringTipus pont drsquoH

Interaccioacute entre NH3+ de

ARG83 H3 i O1P de G27 Distagravencia 574AringTipus electroestagravetica

Interaccioacute entre OH- THR80 H4 i O1P C28

Distagravencia261Aring

Tipus pont drsquoH25 Aring

29 Aring

275 Aring

420 Aring

278 Aring

Interaccioacute entre NH3+ de

ARG45 H4 i O1P de T7

Distagravencia 510Aring

Tipus electroestagravetica

Interaccioacute OH- de THR118 H3 i O1P de G31

Distagravencia 275Aring

Tipus pont drsquohidrogen

Interaccioacute entre OH- de THR118 H3 NH3

+ ARG45 H4

Distagravencia 278Aring

Tipus pont drsquohidrogen

Interaccioacute entre CH3 de LEU65 H3 i CH3 de T

Distagravencia 414Aring

Tipus hidrofogravebica

414 Aring

Lisina 77 (H4) interaccioacute amb el grup fosfat a una distagravencia de 433Aring

H3-H4DNA

H2A-H2BDNA

Lisina 74 (H2A) tambeacute hauria drsquointeraccionar

Distagravencia 714Aring

No srsquoestableix una interaccioacute aparent

Problema de la literatura O problema de la cristalografia

Hipogravetesi

bull Estudiat en un temps diferent la distagravencia entre la LISINA i el GRUP FOSFAT del DNA permetria la interaccioacute electrostagravetica

Premisa

bull El nucleosoma eacutes un sistema en moviment

bull La cristalografia no ens permet considerar-lo com a tal (ldquofoto estagraveticardquo)

PDB 1P3I Crystallographic Studies Of Nucleosome Core Particles Containing Histone Sin Mutant (resolucioacute 230Aring)

PDB 1P3I

COOH

H3N+ C H

CH2

CH2

CH2

NH3+

Distagravencia 353AringTipus interaccioacute electrostagravetica

R

grup NH3+ Lys1075 grup fosfat adenina 133

Hipogravetesi

bull Estudiat en un temps diferent la distagravencia entre la LISINA i el GRUP FOSFAT del DNA permetria la interaccioacute electrostagravetica

Premisa

bull El nucleosoma eacutes un sistema en moviment

bull La cristalmiddotlografia no ens permet considerar-lo com a tal (ldquofoto estagraveticardquo)

CONCLUSIOacute AL TROBAR UN SEGON PDB A ON SIacute QUE ES MANTEacute LA INTERACCIOacute CONCLUIumlM QUE EacuteS IMPORTANT TAL I COM HAVIacuteEM TROBAT TOT I QUE EN EL NOSTRE MODEL NO HO PUGUEM OBSERVAR

Interaccioacute H3-DNA

Interaccioacute H4-DNA

SHL ndash15

SHL +15

233 Aring

271 Aring

508 Aring

6831 Aring

SHL ndash15

SHL +15

R63 H3 O1P T17J

D24 H4 O1P A-13J

R63 H3

O1P C-14J

D24 H4

O1P T18I

SHL ndash15 SHL +15

Interaccioacute H2B-DNA

Interaccioacute H2A-DNA

Cua C-terminal de H2A

No interaccioacute amb DNA del nucleosoma

Interaccioacute amb H1

Interaccioacute cua N-terminal H2A amb el nucleosoma

Interaccions electroestagravetiques

LYS i ARG amb OP DNA

EVOLUCIOacute DE LES HISTONES

SUPERPOSICIOacuteSTAMP

ClustalW HMMER

STAMP STAMP

LOW SCORES

Alineament STAMP (H4 H2A H2B)

Alinear H3 manualment

STAMP

SUPERPOSICIOacute DE LES HISTONES

H2A At

H2A Dm

H2A Ce

H2A HsH2A Xl

H4 HsH4 Ce

H4 Dm

H4 AtH4 Xl

Mfervidus1

Mfervidus2

H3 CeH3 Hs

H3 XlH3 Dm

H2B At

H2B Hs

H2B Xl

H2B CeH2B Dm

H1 At

H1 CeH1 Dm

H1 Hs

H1 Xl

H5 Ggallus

NUCLEOSOMA PROCARIOTA

bull Mateixa funcioacute a eucariotes i procariotes resoldre el problema de lrsquoempaquetament del DNA

bull Nucleosoma arquea tetragravemer + ~80pb DNAbull 2 tipus drsquohistona amb sequumlegravencia i estructura

conservada bull Formen diacutemers perograve no especiacutefics homo i

heterodiacutemers

bull Histones arquees meacutes petites (nomeacutes histone fold)

CLUSTAL W(160) multiple sequence alignment

1A7W --------------------------MELPIAPIGRIIKDAGAERVSDDARI-TLAKILE 1HTA -------------------------MGELPIAPIGRIIKNAGAERVSDDARI-ALAKVLE 1kx5B SGRGKGGKGLGKGGAKRHRKVLRDNIQGITKPAIRRLARRGGVKRISGLIYEETRGVLKV 1A7W EMGRDIASEAIKLARHAGRKTIKAEDIELAVRRFK---------- 1HTA EMGEEIASEAVKLAKHAGRKTIKAEDIELARKMF-----------1kx5B FLENVIRDAVTYTEHA-KRKT--VTAMDVVYALKRQGRTLYGFGG

No Domain1 Domain2 Sc RMS Len1 Len2 Align NFit Eq Secs I S P(m)

Pair 1 1A7W 1HTA 934 059 68 68 67 67 66 0 8485 10000 736e-46 Pair 2 1A7W 1kx5B 567 152 68 102 68 67 65 0 2462 10000 000037

Pair 3 1HTA 1kx5B 574 131 68 102 68 65 64 0 2969 10000 761e-06

ALINIAMENT ESTRUCTURAL

BIBLIOGRAFIALlibresbull Wolfe A Chromatin (Structure amp Function) Academic Press 2a edicioacute (1995)bull Calladine Understanding DNA Acdameic Pressbull Sinden DNA Structure and Function Academic PressArticlesbull Curt A Davey et al Solvent mediated interactions in the structura of the

nucleosome core particle at 19 Aring resolution J Mol Biol 319 p1097-1113 (2002)

bull Luger et al Crystal structure of the nucleosome core particle at 28 Aring resolution Nature 389 p251-260 (1997)

bull Flaus A Et al Mechanisms for nucleosome mobilisation Biopolymers 68 p463-578 (2003)

bull Richmond T et al The structure of DNA in the nucleosome core Nature 423 p145-150 (2003)

bull Protacio RU et al Effects of Histone Tail Domains on the Rate of Transcriptional Elongation throught a Nucleosome Mol Cell Biol Vol 20 n 23 p8866-8878

Websbull httpwwwciencianetVerArticuloHistonaidArticulo=dsfjuhh7hqjeub9z1f58vkbull httpwwwbiosciohio-stateedu~microbioArchaealhistonesbull httpwwwweb-bookscomMoBioFreeCh3D1htmbull httpwwwbmbpsueducoursesbmb4004_9_active_cromatinpd

Bases de dadesbull SCOPbull PDBbull National Human Genome Research Institute (Histone Sequence Database)

Programesbull STAMPbull ClustalWbull HMMERbull Rasmol

1 Sobre lrsquoestructura del nucleosoma digues quines afirmacions soacuten certes

1) Serveix per resoldre el problema de compactacioacute del DNA

2) Les regions exograveniques del DNA acostumen a estar a les zones linker per aixiacute estar meacutes accesibles als factors de transcripcioacute

3) Les histones srsquouneixen al DNA de forma sequumlegravencia no-depenent

4) Eacutes un sistema molt poc dinagravemic per permetre lrsquoestabilitat dels cromosomas metafagravesics

a 123

b 24

c 13

d 4

e 1234

2 Sobre els components del nucleosoma sabem que

a) Les histones del core estan molt ben conservades mentre que la H1 no

b) El DNA srsquoenrotlla formant 176 voltes al voltant de les histones del nucli que correspon a uns 146pb

c) Les dues anteriors

d) LrsquoH1 estabilitza el nucleosoma i organitza el DNA linker

e) Totes les anteriors

3 Sobre les histones digues quina opcioacute eacutes falsa

a) Soacuten proteiumlnes globulars bagravesiques molt riques en Arg i Lys

b) Les histones desacetilades tenen molt baixa afinitat pel DNA i premetran la transcripcioacute gegravenica

c) Trobem dos tipus drsquohistones totes de baix per molecular

d) Apareixen en lrsquoSCOP com a all alpha protein amb dominis histone fold

e) Srsquoorganitzen en un octagravemer format per un tetragravemer 2(H3-H4) i dos diacutemers (H2A-H2B)

4 En relacioacute a les interaccions entre les histones i el DNA digues quinaes de les seguumlents afirmacions eacutessoacuten falsaes

1) La interaccioacute entre les histones i el DNA es sequumlegravencia depenent

2) Les treonines interaccionen mitjanccedilant ponts drsquohidrogen realitzats amb el grup alcohol de la cadena lateral

3) Les interaccions srsquoestableixen principalment entre residus bagravesics de la hegravelix C-terminal el loop L1 i el loop L2 de les histones i els fosfats del DNA

4) Les interaccions srsquoestableixen principalment entre residus bagravesics de la hegravelix N-terminal el loop L1 i el loop L2 de les histones i els fosfats del DNA

a 1 2 i 3

b 1 i 3

c 2 i 4

d 4

e 1 2 3 i 4

5 En lrsquoestabliment de les interaccions Histona-DNA digues quina de les seguumlents afirmacions eacutes CERTA en relacioacute amb el paper de lrsquoaigua

a Lrsquoaigua facilita les interaccions entre les proteiumlnes i el DNA permetent la interaccioacute per ponts drsquohidrogen entre residus de les histones i del DNA quan aquests estan massa allunyats o mal orientats

b Lrsquoestabliment de ponts drsquohidrogen indirectes suposen una disminucioacute de la estabilitat del sistema

c Les molegravecules dlsquoaigua srsquoordenen al voltant del DNA deixant el core del nucleosoma sense solvatar

d 1 i 2 soacuten certes

e Cap de les anteriors eacutes certa

6 Senyala lales afirmacions INCORRECTAES sobre el nucleosoma

a Les histones core i la histona linker comparteixen un mateix domini estructural anomenat histone fold b El tetragravemer central del nucleosoma estagrave format per 2 histones H3 i 2 histones H4

c El domini histone fold estagrave format per 3 hegravelix alfa i 2 loops (L1 i L2)

d Els monogravemers drsquohistona es capiculen per formar els diacutemers gragravecies a interaccions hidrofogravebiques entre les hegravelix alfa i entre els loops de les histones e Les afirmacions a i d soacuten falses

7 Senyala les afirmacions CORRECTES sobre el nucleosoma

1) La sequumlegravencia drsquoaminoagravecids del domini histone fold de les histones H2A H2B H3 i H4 estagrave menys conservada que la seva estructura i plegament

2) El nucleosoma procariota estagrave format per 2 homo o heterodiacutemers i resol el problema de lrsquoempaquetament del DNA

3) Lrsquoorientacioacute de les cadenes laterals dels aminoagravecids de les histones eacutes variable segons la presegravencia o absegravencia del DNA

4) Les histones H1 soacuten les meacutes conservades evolutivament mentre que les H3 soacuten les que ho estan menys

a) 123 b) 13c) 24 d) 4

e) 1234

8 Tria la resposta correcte

1) Les histones presenten alta homologia de sequumlegravencia i per tant destructura

2) Les interaccions directes per formar el tetragravemer sestableixen entre lH3 dun diacutemer H3-H4 i lH3 de lalatre diacutemer H3-H4lsquo

3) Els dos diacutemers H2AH2B no interaccionen entre ells per formar loctagravemer

4) Els cations divalents juguen un paper fonamental ja que se situen a la regioacute C-terminal de les hegravelix alfa estabilitzant-les

a) 1 i 3 b) 2 i 4 c) 12 i 3 d)123 i 4 e)4

PREGUNTES DrsquoASSAIG NUCLEOSOMA

1- Senyala quina importancia teacute lrsquoaigua en el nucleosoma

En el nucleosoma lrsquoaigua es disposa al voltant del DNA i en lrsquoespai entre que hi ha entre el core drsquohistones i el DNA

En el nucleosoma lrsquoaigua juga un paper fonamental en lrsquoestabliment de les interaccions Histona-DNA ja que permet la interaccionar mitjanccedilant ponts drsquohidrogen de residus que es troben massa allunyats (distagravencia gt 28 Å) o que es troben mal orientats (els ponts drsquohidrogen nomeacutes es donen quan els residus estan disposats en linia recta en lrsquoespai admetent variacions de +- 35ordm) Lrsquoefecte principal que faragrave aixograve eacutes que permetragrave que la interaccioacute entre les histones i el DNA sigui sequumlegravencia independent (tot i que aixograve tambeacute es veu afavorit per altres coses) ja que permetragrave que aquesta no depengui dels residus concrets que hi hagi al DNA ni de la seva disposicioacute perquegrave podrem establir interaccions mitjanccedilant una o meacutes molegravecules drsquoaigua per tal drsquointeraccionar amb el DNA

2 Indica quina eacutes lrsquoestructura drsquoun octagravemer i digues quines proteiumlnes interaccionen entre elles per formar-lo

Lrsquooctagravemer estagrave format per dues cogravepies de cada una de les 4 histones core Es formen 2 heterodiacutemers H2A-H2B i dos heterodiacutemers H3-H4 gragravecies a interaccions hidrofogravebiques entre les hegravelix α2 i ponts H entre aa dels loops Les histones dels diacutemers interaccionen de manera capiculadaEls dos diacutemers H3-H4 srsquouneixen fortament als turns centrals del DNA formant el tetragravemer central Els altres dos diacutemers H2A-H2B interaccionen amb el tetragravemer per formar lrsquooctagravemer drsquohistones del nucleosoma El tetragravemer estagrave format per la unioacute dels 2 diacutemers H3-H4 formant una estructura del tipus 4-hegravelix-bundle Les uacuteniques histones que interaccionen directament soacuten H3-H3rsquo (les H4 queden als extrems del tetragravemer) Les interaccions que srsquoestableixen soacuten ponts H i interaccions hidrofogravebiquesLrsquooctagravemer es forma per la unioacute dels dos diacutemers H2A-H2B al tetragravemer Interaccioacute directa entre H4 i H2B mitjanccedilant ponts H i un cluster hidrofogravebic (aquest estagrave format per 3 Tyr que no interaccionen a traveacutes dels seus oxiacutegens sinoacute dels anells) Tambeacute es forma una estructura del tipus 4-hegravelix-bundleA meacutes tambeacute srsquoestableixen interaccions entre els dos diacutemers H2A-H2B

FI DE LA PRESENTACIOacutersquo

• Slide 1
• Slide 2
• CARACTERIacuteSTIQUES DEL NUCLEOSOMA
• El DNA al nucleosoma
• LOCALITZACIOacute DEL NUCLEOSOMA
• ESTRUCTURA DEL NUCLEOSOMA
• Slide 7
• Slide 8
• DINAgraveMICA DEL NUCLEOSOMA
• Slide 10
• Slide 11
• HISTONES
• CLASSIFICACIOacute SCOP
• TIPUS DrsquoHISTONES
• HISTONE FOLD
• 1KX5
• DOMINI HISTONE FOLD
• Slide 18
• Slide 19
• Slide 20
• Slide 21
• Slide 22
• Slide 23
• Slide 24
• INTERACCIONS AL NUCLEOSOMA
• TIPUS DrsquoINTERACCIONS
• TIPUS DrsquoINTERACCIONS
• INTERACCIONS HISTONA-HISTONA
• Slide 29
• Octagravemer drsquohistones (core nucleosomal)
• Slide 31
• Slide 32
• H3 i H4 interaccionen via histone fold formant un heterodiacutemer
• H2A i H2B interaccionen via histone fold formant un heterodiacutemer
• 1 INTERACCIONS HIDROFOgraveBIQUES
• Slide 36
• 3 ALTRES INTERACCIONS SECUNDAgraveRIES
• Per quegrave es formen aquests heterodiacutemers i no uns altres o homodiacutemers
• Slide 39
• Tetragravemer H3-H4H3rsquo-H4rsquo
• Slide 41
• 1 Ponts H entre H3-H3rsquo
• 2 Interaccions hidrofogravebiques entre H3-H3rsquo
• Slide 44
• Slide 45
• Tetragravemer-diacutemer interaccions H4-H2B
• Cluster hidrofogravebic
• Diacutemer-diacutemer interaccions H2A-H2BH2Arsquo
• Slide 49
• INTERACCIOacute AMB IONS
• INTERACCIONS HISTONA-DNA
• Slide 52
• IMPORTAgraveNCIA DE LrsquoAIGUA
• INTERACCIOacute PER PONTS DrsquoH
• Slide 55
• Slide 56
• Slide 57
• Slide 58
• Interaccioacute diacutemer H2AH2B -DNA
• Slide 60
• Slide 61
• Slide 62
• Slide 63
• Slide 64
• Interaccioacute H2B-DNA
• Slide 66
• Slide 67
• Interaccioacute diacutemer H3H4-DNA
• Slide 69
• Slide 70
• Slide 71
• Slide 72
• Slide 73
• Slide 74
• Slide 75
• Slide 76
• Slide 77
• Slide 78
• Slide 79
• Interaccioacute H3-DNA
• Slide 81
• Interaccioacute H4-DNA
• Slide 83
• Slide 84
• Slide 85
• Slide 86
• Slide 87
• Interaccioacute H2A-DNA
• Slide 89
• EVOLUCIOacute DE LES HISTONES
• SUPERPOSICIOacute
• Slide 92
• Slide 93
• Slide 94
• SUPERPOSICIOacute DE LES HISTONES
• Slide 96
• NUCLEOSOMA PROCARIOTA
• ALINIAMENT ESTRUCTURAL
• BIBLIOGRAFIA
• Slide 100
• Slide 102
• Slide 103
• Slide 104
• Slide 105
• Slide 106
• Slide 107
• Slide 108
• Slide 109
• FI DE LA PRESENTACIOacute

bull Varis models del mecanisme de mobilitzacioacute (bulgingtwisting)

bull Mecanisme no dissociatiu forces tegravermiques (sliding)

bull Assumeixen que les histones romanen estagravetiques perograve no se sap del cert impossibilitat drsquoaiumlllar intermediaris de la mobilitzacioacute

bull Indicis drsquoalteracions estructurals

bull lexosema

bull split nucleosomes

bull inversioacute de ldquosuperhelical handednessrdquo

bull pegraverdua del diacutemer H2A-H2B

bull Importagravencia de les cues N-terminals de H2B i H3

bull Importagravencia de la elasticitat del DNA

H3

H4

H2B

H2A

HISTONES

bull Proteiumlnes globulars bagravesiques (molt riques en Arg i Lys especialment a part N-terminal)

bull Baix pes molecular (~11-15kDa)

bull Histones de tetragravemer central meacutes empaquetades que diacutemers aplanats externs H2AH2B meacutes accessible a solvent meacutes inestable primers en desdimeritzar-se

CLASSIFICACIOacute SCOP

1 Class all alpha proteins2 Fold Histone-fold3 Superfamily Histone-fold4 Family Nucleosome core histones

TIPUS DrsquoHISTONESHistones core (H2A H2B H3 i H4)

bull Importants en la compactacioacute a nucleosomabull Poden ser modificades covalent i post-

traduccionalment en general en els extrems N-terminals

bull Sequumlegravencia molt conservada evolutivament entre els eucariotes i alguns procariotes

bull Plegament de C-term molt similar entre les histones core

bull Cua N-terminal meacutes variable i desestructurada que protueix meacutes enllagrave de superhegravelix DNA per contactar amb molegravecules veiumlnes

Histona linker (H1)

HISTONE FOLD

1KX5

bull Tegravecnica cristalmiddotlografia de raigs Xbull Resolucioacute 19 Aringbull Espegravecie Xenopus laevis

DOMINI HISTONE FOLD

Motiu estructural ~65aa amb 3 hegravelix

H3 LLIRKLPFQRLVREIAQDFKTDLRFQSSAVMALQEASEAYLVALFEDTNLCAIHAKRVTIMPKDIQLARRIRG

H4 QGITKPAIRRLARRGG----V-KRISGLIYEETRGVLKVFLENVIRDAVTYTEHAKRKTVTAMDVVYALKRQG

H2A LQFPVGRVHRLLRKGN--Y-A-ERVGAGAPVYLAAVLEYLTAEILELAGNAARDNKKTRIIPRHLQLAVRNDE

H2B ------SYAIYVYKVLKQVHPDTGISSKAMSIMNSFVNDVFERIAGEASRLAHYNKRSTITSREIQTAVRLLL

H3 LLIRKLPFQRLVREIAQDFKTDLRFQSSAVMALQEASEAYLVALFEDTNLCAIHAKRVTIMPKDIQLARRIRG

H4 QGITKPAIRRLARRGG----V-KRISGLIYEETRGVLKVFLENVIRDAVTYTEHAKRKTVTAMDVVYALKRQG

H2A LQFPVGRVHRLLRKGN--Y-A-ERVGAGAPVYLAAVLEYLTAEILELAGNAARDNKKTRIIPRHLQLAVRNDE

H2B ------SYAIYVYKVLKQVHPDTGISSKAMSIMNSFVNDVFERIAGEASRLAHYNKRSTITSREIQTAVRLLL

N-termhegravelix alfa curta (α1)

+ girfulla beta + loop L1

+ hegravelix alfa llarga (α2)

+girfulla beta + loop L2

+ hegravelix alfa curta (α3)

C-term

H2B

H2A

H4

H3

Pes molecular 13960 kDa

Nuacutemero drsquoaa 129

Lys+Arg 13 Lys

13 Arg

Histona H2A

202

3 HEgraveLIX

Histona H2B

Pes molecular 13774 kDa

Nuacutemero drsquoaa 125

Lys+Arg 20 Lys

8 Arg224

3+1 HEgraveLIX

αC

Histona H3

Pes molecular 1527 kDa

Nuacutemero drsquoaa 135

Lys+Arg 13 Lys

18 Arg229

3+1 HEgraveLIX

αN

Histona H4

Pes molecular 11236 kDa

Nuacutemero drsquoaa 102

Lys+Arg 11 Lys

14 Arg245

3 HEgraveLIX

Exemple D85R78 de la H4Srsquoestableix un

doble pont H

Establiment de ponts H entre residus drsquouna histona

Arg78

Asp85

277 Aring

H2B

Glu83 interacciona amb fosfat de DNA

Glu90

Arg83

INTERACCIONS AL NUCLEOSOMA

DirectesIndirectes

Ponts drsquohidroge

n amb lrsquoH2O

Ponts drsquohidroge

n

Interaccions

iograveniques

Interaccions van

der Waals

Interaccions

hidrofogravebiques

Electroestagravetica

Van der Waals

TIPUS DrsquoINTERACCIONS

ab

bael

r

qqE

4

1 Energia 100-150 kcalmol

Distagravencia Fins 10-15Aring

r

baC

r

baCE

abab

ab 12

12

6

6

Energia 1-2 kcalmol

Distagravencia 4-5Aring

TIPUS DrsquoINTERACCIONS Ponts drsquohidrogenbull Impliquen la interaccioacute drsquoun agravetom donador

(electropositiu) i un aceptor (electronegatiu) drsquohidrogen

bull Enllaccedil 85 iogravenic i 15 covalentbull Energia 1- 45 kcalmolbull Distagravencia 28 Aring

EFECTE COLmiddotLABORATIU

Interaccions hidrofogravebiquesbull No soacuten una interaccioacute progravepiament ditabull Associacioacute drsquoagravetoms hidrofogravebics en un ambient

hidrofiacutelic la estabilitat del sistema ( molegravecules de solvent lliure)

INTERACCIONS HISTONA-HISTONA

bull Anagravelisis biofiacutesics cross-linking i modelatge Anagravelisis biofiacutesics cross-linking i modelatge molecularmolecular tetragravemer H3-H4 teacute paper central en lrsquoorganitzacioacute del nucleosoma ja que srsquouneixen fortament als turns centrals del DNA H2A-H2B interaccionen amb les dues cares del tetragravemer i llavors amb DNA

bull CristalmiddotlografiaCristalmiddotlografia histones core interaccionen entre elles de manera selectiva

Extrem N-term teacute paper important en interaccioacute prot-prot de fora nucleosoma

bull H1 interacciona amb H2

Octagravemer drsquohistones (core nucleosomal)

H3-H4

H3rsquo-H4rsquo

H2A-H2B

H2Arsquo-H2Brsquo

Tetragravemer

Diacutemer

Diacutemer

Octagravemer

ELS DIacuteMERSH2A-H2B

H3-H4

TIPUS DrsquoINTERACCIONS

1 Entre les hegravelix α 2 interaccions hidrofogravebiques

2 Entre els loops ponts drsquohidrogen

3 Altres interaccions

H3 i H4 interaccionen via histone fold formant un

heterodiacutemer

H4

H3

H2A i H2B interaccionen via histone fold formant un

heterodiacutemer

H2B

H2A

1 INTERACCIONS HIDROFOgraveBIQUES

H2A leu51 val54 leu55 leu58 thr59 ile62 leu63

H2B ala71 ile70 phe67 val66 val63 phe62 met59

H2A

H2B

2 INTERACCIONS PONT H entre L1 drsquouna histona i L2 de lrsquoaltra

L2

L1

L1

L2

H2B

H2A

Ser52

Ile78348Aring

3 ALTRES INTERACCIONS SECUNDAgraveRIES

H3-H4 H2A-H2B

Ile62

Ile29 Tyr39

Per quegrave es formen aquests heterodiacutemers i no uns altres o homodiacutemers

bull Empaquetament complementarindash diferegravencies en la

interaccioacute de hegravelix αndash diferegravencies de les seves

extensions N-terminals ndash diferegravencies dels loops L1-

L2

EL TETRAgraveMER

Tetragravemer H3-H4H3rsquo-H4rsquo

H4rsquoH4

H3 H3rsquo

TIPUS DrsquoINTERACCIONS

bull Les interaccions entre els dos diacutemers H3-H4 per formar el tetragravemer es formen entre les histones H3-H3rsquo mitjanccedilant un 4-hegravelix bundle

bull Interaccions1 Ponts H2 Hidrofogravebiques

1 Ponts H entre H3-H3rsquo

His133

His133

Asp123

Asp123

2 Interaccions hidrofogravebiques entre H3-H3rsquo

Residus hidrofogravebics

LrsquoOCTAgraveMER INTERACCIONS

TETRAgraveMERS-DIacuteMERS

Interaccioacute entre diacutemers H2A-H2BH4-H3

H2A-H2B

H3-H4

H2B

H4

Tetragravemer-diacutemer interaccions H4-H2B

H2B H4

Cluster hidrofogravebic

Ponts H

H2B

H4

Glu90

His75

Glu73Arg92

H2B

H4

Tyr80 Tyr72

Tyr88

Diacutemer-diacutemer interaccions H2A-H2BH2Arsquo

Asn38

His79

Glu41

32 Aring 28 Aring

bull Es formen interaccions mitjanccedilant els dominis histone-fold per formar els diacutemers

bull Es formen 3 4-hegravelix-bundlendash 1 associacioacute H3rsquo-H3 per formar tetragravemer

bull Ponts H bull Enllaccedilos hidrofogravebics

ndash 2 associacions H2B-H4 per formar octagravemer bull Ponts H bull Cluster hidrofogravebic

RESUM

INTERACCIOacute AMB IONS

bull Gran importagravencia dels cations divalents

bull Llocs drsquounioacute especiacutefics a ions com el Mg2+ Na+Mn2+ i el Cl-

bull Poden coordinar-se amb molegravecules drsquoaigua

INTERACCIONS HISTONA-DNA

INTERACCIONS HISTONA-DNA

bull Les interaccions histona-DNA es donen en aquelles regions en que el solc menor queda encarat a la part interior (SHL)

bull Impliquen principalmentndash LYS i ARG de les histones ndash Fosfats del DNA

INDEPENDEgraveNCIA DE LA SEQUumlEgraveNCIA DE DNA

bull Els residus implicats en les interaccions formen part majoritagraveriament dels loops L1 i L2 la hegravelix N-terminal i la cua N-termianl de les histones

IMPORTAgraveNCIA DE LrsquoAIGUAHIDRATACIOacute

bull Paper clau en lrsquoestabliment de les interaccions histona-DNA Lrsquoaigua es troba andash Solc menor del DNA (ldquoespines de hidratacioacuterdquo)ndash Grups fosfat del DNAndash Entre histones i DNA ndashdistagravencia lt35Aringndash

bull Serveixen drsquoenllaccedil per formar els ponts drsquohidrogen entre histona i DNA

bull Gran importagravencia en la dinagravemica i estabilitat del nucleosoma Permet interaccioacute sequumlegravencia-independent

INTERACCIOacute PER PONTS DrsquoH

INTERACCIOacute DIRECTEbull 116 ponts drsquohidrogen directes histona-DNA

INTERACCIOacute INDIRECTEbull 121 molegravecules drsquoH2O intervenen en les

interaccions histona-DNAndash 358 interaccions per ponts drsquohidrogen (3 per

molegravecula)bull actuaragrave tant de donador com drsquoacceptor de

ponts drsquohidrogen bull actuaran drsquoaiguumles drsquoassistegravencia o aiguumles

facilitadores

AUGMENT DE LrsquoENTROPIA DEL SISTEMA

Interaccions directes involucrades principalment les ARG i LYS per cagraverrega positiva que presenten

Pont drsquohidrogen establert en una distagravencia de 287Aring

Exemple

Arg36 (H4) + grup fosfat del DNA

Lys122 (H3) grup fosfat DNA

Distagravencia 678Aring

No eacutes possible establir un pont drsquohidrogen directe

SOLUCIOacute H2O

facilitadora

Interaccions indirectes

H2O 2762 facilita la formacioacute del pont drsquohidrogen entre la lisina 122 de la H3 i el grup fosfat del DNA

Per dues molegravecules que hi intervenen (DNA i histona) srsquoalliberen dues molegravecules drsquoaigua

Per alliberar les mateixes dues molegravecules drsquoaigua cal la participacioacute de tres grups (DNA histona i molegravecula drsquoaigua fent de pont)

Interaccioacute diacutemer H2AH2B -DNA

Interaccioacute H2A-DNA

grup NH2 -R- Arg35 (H2A) grup fosfat timina 39

Distagravencia 265Aring

Tipus pont drsquohidrogen (distagravencia ograveptima i orientacioacute en liacutenia recte de lrsquohidrogen del grup NH2 respecte lrsquooxigen del grup fosfat)

COOH

H3N+ C H

CH2

CH2

CH2

NH

C

NH2 NH2

Arginina

+

R

grup NH2 -R- Arg42 (H2A) grup fosfat guanina ndash35

Distagravencia 494AringTipus interaccioacute electrostagravetica

Distagravencia 498AringTipus interaccioacute electrostagravetica

grup fosfat timina 54

grup NH2 -R- Arg77(H2A)

grup NH2 -R- Arg35 (H2A) grup fosfat timina 39

Distagravencia 265Aring

Tipus pont drsquohidrogen (distagravencia ograveptima i orientacioacute en liacutenia recte de lrsquohidrogen del grup NH2 respecte lrsquooxigen del grup fosfat)

COOH

H3N+ C H

CH2

CH2

CH2

NH

C

NH2 NH2

Arginina

+

R

Interaccioacute H2B-DNA

grup NH2 -R- Arg83 (H2B) grup fosfat adenina ndash33

Distagravencia 342AringTipus interaccioacute electrostagravetica

grup OH -R- Thr85 (H2B) grup fosfat guanina ndash34

Distagravencia 300AringTipus pont drsquohidrogen

Treonina

Hidrogen lagravebil del grup alcohol

COOH

H3N+ C H

CH

OH CH3R

Interaccioacute diacutemer H3H4-DNA

Interaccioacute entre N de LYS77 H4 i O2P de A-33

Distagravencia 433Aring

Tipus electroestagravetica

448 Aring

Interaccioacute entre N de LYS115 H3 i O2P de A-33

Distagravencia 507Aring

Tipus electroestagravetica

574 Aring

261 Aring

Interaccioacute entre OH- THR30 H3 i O1P A13 a traveacutes de H2Obull THR - H2O

Distagravencia250 AringTipus pont drsquoH

bull H2O ndash O1P Distagravencia290 AringTipus pont drsquoH

Interaccioacute entre NH3+ de

ARG83 H3 i O1P de G27 Distagravencia 574AringTipus electroestagravetica

Interaccioacute entre OH- THR80 H4 i O1P C28

Distagravencia261Aring

Tipus pont drsquoH25 Aring

29 Aring

275 Aring

420 Aring

278 Aring

Interaccioacute entre NH3+ de

ARG45 H4 i O1P de T7

Distagravencia 510Aring

Tipus electroestagravetica

Interaccioacute OH- de THR118 H3 i O1P de G31

Distagravencia 275Aring

Tipus pont drsquohidrogen

Interaccioacute entre OH- de THR118 H3 NH3

+ ARG45 H4

Distagravencia 278Aring

Tipus pont drsquohidrogen

Interaccioacute entre CH3 de LEU65 H3 i CH3 de T

Distagravencia 414Aring

Tipus hidrofogravebica

414 Aring

Lisina 77 (H4) interaccioacute amb el grup fosfat a una distagravencia de 433Aring

H3-H4DNA

H2A-H2BDNA

Lisina 74 (H2A) tambeacute hauria drsquointeraccionar

Distagravencia 714Aring

No srsquoestableix una interaccioacute aparent

Problema de la literatura O problema de la cristalografia

Hipogravetesi

bull Estudiat en un temps diferent la distagravencia entre la LISINA i el GRUP FOSFAT del DNA permetria la interaccioacute electrostagravetica

Premisa

bull El nucleosoma eacutes un sistema en moviment

bull La cristalografia no ens permet considerar-lo com a tal (ldquofoto estagraveticardquo)

PDB 1P3I Crystallographic Studies Of Nucleosome Core Particles Containing Histone Sin Mutant (resolucioacute 230Aring)

PDB 1P3I

COOH

H3N+ C H

CH2

CH2

CH2

NH3+

Distagravencia 353AringTipus interaccioacute electrostagravetica

R

grup NH3+ Lys1075 grup fosfat adenina 133

Hipogravetesi

bull Estudiat en un temps diferent la distagravencia entre la LISINA i el GRUP FOSFAT del DNA permetria la interaccioacute electrostagravetica

Premisa

bull El nucleosoma eacutes un sistema en moviment

bull La cristalmiddotlografia no ens permet considerar-lo com a tal (ldquofoto estagraveticardquo)

CONCLUSIOacute AL TROBAR UN SEGON PDB A ON SIacute QUE ES MANTEacute LA INTERACCIOacute CONCLUIumlM QUE EacuteS IMPORTANT TAL I COM HAVIacuteEM TROBAT TOT I QUE EN EL NOSTRE MODEL NO HO PUGUEM OBSERVAR

Interaccioacute H3-DNA

Interaccioacute H4-DNA

SHL ndash15

SHL +15

233 Aring

271 Aring

508 Aring

6831 Aring

SHL ndash15

SHL +15

R63 H3 O1P T17J

D24 H4 O1P A-13J

R63 H3

O1P C-14J

D24 H4

O1P T18I

SHL ndash15 SHL +15

Interaccioacute H2B-DNA

Interaccioacute H2A-DNA

Cua C-terminal de H2A

No interaccioacute amb DNA del nucleosoma

Interaccioacute amb H1

Interaccioacute cua N-terminal H2A amb el nucleosoma

Interaccions electroestagravetiques

LYS i ARG amb OP DNA

EVOLUCIOacute DE LES HISTONES

SUPERPOSICIOacuteSTAMP

ClustalW HMMER

STAMP STAMP

LOW SCORES

Alineament STAMP (H4 H2A H2B)

Alinear H3 manualment

STAMP

SUPERPOSICIOacute DE LES HISTONES

H2A At

H2A Dm

H2A Ce

H2A HsH2A Xl

H4 HsH4 Ce

H4 Dm

H4 AtH4 Xl

Mfervidus1

Mfervidus2

H3 CeH3 Hs

H3 XlH3 Dm

H2B At

H2B Hs

H2B Xl

H2B CeH2B Dm

H1 At

H1 CeH1 Dm

H1 Hs

H1 Xl

H5 Ggallus

NUCLEOSOMA PROCARIOTA

bull Mateixa funcioacute a eucariotes i procariotes resoldre el problema de lrsquoempaquetament del DNA

bull Nucleosoma arquea tetragravemer + ~80pb DNAbull 2 tipus drsquohistona amb sequumlegravencia i estructura

conservada bull Formen diacutemers perograve no especiacutefics homo i

heterodiacutemers

bull Histones arquees meacutes petites (nomeacutes histone fold)

CLUSTAL W(160) multiple sequence alignment

1A7W --------------------------MELPIAPIGRIIKDAGAERVSDDARI-TLAKILE 1HTA -------------------------MGELPIAPIGRIIKNAGAERVSDDARI-ALAKVLE 1kx5B SGRGKGGKGLGKGGAKRHRKVLRDNIQGITKPAIRRLARRGGVKRISGLIYEETRGVLKV 1A7W EMGRDIASEAIKLARHAGRKTIKAEDIELAVRRFK---------- 1HTA EMGEEIASEAVKLAKHAGRKTIKAEDIELARKMF-----------1kx5B FLENVIRDAVTYTEHA-KRKT--VTAMDVVYALKRQGRTLYGFGG

No Domain1 Domain2 Sc RMS Len1 Len2 Align NFit Eq Secs I S P(m)

Pair 1 1A7W 1HTA 934 059 68 68 67 67 66 0 8485 10000 736e-46 Pair 2 1A7W 1kx5B 567 152 68 102 68 67 65 0 2462 10000 000037

Pair 3 1HTA 1kx5B 574 131 68 102 68 65 64 0 2969 10000 761e-06

ALINIAMENT ESTRUCTURAL

BIBLIOGRAFIALlibresbull Wolfe A Chromatin (Structure amp Function) Academic Press 2a edicioacute (1995)bull Calladine Understanding DNA Acdameic Pressbull Sinden DNA Structure and Function Academic PressArticlesbull Curt A Davey et al Solvent mediated interactions in the structura of the

nucleosome core particle at 19 Aring resolution J Mol Biol 319 p1097-1113 (2002)

bull Luger et al Crystal structure of the nucleosome core particle at 28 Aring resolution Nature 389 p251-260 (1997)

bull Flaus A Et al Mechanisms for nucleosome mobilisation Biopolymers 68 p463-578 (2003)

bull Richmond T et al The structure of DNA in the nucleosome core Nature 423 p145-150 (2003)

bull Protacio RU et al Effects of Histone Tail Domains on the Rate of Transcriptional Elongation throught a Nucleosome Mol Cell Biol Vol 20 n 23 p8866-8878

Websbull httpwwwciencianetVerArticuloHistonaidArticulo=dsfjuhh7hqjeub9z1f58vkbull httpwwwbiosciohio-stateedu~microbioArchaealhistonesbull httpwwwweb-bookscomMoBioFreeCh3D1htmbull httpwwwbmbpsueducoursesbmb4004_9_active_cromatinpd

Bases de dadesbull SCOPbull PDBbull National Human Genome Research Institute (Histone Sequence Database)

Programesbull STAMPbull ClustalWbull HMMERbull Rasmol

1 Sobre lrsquoestructura del nucleosoma digues quines afirmacions soacuten certes

1) Serveix per resoldre el problema de compactacioacute del DNA

2) Les regions exograveniques del DNA acostumen a estar a les zones linker per aixiacute estar meacutes accesibles als factors de transcripcioacute

3) Les histones srsquouneixen al DNA de forma sequumlegravencia no-depenent

4) Eacutes un sistema molt poc dinagravemic per permetre lrsquoestabilitat dels cromosomas metafagravesics

a 123

b 24

c 13

d 4

e 1234

2 Sobre els components del nucleosoma sabem que

a) Les histones del core estan molt ben conservades mentre que la H1 no

b) El DNA srsquoenrotlla formant 176 voltes al voltant de les histones del nucli que correspon a uns 146pb

c) Les dues anteriors

d) LrsquoH1 estabilitza el nucleosoma i organitza el DNA linker

e) Totes les anteriors

3 Sobre les histones digues quina opcioacute eacutes falsa

a) Soacuten proteiumlnes globulars bagravesiques molt riques en Arg i Lys

b) Les histones desacetilades tenen molt baixa afinitat pel DNA i premetran la transcripcioacute gegravenica

c) Trobem dos tipus drsquohistones totes de baix per molecular

d) Apareixen en lrsquoSCOP com a all alpha protein amb dominis histone fold

e) Srsquoorganitzen en un octagravemer format per un tetragravemer 2(H3-H4) i dos diacutemers (H2A-H2B)

4 En relacioacute a les interaccions entre les histones i el DNA digues quinaes de les seguumlents afirmacions eacutessoacuten falsaes

1) La interaccioacute entre les histones i el DNA es sequumlegravencia depenent

2) Les treonines interaccionen mitjanccedilant ponts drsquohidrogen realitzats amb el grup alcohol de la cadena lateral

3) Les interaccions srsquoestableixen principalment entre residus bagravesics de la hegravelix C-terminal el loop L1 i el loop L2 de les histones i els fosfats del DNA

4) Les interaccions srsquoestableixen principalment entre residus bagravesics de la hegravelix N-terminal el loop L1 i el loop L2 de les histones i els fosfats del DNA

a 1 2 i 3

b 1 i 3

c 2 i 4

d 4

e 1 2 3 i 4

5 En lrsquoestabliment de les interaccions Histona-DNA digues quina de les seguumlents afirmacions eacutes CERTA en relacioacute amb el paper de lrsquoaigua

a Lrsquoaigua facilita les interaccions entre les proteiumlnes i el DNA permetent la interaccioacute per ponts drsquohidrogen entre residus de les histones i del DNA quan aquests estan massa allunyats o mal orientats

b Lrsquoestabliment de ponts drsquohidrogen indirectes suposen una disminucioacute de la estabilitat del sistema

c Les molegravecules dlsquoaigua srsquoordenen al voltant del DNA deixant el core del nucleosoma sense solvatar

d 1 i 2 soacuten certes

e Cap de les anteriors eacutes certa

6 Senyala lales afirmacions INCORRECTAES sobre el nucleosoma

a Les histones core i la histona linker comparteixen un mateix domini estructural anomenat histone fold b El tetragravemer central del nucleosoma estagrave format per 2 histones H3 i 2 histones H4

c El domini histone fold estagrave format per 3 hegravelix alfa i 2 loops (L1 i L2)

d Els monogravemers drsquohistona es capiculen per formar els diacutemers gragravecies a interaccions hidrofogravebiques entre les hegravelix alfa i entre els loops de les histones e Les afirmacions a i d soacuten falses

7 Senyala les afirmacions CORRECTES sobre el nucleosoma

1) La sequumlegravencia drsquoaminoagravecids del domini histone fold de les histones H2A H2B H3 i H4 estagrave menys conservada que la seva estructura i plegament

2) El nucleosoma procariota estagrave format per 2 homo o heterodiacutemers i resol el problema de lrsquoempaquetament del DNA

3) Lrsquoorientacioacute de les cadenes laterals dels aminoagravecids de les histones eacutes variable segons la presegravencia o absegravencia del DNA

4) Les histones H1 soacuten les meacutes conservades evolutivament mentre que les H3 soacuten les que ho estan menys

a) 123 b) 13c) 24 d) 4

e) 1234

8 Tria la resposta correcte

1) Les histones presenten alta homologia de sequumlegravencia i per tant destructura

2) Les interaccions directes per formar el tetragravemer sestableixen entre lH3 dun diacutemer H3-H4 i lH3 de lalatre diacutemer H3-H4lsquo

3) Els dos diacutemers H2AH2B no interaccionen entre ells per formar loctagravemer

4) Els cations divalents juguen un paper fonamental ja que se situen a la regioacute C-terminal de les hegravelix alfa estabilitzant-les

a) 1 i 3 b) 2 i 4 c) 12 i 3 d)123 i 4 e)4

PREGUNTES DrsquoASSAIG NUCLEOSOMA

1- Senyala quina importancia teacute lrsquoaigua en el nucleosoma

En el nucleosoma lrsquoaigua es disposa al voltant del DNA i en lrsquoespai entre que hi ha entre el core drsquohistones i el DNA

En el nucleosoma lrsquoaigua juga un paper fonamental en lrsquoestabliment de les interaccions Histona-DNA ja que permet la interaccionar mitjanccedilant ponts drsquohidrogen de residus que es troben massa allunyats (distagravencia gt 28 Å) o que es troben mal orientats (els ponts drsquohidrogen nomeacutes es donen quan els residus estan disposats en linia recta en lrsquoespai admetent variacions de +- 35ordm) Lrsquoefecte principal que faragrave aixograve eacutes que permetragrave que la interaccioacute entre les histones i el DNA sigui sequumlegravencia independent (tot i que aixograve tambeacute es veu afavorit per altres coses) ja que permetragrave que aquesta no depengui dels residus concrets que hi hagi al DNA ni de la seva disposicioacute perquegrave podrem establir interaccions mitjanccedilant una o meacutes molegravecules drsquoaigua per tal drsquointeraccionar amb el DNA

2 Indica quina eacutes lrsquoestructura drsquoun octagravemer i digues quines proteiumlnes interaccionen entre elles per formar-lo

Lrsquooctagravemer estagrave format per dues cogravepies de cada una de les 4 histones core Es formen 2 heterodiacutemers H2A-H2B i dos heterodiacutemers H3-H4 gragravecies a interaccions hidrofogravebiques entre les hegravelix α2 i ponts H entre aa dels loops Les histones dels diacutemers interaccionen de manera capiculadaEls dos diacutemers H3-H4 srsquouneixen fortament als turns centrals del DNA formant el tetragravemer central Els altres dos diacutemers H2A-H2B interaccionen amb el tetragravemer per formar lrsquooctagravemer drsquohistones del nucleosoma El tetragravemer estagrave format per la unioacute dels 2 diacutemers H3-H4 formant una estructura del tipus 4-hegravelix-bundle Les uacuteniques histones que interaccionen directament soacuten H3-H3rsquo (les H4 queden als extrems del tetragravemer) Les interaccions que srsquoestableixen soacuten ponts H i interaccions hidrofogravebiquesLrsquooctagravemer es forma per la unioacute dels dos diacutemers H2A-H2B al tetragravemer Interaccioacute directa entre H4 i H2B mitjanccedilant ponts H i un cluster hidrofogravebic (aquest estagrave format per 3 Tyr que no interaccionen a traveacutes dels seus oxiacutegens sinoacute dels anells) Tambeacute es forma una estructura del tipus 4-hegravelix-bundleA meacutes tambeacute srsquoestableixen interaccions entre els dos diacutemers H2A-H2B

FI DE LA PRESENTACIOacutersquo

• Slide 1
• Slide 2
• CARACTERIacuteSTIQUES DEL NUCLEOSOMA
• El DNA al nucleosoma
• LOCALITZACIOacute DEL NUCLEOSOMA
• ESTRUCTURA DEL NUCLEOSOMA
• Slide 7
• Slide 8
• DINAgraveMICA DEL NUCLEOSOMA
• Slide 10
• Slide 11
• HISTONES
• CLASSIFICACIOacute SCOP
• TIPUS DrsquoHISTONES
• HISTONE FOLD
• 1KX5
• DOMINI HISTONE FOLD
• Slide 18
• Slide 19
• Slide 20
• Slide 21
• Slide 22
• Slide 23
• Slide 24
• INTERACCIONS AL NUCLEOSOMA
• TIPUS DrsquoINTERACCIONS
• TIPUS DrsquoINTERACCIONS
• INTERACCIONS HISTONA-HISTONA
• Slide 29
• Octagravemer drsquohistones (core nucleosomal)
• Slide 31
• Slide 32
• H3 i H4 interaccionen via histone fold formant un heterodiacutemer
• H2A i H2B interaccionen via histone fold formant un heterodiacutemer
• 1 INTERACCIONS HIDROFOgraveBIQUES
• Slide 36
• 3 ALTRES INTERACCIONS SECUNDAgraveRIES
• Per quegrave es formen aquests heterodiacutemers i no uns altres o homodiacutemers
• Slide 39
• Tetragravemer H3-H4H3rsquo-H4rsquo
• Slide 41
• 1 Ponts H entre H3-H3rsquo
• 2 Interaccions hidrofogravebiques entre H3-H3rsquo
• Slide 44
• Slide 45
• Tetragravemer-diacutemer interaccions H4-H2B
• Cluster hidrofogravebic
• Diacutemer-diacutemer interaccions H2A-H2BH2Arsquo
• Slide 49
• INTERACCIOacute AMB IONS
• INTERACCIONS HISTONA-DNA
• Slide 52
• IMPORTAgraveNCIA DE LrsquoAIGUA
• INTERACCIOacute PER PONTS DrsquoH
• Slide 55
• Slide 56
• Slide 57
• Slide 58
• Interaccioacute diacutemer H2AH2B -DNA
• Slide 60
• Slide 61
• Slide 62
• Slide 63
• Slide 64
• Interaccioacute H2B-DNA
• Slide 66
• Slide 67
• Interaccioacute diacutemer H3H4-DNA
• Slide 69
• Slide 70
• Slide 71
• Slide 72
• Slide 73
• Slide 74
• Slide 75
• Slide 76
• Slide 77
• Slide 78
• Slide 79
• Interaccioacute H3-DNA
• Slide 81
• Interaccioacute H4-DNA
• Slide 83
• Slide 84
• Slide 85
• Slide 86
• Slide 87
• Interaccioacute H2A-DNA
• Slide 89
• EVOLUCIOacute DE LES HISTONES
• SUPERPOSICIOacute
• Slide 92
• Slide 93
• Slide 94
• SUPERPOSICIOacute DE LES HISTONES
• Slide 96
• NUCLEOSOMA PROCARIOTA
• ALINIAMENT ESTRUCTURAL
• BIBLIOGRAFIA
• Slide 100
• Slide 102
• Slide 103
• Slide 104
• Slide 105
• Slide 106
• Slide 107
• Slide 108
• Slide 109
• FI DE LA PRESENTACIOacute

H3

H4

H2B

H2A

HISTONES

bull Proteiumlnes globulars bagravesiques (molt riques en Arg i Lys especialment a part N-terminal)

bull Baix pes molecular (~11-15kDa)

bull Histones de tetragravemer central meacutes empaquetades que diacutemers aplanats externs H2AH2B meacutes accessible a solvent meacutes inestable primers en desdimeritzar-se

CLASSIFICACIOacute SCOP

1 Class all alpha proteins2 Fold Histone-fold3 Superfamily Histone-fold4 Family Nucleosome core histones

TIPUS DrsquoHISTONESHistones core (H2A H2B H3 i H4)

bull Importants en la compactacioacute a nucleosomabull Poden ser modificades covalent i post-

traduccionalment en general en els extrems N-terminals

bull Sequumlegravencia molt conservada evolutivament entre els eucariotes i alguns procariotes

bull Plegament de C-term molt similar entre les histones core

bull Cua N-terminal meacutes variable i desestructurada que protueix meacutes enllagrave de superhegravelix DNA per contactar amb molegravecules veiumlnes

Histona linker (H1)

HISTONE FOLD

1KX5

bull Tegravecnica cristalmiddotlografia de raigs Xbull Resolucioacute 19 Aringbull Espegravecie Xenopus laevis

DOMINI HISTONE FOLD

Motiu estructural ~65aa amb 3 hegravelix

H3 LLIRKLPFQRLVREIAQDFKTDLRFQSSAVMALQEASEAYLVALFEDTNLCAIHAKRVTIMPKDIQLARRIRG

H4 QGITKPAIRRLARRGG----V-KRISGLIYEETRGVLKVFLENVIRDAVTYTEHAKRKTVTAMDVVYALKRQG

H2A LQFPVGRVHRLLRKGN--Y-A-ERVGAGAPVYLAAVLEYLTAEILELAGNAARDNKKTRIIPRHLQLAVRNDE

H2B ------SYAIYVYKVLKQVHPDTGISSKAMSIMNSFVNDVFERIAGEASRLAHYNKRSTITSREIQTAVRLLL

H3 LLIRKLPFQRLVREIAQDFKTDLRFQSSAVMALQEASEAYLVALFEDTNLCAIHAKRVTIMPKDIQLARRIRG

H4 QGITKPAIRRLARRGG----V-KRISGLIYEETRGVLKVFLENVIRDAVTYTEHAKRKTVTAMDVVYALKRQG

H2A LQFPVGRVHRLLRKGN--Y-A-ERVGAGAPVYLAAVLEYLTAEILELAGNAARDNKKTRIIPRHLQLAVRNDE

H2B ------SYAIYVYKVLKQVHPDTGISSKAMSIMNSFVNDVFERIAGEASRLAHYNKRSTITSREIQTAVRLLL

N-termhegravelix alfa curta (α1)

+ girfulla beta + loop L1

+ hegravelix alfa llarga (α2)

+girfulla beta + loop L2

+ hegravelix alfa curta (α3)

C-term

H2B

H2A

H4

H3

Pes molecular 13960 kDa

Nuacutemero drsquoaa 129

Lys+Arg 13 Lys

13 Arg

Histona H2A

202

3 HEgraveLIX

Histona H2B

Pes molecular 13774 kDa

Nuacutemero drsquoaa 125

Lys+Arg 20 Lys

8 Arg224

3+1 HEgraveLIX

αC

Histona H3

Pes molecular 1527 kDa

Nuacutemero drsquoaa 135

Lys+Arg 13 Lys

18 Arg229

3+1 HEgraveLIX

αN

Histona H4

Pes molecular 11236 kDa

Nuacutemero drsquoaa 102

Lys+Arg 11 Lys

14 Arg245

3 HEgraveLIX

Exemple D85R78 de la H4Srsquoestableix un

doble pont H

Establiment de ponts H entre residus drsquouna histona

Arg78

Asp85

277 Aring

H2B

Glu83 interacciona amb fosfat de DNA

Glu90

Arg83

INTERACCIONS AL NUCLEOSOMA

DirectesIndirectes

Ponts drsquohidroge

n amb lrsquoH2O

Ponts drsquohidroge

n

Interaccions

iograveniques

Interaccions van

der Waals

Interaccions

hidrofogravebiques

Electroestagravetica

Van der Waals

TIPUS DrsquoINTERACCIONS

ab

bael

r

qqE

4

1 Energia 100-150 kcalmol

Distagravencia Fins 10-15Aring

r

baC

r

baCE

abab

ab 12

12

6

6

Energia 1-2 kcalmol

Distagravencia 4-5Aring

TIPUS DrsquoINTERACCIONS Ponts drsquohidrogenbull Impliquen la interaccioacute drsquoun agravetom donador

(electropositiu) i un aceptor (electronegatiu) drsquohidrogen

bull Enllaccedil 85 iogravenic i 15 covalentbull Energia 1- 45 kcalmolbull Distagravencia 28 Aring

EFECTE COLmiddotLABORATIU

Interaccions hidrofogravebiquesbull No soacuten una interaccioacute progravepiament ditabull Associacioacute drsquoagravetoms hidrofogravebics en un ambient

hidrofiacutelic la estabilitat del sistema ( molegravecules de solvent lliure)

INTERACCIONS HISTONA-HISTONA

bull Anagravelisis biofiacutesics cross-linking i modelatge Anagravelisis biofiacutesics cross-linking i modelatge molecularmolecular tetragravemer H3-H4 teacute paper central en lrsquoorganitzacioacute del nucleosoma ja que srsquouneixen fortament als turns centrals del DNA H2A-H2B interaccionen amb les dues cares del tetragravemer i llavors amb DNA

bull CristalmiddotlografiaCristalmiddotlografia histones core interaccionen entre elles de manera selectiva

Extrem N-term teacute paper important en interaccioacute prot-prot de fora nucleosoma

bull H1 interacciona amb H2

Octagravemer drsquohistones (core nucleosomal)

H3-H4

H3rsquo-H4rsquo

H2A-H2B

H2Arsquo-H2Brsquo

Tetragravemer

Diacutemer

Diacutemer

Octagravemer

ELS DIacuteMERSH2A-H2B

H3-H4

TIPUS DrsquoINTERACCIONS

1 Entre les hegravelix α 2 interaccions hidrofogravebiques

2 Entre els loops ponts drsquohidrogen

3 Altres interaccions

H3 i H4 interaccionen via histone fold formant un

heterodiacutemer

H4

H3

H2A i H2B interaccionen via histone fold formant un

heterodiacutemer

H2B

H2A

1 INTERACCIONS HIDROFOgraveBIQUES

H2A leu51 val54 leu55 leu58 thr59 ile62 leu63

H2B ala71 ile70 phe67 val66 val63 phe62 met59

H2A

H2B

2 INTERACCIONS PONT H entre L1 drsquouna histona i L2 de lrsquoaltra

L2

L1

L1

L2

H2B

H2A

Ser52

Ile78348Aring

3 ALTRES INTERACCIONS SECUNDAgraveRIES

H3-H4 H2A-H2B

Ile62

Ile29 Tyr39

Per quegrave es formen aquests heterodiacutemers i no uns altres o homodiacutemers

bull Empaquetament complementarindash diferegravencies en la

interaccioacute de hegravelix αndash diferegravencies de les seves

extensions N-terminals ndash diferegravencies dels loops L1-

L2

EL TETRAgraveMER

Tetragravemer H3-H4H3rsquo-H4rsquo

H4rsquoH4

H3 H3rsquo

TIPUS DrsquoINTERACCIONS

bull Les interaccions entre els dos diacutemers H3-H4 per formar el tetragravemer es formen entre les histones H3-H3rsquo mitjanccedilant un 4-hegravelix bundle

bull Interaccions1 Ponts H2 Hidrofogravebiques

1 Ponts H entre H3-H3rsquo

His133

His133

Asp123

Asp123

2 Interaccions hidrofogravebiques entre H3-H3rsquo

Residus hidrofogravebics

LrsquoOCTAgraveMER INTERACCIONS

TETRAgraveMERS-DIacuteMERS

Interaccioacute entre diacutemers H2A-H2BH4-H3

H2A-H2B

H3-H4

H2B

H4

Tetragravemer-diacutemer interaccions H4-H2B

H2B H4

Cluster hidrofogravebic

Ponts H

H2B

H4

Glu90

His75

Glu73Arg92

H2B

H4

Tyr80 Tyr72

Tyr88

Diacutemer-diacutemer interaccions H2A-H2BH2Arsquo

Asn38

His79

Glu41

32 Aring 28 Aring

bull Es formen interaccions mitjanccedilant els dominis histone-fold per formar els diacutemers

bull Es formen 3 4-hegravelix-bundlendash 1 associacioacute H3rsquo-H3 per formar tetragravemer

bull Ponts H bull Enllaccedilos hidrofogravebics

ndash 2 associacions H2B-H4 per formar octagravemer bull Ponts H bull Cluster hidrofogravebic

RESUM

INTERACCIOacute AMB IONS

bull Gran importagravencia dels cations divalents

bull Llocs drsquounioacute especiacutefics a ions com el Mg2+ Na+Mn2+ i el Cl-

bull Poden coordinar-se amb molegravecules drsquoaigua

INTERACCIONS HISTONA-DNA

INTERACCIONS HISTONA-DNA

bull Les interaccions histona-DNA es donen en aquelles regions en que el solc menor queda encarat a la part interior (SHL)

bull Impliquen principalmentndash LYS i ARG de les histones ndash Fosfats del DNA

INDEPENDEgraveNCIA DE LA SEQUumlEgraveNCIA DE DNA

bull Els residus implicats en les interaccions formen part majoritagraveriament dels loops L1 i L2 la hegravelix N-terminal i la cua N-termianl de les histones

IMPORTAgraveNCIA DE LrsquoAIGUAHIDRATACIOacute

bull Paper clau en lrsquoestabliment de les interaccions histona-DNA Lrsquoaigua es troba andash Solc menor del DNA (ldquoespines de hidratacioacuterdquo)ndash Grups fosfat del DNAndash Entre histones i DNA ndashdistagravencia lt35Aringndash

bull Serveixen drsquoenllaccedil per formar els ponts drsquohidrogen entre histona i DNA

bull Gran importagravencia en la dinagravemica i estabilitat del nucleosoma Permet interaccioacute sequumlegravencia-independent

INTERACCIOacute PER PONTS DrsquoH

INTERACCIOacute DIRECTEbull 116 ponts drsquohidrogen directes histona-DNA

INTERACCIOacute INDIRECTEbull 121 molegravecules drsquoH2O intervenen en les

interaccions histona-DNAndash 358 interaccions per ponts drsquohidrogen (3 per

molegravecula)bull actuaragrave tant de donador com drsquoacceptor de

ponts drsquohidrogen bull actuaran drsquoaiguumles drsquoassistegravencia o aiguumles

facilitadores

AUGMENT DE LrsquoENTROPIA DEL SISTEMA

Interaccions directes involucrades principalment les ARG i LYS per cagraverrega positiva que presenten

Pont drsquohidrogen establert en una distagravencia de 287Aring

Exemple

Arg36 (H4) + grup fosfat del DNA

Lys122 (H3) grup fosfat DNA

Distagravencia 678Aring

No eacutes possible establir un pont drsquohidrogen directe

SOLUCIOacute H2O

facilitadora

Interaccions indirectes

H2O 2762 facilita la formacioacute del pont drsquohidrogen entre la lisina 122 de la H3 i el grup fosfat del DNA

Per dues molegravecules que hi intervenen (DNA i histona) srsquoalliberen dues molegravecules drsquoaigua

Per alliberar les mateixes dues molegravecules drsquoaigua cal la participacioacute de tres grups (DNA histona i molegravecula drsquoaigua fent de pont)

Interaccioacute diacutemer H2AH2B -DNA

Interaccioacute H2A-DNA

grup NH2 -R- Arg35 (H2A) grup fosfat timina 39

Distagravencia 265Aring

Tipus pont drsquohidrogen (distagravencia ograveptima i orientacioacute en liacutenia recte de lrsquohidrogen del grup NH2 respecte lrsquooxigen del grup fosfat)

COOH

H3N+ C H

CH2

CH2

CH2

NH

C

NH2 NH2

Arginina

+

R

grup NH2 -R- Arg42 (H2A) grup fosfat guanina ndash35

Distagravencia 494AringTipus interaccioacute electrostagravetica

Distagravencia 498AringTipus interaccioacute electrostagravetica

grup fosfat timina 54

grup NH2 -R- Arg77(H2A)

grup NH2 -R- Arg35 (H2A) grup fosfat timina 39

Distagravencia 265Aring

Tipus pont drsquohidrogen (distagravencia ograveptima i orientacioacute en liacutenia recte de lrsquohidrogen del grup NH2 respecte lrsquooxigen del grup fosfat)

COOH

H3N+ C H

CH2

CH2

CH2

NH

C

NH2 NH2

Arginina

+

R

Interaccioacute H2B-DNA

grup NH2 -R- Arg83 (H2B) grup fosfat adenina ndash33

Distagravencia 342AringTipus interaccioacute electrostagravetica

grup OH -R- Thr85 (H2B) grup fosfat guanina ndash34

Distagravencia 300AringTipus pont drsquohidrogen

Treonina

Hidrogen lagravebil del grup alcohol

COOH

H3N+ C H

CH

OH CH3R

Interaccioacute diacutemer H3H4-DNA

Interaccioacute entre N de LYS77 H4 i O2P de A-33

Distagravencia 433Aring

Tipus electroestagravetica

448 Aring

Interaccioacute entre N de LYS115 H3 i O2P de A-33

Distagravencia 507Aring

Tipus electroestagravetica

574 Aring

261 Aring

Interaccioacute entre OH- THR30 H3 i O1P A13 a traveacutes de H2Obull THR - H2O

Distagravencia250 AringTipus pont drsquoH

bull H2O ndash O1P Distagravencia290 AringTipus pont drsquoH

Interaccioacute entre NH3+ de

ARG83 H3 i O1P de G27 Distagravencia 574AringTipus electroestagravetica

Interaccioacute entre OH- THR80 H4 i O1P C28

Distagravencia261Aring

Tipus pont drsquoH25 Aring

29 Aring

275 Aring

420 Aring

278 Aring

Interaccioacute entre NH3+ de

ARG45 H4 i O1P de T7

Distagravencia 510Aring

Tipus electroestagravetica

Interaccioacute OH- de THR118 H3 i O1P de G31

Distagravencia 275Aring

Tipus pont drsquohidrogen

Interaccioacute entre OH- de THR118 H3 NH3

+ ARG45 H4

Distagravencia 278Aring

Tipus pont drsquohidrogen

Interaccioacute entre CH3 de LEU65 H3 i CH3 de T

Distagravencia 414Aring

Tipus hidrofogravebica

414 Aring

Lisina 77 (H4) interaccioacute amb el grup fosfat a una distagravencia de 433Aring

H3-H4DNA

H2A-H2BDNA

Lisina 74 (H2A) tambeacute hauria drsquointeraccionar

Distagravencia 714Aring

No srsquoestableix una interaccioacute aparent

Problema de la literatura O problema de la cristalografia

Hipogravetesi

bull Estudiat en un temps diferent la distagravencia entre la LISINA i el GRUP FOSFAT del DNA permetria la interaccioacute electrostagravetica

Premisa

bull El nucleosoma eacutes un sistema en moviment

bull La cristalografia no ens permet considerar-lo com a tal (ldquofoto estagraveticardquo)

PDB 1P3I Crystallographic Studies Of Nucleosome Core Particles Containing Histone Sin Mutant (resolucioacute 230Aring)

PDB 1P3I

COOH

H3N+ C H

CH2

CH2

CH2

NH3+

Distagravencia 353AringTipus interaccioacute electrostagravetica

R

grup NH3+ Lys1075 grup fosfat adenina 133

Hipogravetesi

bull Estudiat en un temps diferent la distagravencia entre la LISINA i el GRUP FOSFAT del DNA permetria la interaccioacute electrostagravetica

Premisa

bull El nucleosoma eacutes un sistema en moviment

bull La cristalmiddotlografia no ens permet considerar-lo com a tal (ldquofoto estagraveticardquo)

CONCLUSIOacute AL TROBAR UN SEGON PDB A ON SIacute QUE ES MANTEacute LA INTERACCIOacute CONCLUIumlM QUE EacuteS IMPORTANT TAL I COM HAVIacuteEM TROBAT TOT I QUE EN EL NOSTRE MODEL NO HO PUGUEM OBSERVAR

Interaccioacute H3-DNA

Interaccioacute H4-DNA

SHL ndash15

SHL +15

233 Aring

271 Aring

508 Aring

6831 Aring

SHL ndash15

SHL +15

R63 H3 O1P T17J

D24 H4 O1P A-13J

R63 H3

O1P C-14J

D24 H4

O1P T18I

SHL ndash15 SHL +15

Interaccioacute H2B-DNA

Interaccioacute H2A-DNA

Cua C-terminal de H2A

No interaccioacute amb DNA del nucleosoma

Interaccioacute amb H1

Interaccioacute cua N-terminal H2A amb el nucleosoma

Interaccions electroestagravetiques

LYS i ARG amb OP DNA

EVOLUCIOacute DE LES HISTONES

SUPERPOSICIOacuteSTAMP

ClustalW HMMER

STAMP STAMP

LOW SCORES

Alineament STAMP (H4 H2A H2B)

Alinear H3 manualment

STAMP

SUPERPOSICIOacute DE LES HISTONES

H2A At

H2A Dm

H2A Ce

H2A HsH2A Xl

H4 HsH4 Ce

H4 Dm

H4 AtH4 Xl

Mfervidus1

Mfervidus2

H3 CeH3 Hs

H3 XlH3 Dm

H2B At

H2B Hs

H2B Xl

H2B CeH2B Dm

H1 At

H1 CeH1 Dm

H1 Hs

H1 Xl

H5 Ggallus

NUCLEOSOMA PROCARIOTA

bull Mateixa funcioacute a eucariotes i procariotes resoldre el problema de lrsquoempaquetament del DNA

bull Nucleosoma arquea tetragravemer + ~80pb DNAbull 2 tipus drsquohistona amb sequumlegravencia i estructura

conservada bull Formen diacutemers perograve no especiacutefics homo i

heterodiacutemers

bull Histones arquees meacutes petites (nomeacutes histone fold)

CLUSTAL W(160) multiple sequence alignment

1A7W --------------------------MELPIAPIGRIIKDAGAERVSDDARI-TLAKILE 1HTA -------------------------MGELPIAPIGRIIKNAGAERVSDDARI-ALAKVLE 1kx5B SGRGKGGKGLGKGGAKRHRKVLRDNIQGITKPAIRRLARRGGVKRISGLIYEETRGVLKV 1A7W EMGRDIASEAIKLARHAGRKTIKAEDIELAVRRFK---------- 1HTA EMGEEIASEAVKLAKHAGRKTIKAEDIELARKMF-----------1kx5B FLENVIRDAVTYTEHA-KRKT--VTAMDVVYALKRQGRTLYGFGG

No Domain1 Domain2 Sc RMS Len1 Len2 Align NFit Eq Secs I S P(m)

Pair 1 1A7W 1HTA 934 059 68 68 67 67 66 0 8485 10000 736e-46 Pair 2 1A7W 1kx5B 567 152 68 102 68 67 65 0 2462 10000 000037

Pair 3 1HTA 1kx5B 574 131 68 102 68 65 64 0 2969 10000 761e-06

ALINIAMENT ESTRUCTURAL

BIBLIOGRAFIALlibresbull Wolfe A Chromatin (Structure amp Function) Academic Press 2a edicioacute (1995)bull Calladine Understanding DNA Acdameic Pressbull Sinden DNA Structure and Function Academic PressArticlesbull Curt A Davey et al Solvent mediated interactions in the structura of the

nucleosome core particle at 19 Aring resolution J Mol Biol 319 p1097-1113 (2002)

bull Luger et al Crystal structure of the nucleosome core particle at 28 Aring resolution Nature 389 p251-260 (1997)

bull Flaus A Et al Mechanisms for nucleosome mobilisation Biopolymers 68 p463-578 (2003)

bull Richmond T et al The structure of DNA in the nucleosome core Nature 423 p145-150 (2003)

bull Protacio RU et al Effects of Histone Tail Domains on the Rate of Transcriptional Elongation throught a Nucleosome Mol Cell Biol Vol 20 n 23 p8866-8878

Websbull httpwwwciencianetVerArticuloHistonaidArticulo=dsfjuhh7hqjeub9z1f58vkbull httpwwwbiosciohio-stateedu~microbioArchaealhistonesbull httpwwwweb-bookscomMoBioFreeCh3D1htmbull httpwwwbmbpsueducoursesbmb4004_9_active_cromatinpd

Bases de dadesbull SCOPbull PDBbull National Human Genome Research Institute (Histone Sequence Database)

Programesbull STAMPbull ClustalWbull HMMERbull Rasmol

1 Sobre lrsquoestructura del nucleosoma digues quines afirmacions soacuten certes

1) Serveix per resoldre el problema de compactacioacute del DNA

2) Les regions exograveniques del DNA acostumen a estar a les zones linker per aixiacute estar meacutes accesibles als factors de transcripcioacute

3) Les histones srsquouneixen al DNA de forma sequumlegravencia no-depenent

4) Eacutes un sistema molt poc dinagravemic per permetre lrsquoestabilitat dels cromosomas metafagravesics

a 123

b 24

c 13

d 4

e 1234

2 Sobre els components del nucleosoma sabem que

a) Les histones del core estan molt ben conservades mentre que la H1 no

b) El DNA srsquoenrotlla formant 176 voltes al voltant de les histones del nucli que correspon a uns 146pb

c) Les dues anteriors

d) LrsquoH1 estabilitza el nucleosoma i organitza el DNA linker

e) Totes les anteriors

3 Sobre les histones digues quina opcioacute eacutes falsa

a) Soacuten proteiumlnes globulars bagravesiques molt riques en Arg i Lys

b) Les histones desacetilades tenen molt baixa afinitat pel DNA i premetran la transcripcioacute gegravenica

c) Trobem dos tipus drsquohistones totes de baix per molecular

d) Apareixen en lrsquoSCOP com a all alpha protein amb dominis histone fold

e) Srsquoorganitzen en un octagravemer format per un tetragravemer 2(H3-H4) i dos diacutemers (H2A-H2B)

4 En relacioacute a les interaccions entre les histones i el DNA digues quinaes de les seguumlents afirmacions eacutessoacuten falsaes

1) La interaccioacute entre les histones i el DNA es sequumlegravencia depenent

2) Les treonines interaccionen mitjanccedilant ponts drsquohidrogen realitzats amb el grup alcohol de la cadena lateral

3) Les interaccions srsquoestableixen principalment entre residus bagravesics de la hegravelix C-terminal el loop L1 i el loop L2 de les histones i els fosfats del DNA

4) Les interaccions srsquoestableixen principalment entre residus bagravesics de la hegravelix N-terminal el loop L1 i el loop L2 de les histones i els fosfats del DNA

a 1 2 i 3

b 1 i 3

c 2 i 4

d 4

e 1 2 3 i 4

5 En lrsquoestabliment de les interaccions Histona-DNA digues quina de les seguumlents afirmacions eacutes CERTA en relacioacute amb el paper de lrsquoaigua

a Lrsquoaigua facilita les interaccions entre les proteiumlnes i el DNA permetent la interaccioacute per ponts drsquohidrogen entre residus de les histones i del DNA quan aquests estan massa allunyats o mal orientats

b Lrsquoestabliment de ponts drsquohidrogen indirectes suposen una disminucioacute de la estabilitat del sistema

c Les molegravecules dlsquoaigua srsquoordenen al voltant del DNA deixant el core del nucleosoma sense solvatar

d 1 i 2 soacuten certes

e Cap de les anteriors eacutes certa

6 Senyala lales afirmacions INCORRECTAES sobre el nucleosoma

a Les histones core i la histona linker comparteixen un mateix domini estructural anomenat histone fold b El tetragravemer central del nucleosoma estagrave format per 2 histones H3 i 2 histones H4

c El domini histone fold estagrave format per 3 hegravelix alfa i 2 loops (L1 i L2)

d Els monogravemers drsquohistona es capiculen per formar els diacutemers gragravecies a interaccions hidrofogravebiques entre les hegravelix alfa i entre els loops de les histones e Les afirmacions a i d soacuten falses

7 Senyala les afirmacions CORRECTES sobre el nucleosoma

1) La sequumlegravencia drsquoaminoagravecids del domini histone fold de les histones H2A H2B H3 i H4 estagrave menys conservada que la seva estructura i plegament

2) El nucleosoma procariota estagrave format per 2 homo o heterodiacutemers i resol el problema de lrsquoempaquetament del DNA

3) Lrsquoorientacioacute de les cadenes laterals dels aminoagravecids de les histones eacutes variable segons la presegravencia o absegravencia del DNA

4) Les histones H1 soacuten les meacutes conservades evolutivament mentre que les H3 soacuten les que ho estan menys

a) 123 b) 13c) 24 d) 4

e) 1234

8 Tria la resposta correcte

1) Les histones presenten alta homologia de sequumlegravencia i per tant destructura

2) Les interaccions directes per formar el tetragravemer sestableixen entre lH3 dun diacutemer H3-H4 i lH3 de lalatre diacutemer H3-H4lsquo

3) Els dos diacutemers H2AH2B no interaccionen entre ells per formar loctagravemer

4) Els cations divalents juguen un paper fonamental ja que se situen a la regioacute C-terminal de les hegravelix alfa estabilitzant-les

a) 1 i 3 b) 2 i 4 c) 12 i 3 d)123 i 4 e)4

PREGUNTES DrsquoASSAIG NUCLEOSOMA

1- Senyala quina importancia teacute lrsquoaigua en el nucleosoma

En el nucleosoma lrsquoaigua es disposa al voltant del DNA i en lrsquoespai entre que hi ha entre el core drsquohistones i el DNA

En el nucleosoma lrsquoaigua juga un paper fonamental en lrsquoestabliment de les interaccions Histona-DNA ja que permet la interaccionar mitjanccedilant ponts drsquohidrogen de residus que es troben massa allunyats (distagravencia gt 28 Å) o que es troben mal orientats (els ponts drsquohidrogen nomeacutes es donen quan els residus estan disposats en linia recta en lrsquoespai admetent variacions de +- 35ordm) Lrsquoefecte principal que faragrave aixograve eacutes que permetragrave que la interaccioacute entre les histones i el DNA sigui sequumlegravencia independent (tot i que aixograve tambeacute es veu afavorit per altres coses) ja que permetragrave que aquesta no depengui dels residus concrets que hi hagi al DNA ni de la seva disposicioacute perquegrave podrem establir interaccions mitjanccedilant una o meacutes molegravecules drsquoaigua per tal drsquointeraccionar amb el DNA

2 Indica quina eacutes lrsquoestructura drsquoun octagravemer i digues quines proteiumlnes interaccionen entre elles per formar-lo

Lrsquooctagravemer estagrave format per dues cogravepies de cada una de les 4 histones core Es formen 2 heterodiacutemers H2A-H2B i dos heterodiacutemers H3-H4 gragravecies a interaccions hidrofogravebiques entre les hegravelix α2 i ponts H entre aa dels loops Les histones dels diacutemers interaccionen de manera capiculadaEls dos diacutemers H3-H4 srsquouneixen fortament als turns centrals del DNA formant el tetragravemer central Els altres dos diacutemers H2A-H2B interaccionen amb el tetragravemer per formar lrsquooctagravemer drsquohistones del nucleosoma El tetragravemer estagrave format per la unioacute dels 2 diacutemers H3-H4 formant una estructura del tipus 4-hegravelix-bundle Les uacuteniques histones que interaccionen directament soacuten H3-H3rsquo (les H4 queden als extrems del tetragravemer) Les interaccions que srsquoestableixen soacuten ponts H i interaccions hidrofogravebiquesLrsquooctagravemer es forma per la unioacute dels dos diacutemers H2A-H2B al tetragravemer Interaccioacute directa entre H4 i H2B mitjanccedilant ponts H i un cluster hidrofogravebic (aquest estagrave format per 3 Tyr que no interaccionen a traveacutes dels seus oxiacutegens sinoacute dels anells) Tambeacute es forma una estructura del tipus 4-hegravelix-bundleA meacutes tambeacute srsquoestableixen interaccions entre els dos diacutemers H2A-H2B

FI DE LA PRESENTACIOacutersquo

• Slide 1
• Slide 2
• CARACTERIacuteSTIQUES DEL NUCLEOSOMA
• El DNA al nucleosoma
• LOCALITZACIOacute DEL NUCLEOSOMA
• ESTRUCTURA DEL NUCLEOSOMA
• Slide 7
• Slide 8
• DINAgraveMICA DEL NUCLEOSOMA
• Slide 10
• Slide 11
• HISTONES
• CLASSIFICACIOacute SCOP
• TIPUS DrsquoHISTONES
• HISTONE FOLD
• 1KX5
• DOMINI HISTONE FOLD
• Slide 18
• Slide 19
• Slide 20
• Slide 21
• Slide 22
• Slide 23
• Slide 24
• INTERACCIONS AL NUCLEOSOMA
• TIPUS DrsquoINTERACCIONS
• TIPUS DrsquoINTERACCIONS
• INTERACCIONS HISTONA-HISTONA
• Slide 29
• Octagravemer drsquohistones (core nucleosomal)
• Slide 31
• Slide 32
• H3 i H4 interaccionen via histone fold formant un heterodiacutemer
• H2A i H2B interaccionen via histone fold formant un heterodiacutemer
• 1 INTERACCIONS HIDROFOgraveBIQUES
• Slide 36
• 3 ALTRES INTERACCIONS SECUNDAgraveRIES
• Per quegrave es formen aquests heterodiacutemers i no uns altres o homodiacutemers
• Slide 39
• Tetragravemer H3-H4H3rsquo-H4rsquo
• Slide 41
• 1 Ponts H entre H3-H3rsquo
• 2 Interaccions hidrofogravebiques entre H3-H3rsquo
• Slide 44
• Slide 45
• Tetragravemer-diacutemer interaccions H4-H2B
• Cluster hidrofogravebic
• Diacutemer-diacutemer interaccions H2A-H2BH2Arsquo
• Slide 49
• INTERACCIOacute AMB IONS
• INTERACCIONS HISTONA-DNA
• Slide 52
• IMPORTAgraveNCIA DE LrsquoAIGUA
• INTERACCIOacute PER PONTS DrsquoH
• Slide 55
• Slide 56
• Slide 57
• Slide 58
• Interaccioacute diacutemer H2AH2B -DNA
• Slide 60
• Slide 61
• Slide 62
• Slide 63
• Slide 64
• Interaccioacute H2B-DNA
• Slide 66
• Slide 67
• Interaccioacute diacutemer H3H4-DNA
• Slide 69
• Slide 70
• Slide 71
• Slide 72
• Slide 73
• Slide 74
• Slide 75
• Slide 76
• Slide 77
• Slide 78
• Slide 79
• Interaccioacute H3-DNA
• Slide 81
• Interaccioacute H4-DNA
• Slide 83
• Slide 84
• Slide 85
• Slide 86
• Slide 87
• Interaccioacute H2A-DNA
• Slide 89
• EVOLUCIOacute DE LES HISTONES
• SUPERPOSICIOacute
• Slide 92
• Slide 93
• Slide 94
• SUPERPOSICIOacute DE LES HISTONES
• Slide 96
• NUCLEOSOMA PROCARIOTA
• ALINIAMENT ESTRUCTURAL
• BIBLIOGRAFIA
• Slide 100
• Slide 102
• Slide 103
• Slide 104
• Slide 105
• Slide 106
• Slide 107
• Slide 108
• Slide 109
• FI DE LA PRESENTACIOacute

HISTONES

bull Proteiumlnes globulars bagravesiques (molt riques en Arg i Lys especialment a part N-terminal)

bull Baix pes molecular (~11-15kDa)

bull Histones de tetragravemer central meacutes empaquetades que diacutemers aplanats externs H2AH2B meacutes accessible a solvent meacutes inestable primers en desdimeritzar-se

CLASSIFICACIOacute SCOP

1 Class all alpha proteins2 Fold Histone-fold3 Superfamily Histone-fold4 Family Nucleosome core histones

TIPUS DrsquoHISTONESHistones core (H2A H2B H3 i H4)

bull Importants en la compactacioacute a nucleosomabull Poden ser modificades covalent i post-

traduccionalment en general en els extrems N-terminals

bull Sequumlegravencia molt conservada evolutivament entre els eucariotes i alguns procariotes

bull Plegament de C-term molt similar entre les histones core

bull Cua N-terminal meacutes variable i desestructurada que protueix meacutes enllagrave de superhegravelix DNA per contactar amb molegravecules veiumlnes

Histona linker (H1)

HISTONE FOLD

1KX5

bull Tegravecnica cristalmiddotlografia de raigs Xbull Resolucioacute 19 Aringbull Espegravecie Xenopus laevis

DOMINI HISTONE FOLD

Motiu estructural ~65aa amb 3 hegravelix

H3 LLIRKLPFQRLVREIAQDFKTDLRFQSSAVMALQEASEAYLVALFEDTNLCAIHAKRVTIMPKDIQLARRIRG

H4 QGITKPAIRRLARRGG----V-KRISGLIYEETRGVLKVFLENVIRDAVTYTEHAKRKTVTAMDVVYALKRQG

H2A LQFPVGRVHRLLRKGN--Y-A-ERVGAGAPVYLAAVLEYLTAEILELAGNAARDNKKTRIIPRHLQLAVRNDE

H2B ------SYAIYVYKVLKQVHPDTGISSKAMSIMNSFVNDVFERIAGEASRLAHYNKRSTITSREIQTAVRLLL

H3 LLIRKLPFQRLVREIAQDFKTDLRFQSSAVMALQEASEAYLVALFEDTNLCAIHAKRVTIMPKDIQLARRIRG

H4 QGITKPAIRRLARRGG----V-KRISGLIYEETRGVLKVFLENVIRDAVTYTEHAKRKTVTAMDVVYALKRQG

H2A LQFPVGRVHRLLRKGN--Y-A-ERVGAGAPVYLAAVLEYLTAEILELAGNAARDNKKTRIIPRHLQLAVRNDE

H2B ------SYAIYVYKVLKQVHPDTGISSKAMSIMNSFVNDVFERIAGEASRLAHYNKRSTITSREIQTAVRLLL

N-termhegravelix alfa curta (α1)

+ girfulla beta + loop L1

+ hegravelix alfa llarga (α2)

+girfulla beta + loop L2

+ hegravelix alfa curta (α3)

C-term

H2B

H2A

H4

H3

Pes molecular 13960 kDa

Nuacutemero drsquoaa 129

Lys+Arg 13 Lys

13 Arg

Histona H2A

202

3 HEgraveLIX

Histona H2B

Pes molecular 13774 kDa

Nuacutemero drsquoaa 125

Lys+Arg 20 Lys

8 Arg224

3+1 HEgraveLIX

αC

Histona H3

Pes molecular 1527 kDa

Nuacutemero drsquoaa 135

Lys+Arg 13 Lys

18 Arg229

3+1 HEgraveLIX

αN

Histona H4

Pes molecular 11236 kDa

Nuacutemero drsquoaa 102

Lys+Arg 11 Lys

14 Arg245

3 HEgraveLIX

Exemple D85R78 de la H4Srsquoestableix un

doble pont H

Establiment de ponts H entre residus drsquouna histona

Arg78

Asp85

277 Aring

H2B

Glu83 interacciona amb fosfat de DNA

Glu90

Arg83

INTERACCIONS AL NUCLEOSOMA

DirectesIndirectes

Ponts drsquohidroge

n amb lrsquoH2O

Ponts drsquohidroge

n

Interaccions

iograveniques

Interaccions van

der Waals

Interaccions

hidrofogravebiques

Electroestagravetica

Van der Waals

TIPUS DrsquoINTERACCIONS

ab

bael

r

qqE

4

1 Energia 100-150 kcalmol

Distagravencia Fins 10-15Aring

r

baC

r

baCE

abab

ab 12

12

6

6

Energia 1-2 kcalmol

Distagravencia 4-5Aring

TIPUS DrsquoINTERACCIONS Ponts drsquohidrogenbull Impliquen la interaccioacute drsquoun agravetom donador

(electropositiu) i un aceptor (electronegatiu) drsquohidrogen

bull Enllaccedil 85 iogravenic i 15 covalentbull Energia 1- 45 kcalmolbull Distagravencia 28 Aring

EFECTE COLmiddotLABORATIU

Interaccions hidrofogravebiquesbull No soacuten una interaccioacute progravepiament ditabull Associacioacute drsquoagravetoms hidrofogravebics en un ambient

hidrofiacutelic la estabilitat del sistema ( molegravecules de solvent lliure)

INTERACCIONS HISTONA-HISTONA

bull Anagravelisis biofiacutesics cross-linking i modelatge Anagravelisis biofiacutesics cross-linking i modelatge molecularmolecular tetragravemer H3-H4 teacute paper central en lrsquoorganitzacioacute del nucleosoma ja que srsquouneixen fortament als turns centrals del DNA H2A-H2B interaccionen amb les dues cares del tetragravemer i llavors amb DNA

bull CristalmiddotlografiaCristalmiddotlografia histones core interaccionen entre elles de manera selectiva

Extrem N-term teacute paper important en interaccioacute prot-prot de fora nucleosoma

bull H1 interacciona amb H2

Octagravemer drsquohistones (core nucleosomal)

H3-H4

H3rsquo-H4rsquo

H2A-H2B

H2Arsquo-H2Brsquo

Tetragravemer

Diacutemer

Diacutemer

Octagravemer

ELS DIacuteMERSH2A-H2B

H3-H4

TIPUS DrsquoINTERACCIONS

1 Entre les hegravelix α 2 interaccions hidrofogravebiques

2 Entre els loops ponts drsquohidrogen

3 Altres interaccions

H3 i H4 interaccionen via histone fold formant un

heterodiacutemer

H4

H3

H2A i H2B interaccionen via histone fold formant un

heterodiacutemer

H2B

H2A

1 INTERACCIONS HIDROFOgraveBIQUES

H2A leu51 val54 leu55 leu58 thr59 ile62 leu63

H2B ala71 ile70 phe67 val66 val63 phe62 met59

H2A

H2B

2 INTERACCIONS PONT H entre L1 drsquouna histona i L2 de lrsquoaltra

L2

L1

L1

L2

H2B

H2A

Ser52

Ile78348Aring

3 ALTRES INTERACCIONS SECUNDAgraveRIES

H3-H4 H2A-H2B

Ile62

Ile29 Tyr39

Per quegrave es formen aquests heterodiacutemers i no uns altres o homodiacutemers

bull Empaquetament complementarindash diferegravencies en la

interaccioacute de hegravelix αndash diferegravencies de les seves

extensions N-terminals ndash diferegravencies dels loops L1-

L2

EL TETRAgraveMER

Tetragravemer H3-H4H3rsquo-H4rsquo

H4rsquoH4

H3 H3rsquo

TIPUS DrsquoINTERACCIONS

bull Les interaccions entre els dos diacutemers H3-H4 per formar el tetragravemer es formen entre les histones H3-H3rsquo mitjanccedilant un 4-hegravelix bundle

bull Interaccions1 Ponts H2 Hidrofogravebiques

1 Ponts H entre H3-H3rsquo

His133

His133

Asp123

Asp123

2 Interaccions hidrofogravebiques entre H3-H3rsquo

Residus hidrofogravebics

LrsquoOCTAgraveMER INTERACCIONS

TETRAgraveMERS-DIacuteMERS

Interaccioacute entre diacutemers H2A-H2BH4-H3

H2A-H2B

H3-H4

H2B

H4

Tetragravemer-diacutemer interaccions H4-H2B

H2B H4

Cluster hidrofogravebic

Ponts H

H2B

H4

Glu90

His75

Glu73Arg92

H2B

H4

Tyr80 Tyr72

Tyr88

Diacutemer-diacutemer interaccions H2A-H2BH2Arsquo

Asn38

His79

Glu41

32 Aring 28 Aring

bull Es formen interaccions mitjanccedilant els dominis histone-fold per formar els diacutemers

bull Es formen 3 4-hegravelix-bundlendash 1 associacioacute H3rsquo-H3 per formar tetragravemer

bull Ponts H bull Enllaccedilos hidrofogravebics

ndash 2 associacions H2B-H4 per formar octagravemer bull Ponts H bull Cluster hidrofogravebic

RESUM

INTERACCIOacute AMB IONS

bull Gran importagravencia dels cations divalents

bull Llocs drsquounioacute especiacutefics a ions com el Mg2+ Na+Mn2+ i el Cl-

bull Poden coordinar-se amb molegravecules drsquoaigua

INTERACCIONS HISTONA-DNA

INTERACCIONS HISTONA-DNA

bull Les interaccions histona-DNA es donen en aquelles regions en que el solc menor queda encarat a la part interior (SHL)

bull Impliquen principalmentndash LYS i ARG de les histones ndash Fosfats del DNA

INDEPENDEgraveNCIA DE LA SEQUumlEgraveNCIA DE DNA

bull Els residus implicats en les interaccions formen part majoritagraveriament dels loops L1 i L2 la hegravelix N-terminal i la cua N-termianl de les histones

IMPORTAgraveNCIA DE LrsquoAIGUAHIDRATACIOacute

bull Paper clau en lrsquoestabliment de les interaccions histona-DNA Lrsquoaigua es troba andash Solc menor del DNA (ldquoespines de hidratacioacuterdquo)ndash Grups fosfat del DNAndash Entre histones i DNA ndashdistagravencia lt35Aringndash

bull Serveixen drsquoenllaccedil per formar els ponts drsquohidrogen entre histona i DNA

bull Gran importagravencia en la dinagravemica i estabilitat del nucleosoma Permet interaccioacute sequumlegravencia-independent

INTERACCIOacute PER PONTS DrsquoH

INTERACCIOacute DIRECTEbull 116 ponts drsquohidrogen directes histona-DNA

INTERACCIOacute INDIRECTEbull 121 molegravecules drsquoH2O intervenen en les

interaccions histona-DNAndash 358 interaccions per ponts drsquohidrogen (3 per

molegravecula)bull actuaragrave tant de donador com drsquoacceptor de

ponts drsquohidrogen bull actuaran drsquoaiguumles drsquoassistegravencia o aiguumles

facilitadores

AUGMENT DE LrsquoENTROPIA DEL SISTEMA

Interaccions directes involucrades principalment les ARG i LYS per cagraverrega positiva que presenten

Pont drsquohidrogen establert en una distagravencia de 287Aring

Exemple

Arg36 (H4) + grup fosfat del DNA

Lys122 (H3) grup fosfat DNA

Distagravencia 678Aring

No eacutes possible establir un pont drsquohidrogen directe

SOLUCIOacute H2O

facilitadora

Interaccions indirectes

H2O 2762 facilita la formacioacute del pont drsquohidrogen entre la lisina 122 de la H3 i el grup fosfat del DNA

Per dues molegravecules que hi intervenen (DNA i histona) srsquoalliberen dues molegravecules drsquoaigua

Per alliberar les mateixes dues molegravecules drsquoaigua cal la participacioacute de tres grups (DNA histona i molegravecula drsquoaigua fent de pont)

Interaccioacute diacutemer H2AH2B -DNA

Interaccioacute H2A-DNA

grup NH2 -R- Arg35 (H2A) grup fosfat timina 39

Distagravencia 265Aring

Tipus pont drsquohidrogen (distagravencia ograveptima i orientacioacute en liacutenia recte de lrsquohidrogen del grup NH2 respecte lrsquooxigen del grup fosfat)

COOH

H3N+ C H

CH2

CH2

CH2

NH

C

NH2 NH2

Arginina

+

R

grup NH2 -R- Arg42 (H2A) grup fosfat guanina ndash35

Distagravencia 494AringTipus interaccioacute electrostagravetica

Distagravencia 498AringTipus interaccioacute electrostagravetica

grup fosfat timina 54

grup NH2 -R- Arg77(H2A)

grup NH2 -R- Arg35 (H2A) grup fosfat timina 39

Distagravencia 265Aring

Tipus pont drsquohidrogen (distagravencia ograveptima i orientacioacute en liacutenia recte de lrsquohidrogen del grup NH2 respecte lrsquooxigen del grup fosfat)

COOH

H3N+ C H

CH2

CH2

CH2

NH

C

NH2 NH2

Arginina

+

R

Interaccioacute H2B-DNA

grup NH2 -R- Arg83 (H2B) grup fosfat adenina ndash33

Distagravencia 342AringTipus interaccioacute electrostagravetica

grup OH -R- Thr85 (H2B) grup fosfat guanina ndash34

Distagravencia 300AringTipus pont drsquohidrogen

Treonina

Hidrogen lagravebil del grup alcohol

COOH

H3N+ C H

CH

OH CH3R

Interaccioacute diacutemer H3H4-DNA

Interaccioacute entre N de LYS77 H4 i O2P de A-33

Distagravencia 433Aring

Tipus electroestagravetica

448 Aring

Interaccioacute entre N de LYS115 H3 i O2P de A-33

Distagravencia 507Aring

Tipus electroestagravetica

574 Aring

261 Aring

Interaccioacute entre OH- THR30 H3 i O1P A13 a traveacutes de H2Obull THR - H2O

Distagravencia250 AringTipus pont drsquoH

bull H2O ndash O1P Distagravencia290 AringTipus pont drsquoH

Interaccioacute entre NH3+ de

ARG83 H3 i O1P de G27 Distagravencia 574AringTipus electroestagravetica

Interaccioacute entre OH- THR80 H4 i O1P C28

Distagravencia261Aring

Tipus pont drsquoH25 Aring

29 Aring

275 Aring

420 Aring

278 Aring

Interaccioacute entre NH3+ de

ARG45 H4 i O1P de T7

Distagravencia 510Aring

Tipus electroestagravetica

Interaccioacute OH- de THR118 H3 i O1P de G31

Distagravencia 275Aring

Tipus pont drsquohidrogen

Interaccioacute entre OH- de THR118 H3 NH3

+ ARG45 H4

Distagravencia 278Aring

Tipus pont drsquohidrogen

Interaccioacute entre CH3 de LEU65 H3 i CH3 de T

Distagravencia 414Aring

Tipus hidrofogravebica

414 Aring

Lisina 77 (H4) interaccioacute amb el grup fosfat a una distagravencia de 433Aring

H3-H4DNA

H2A-H2BDNA

Lisina 74 (H2A) tambeacute hauria drsquointeraccionar

Distagravencia 714Aring

No srsquoestableix una interaccioacute aparent

Problema de la literatura O problema de la cristalografia

Hipogravetesi

bull Estudiat en un temps diferent la distagravencia entre la LISINA i el GRUP FOSFAT del DNA permetria la interaccioacute electrostagravetica

Premisa

bull El nucleosoma eacutes un sistema en moviment

bull La cristalografia no ens permet considerar-lo com a tal (ldquofoto estagraveticardquo)

PDB 1P3I Crystallographic Studies Of Nucleosome Core Particles Containing Histone Sin Mutant (resolucioacute 230Aring)

PDB 1P3I

COOH

H3N+ C H

CH2

CH2

CH2

NH3+

Distagravencia 353AringTipus interaccioacute electrostagravetica

R

grup NH3+ Lys1075 grup fosfat adenina 133

Hipogravetesi

bull Estudiat en un temps diferent la distagravencia entre la LISINA i el GRUP FOSFAT del DNA permetria la interaccioacute electrostagravetica

Premisa

bull El nucleosoma eacutes un sistema en moviment

bull La cristalmiddotlografia no ens permet considerar-lo com a tal (ldquofoto estagraveticardquo)

CONCLUSIOacute AL TROBAR UN SEGON PDB A ON SIacute QUE ES MANTEacute LA INTERACCIOacute CONCLUIumlM QUE EacuteS IMPORTANT TAL I COM HAVIacuteEM TROBAT TOT I QUE EN EL NOSTRE MODEL NO HO PUGUEM OBSERVAR

Interaccioacute H3-DNA

Interaccioacute H4-DNA

SHL ndash15

SHL +15

233 Aring

271 Aring

508 Aring

6831 Aring

SHL ndash15

SHL +15

R63 H3 O1P T17J

D24 H4 O1P A-13J

R63 H3

O1P C-14J

D24 H4

O1P T18I

SHL ndash15 SHL +15

Interaccioacute H2B-DNA

Interaccioacute H2A-DNA

Cua C-terminal de H2A

No interaccioacute amb DNA del nucleosoma

Interaccioacute amb H1

Interaccioacute cua N-terminal H2A amb el nucleosoma

Interaccions electroestagravetiques

LYS i ARG amb OP DNA

EVOLUCIOacute DE LES HISTONES

SUPERPOSICIOacuteSTAMP

ClustalW HMMER

STAMP STAMP

LOW SCORES

Alineament STAMP (H4 H2A H2B)

Alinear H3 manualment

STAMP

SUPERPOSICIOacute DE LES HISTONES

H2A At

H2A Dm

H2A Ce

H2A HsH2A Xl

H4 HsH4 Ce

H4 Dm

H4 AtH4 Xl

Mfervidus1

Mfervidus2

H3 CeH3 Hs

H3 XlH3 Dm

H2B At

H2B Hs

H2B Xl

H2B CeH2B Dm

H1 At

H1 CeH1 Dm

H1 Hs

H1 Xl

H5 Ggallus

NUCLEOSOMA PROCARIOTA

bull Mateixa funcioacute a eucariotes i procariotes resoldre el problema de lrsquoempaquetament del DNA

bull Nucleosoma arquea tetragravemer + ~80pb DNAbull 2 tipus drsquohistona amb sequumlegravencia i estructura

conservada bull Formen diacutemers perograve no especiacutefics homo i

heterodiacutemers

bull Histones arquees meacutes petites (nomeacutes histone fold)

CLUSTAL W(160) multiple sequence alignment

1A7W --------------------------MELPIAPIGRIIKDAGAERVSDDARI-TLAKILE 1HTA -------------------------MGELPIAPIGRIIKNAGAERVSDDARI-ALAKVLE 1kx5B SGRGKGGKGLGKGGAKRHRKVLRDNIQGITKPAIRRLARRGGVKRISGLIYEETRGVLKV 1A7W EMGRDIASEAIKLARHAGRKTIKAEDIELAVRRFK---------- 1HTA EMGEEIASEAVKLAKHAGRKTIKAEDIELARKMF-----------1kx5B FLENVIRDAVTYTEHA-KRKT--VTAMDVVYALKRQGRTLYGFGG

No Domain1 Domain2 Sc RMS Len1 Len2 Align NFit Eq Secs I S P(m)

Pair 1 1A7W 1HTA 934 059 68 68 67 67 66 0 8485 10000 736e-46 Pair 2 1A7W 1kx5B 567 152 68 102 68 67 65 0 2462 10000 000037

Pair 3 1HTA 1kx5B 574 131 68 102 68 65 64 0 2969 10000 761e-06

ALINIAMENT ESTRUCTURAL

BIBLIOGRAFIALlibresbull Wolfe A Chromatin (Structure amp Function) Academic Press 2a edicioacute (1995)bull Calladine Understanding DNA Acdameic Pressbull Sinden DNA Structure and Function Academic PressArticlesbull Curt A Davey et al Solvent mediated interactions in the structura of the

nucleosome core particle at 19 Aring resolution J Mol Biol 319 p1097-1113 (2002)

bull Luger et al Crystal structure of the nucleosome core particle at 28 Aring resolution Nature 389 p251-260 (1997)

bull Flaus A Et al Mechanisms for nucleosome mobilisation Biopolymers 68 p463-578 (2003)

bull Richmond T et al The structure of DNA in the nucleosome core Nature 423 p145-150 (2003)

bull Protacio RU et al Effects of Histone Tail Domains on the Rate of Transcriptional Elongation throught a Nucleosome Mol Cell Biol Vol 20 n 23 p8866-8878

Websbull httpwwwciencianetVerArticuloHistonaidArticulo=dsfjuhh7hqjeub9z1f58vkbull httpwwwbiosciohio-stateedu~microbioArchaealhistonesbull httpwwwweb-bookscomMoBioFreeCh3D1htmbull httpwwwbmbpsueducoursesbmb4004_9_active_cromatinpd

Bases de dadesbull SCOPbull PDBbull National Human Genome Research Institute (Histone Sequence Database)

Programesbull STAMPbull ClustalWbull HMMERbull Rasmol

1 Sobre lrsquoestructura del nucleosoma digues quines afirmacions soacuten certes

1) Serveix per resoldre el problema de compactacioacute del DNA

2) Les regions exograveniques del DNA acostumen a estar a les zones linker per aixiacute estar meacutes accesibles als factors de transcripcioacute

3) Les histones srsquouneixen al DNA de forma sequumlegravencia no-depenent

4) Eacutes un sistema molt poc dinagravemic per permetre lrsquoestabilitat dels cromosomas metafagravesics

a 123

b 24

c 13

d 4

e 1234

2 Sobre els components del nucleosoma sabem que

a) Les histones del core estan molt ben conservades mentre que la H1 no

b) El DNA srsquoenrotlla formant 176 voltes al voltant de les histones del nucli que correspon a uns 146pb

c) Les dues anteriors

d) LrsquoH1 estabilitza el nucleosoma i organitza el DNA linker

e) Totes les anteriors

3 Sobre les histones digues quina opcioacute eacutes falsa

a) Soacuten proteiumlnes globulars bagravesiques molt riques en Arg i Lys

b) Les histones desacetilades tenen molt baixa afinitat pel DNA i premetran la transcripcioacute gegravenica

c) Trobem dos tipus drsquohistones totes de baix per molecular

d) Apareixen en lrsquoSCOP com a all alpha protein amb dominis histone fold

e) Srsquoorganitzen en un octagravemer format per un tetragravemer 2(H3-H4) i dos diacutemers (H2A-H2B)

4 En relacioacute a les interaccions entre les histones i el DNA digues quinaes de les seguumlents afirmacions eacutessoacuten falsaes

1) La interaccioacute entre les histones i el DNA es sequumlegravencia depenent

2) Les treonines interaccionen mitjanccedilant ponts drsquohidrogen realitzats amb el grup alcohol de la cadena lateral

3) Les interaccions srsquoestableixen principalment entre residus bagravesics de la hegravelix C-terminal el loop L1 i el loop L2 de les histones i els fosfats del DNA

4) Les interaccions srsquoestableixen principalment entre residus bagravesics de la hegravelix N-terminal el loop L1 i el loop L2 de les histones i els fosfats del DNA

a 1 2 i 3

b 1 i 3

c 2 i 4

d 4

e 1 2 3 i 4

5 En lrsquoestabliment de les interaccions Histona-DNA digues quina de les seguumlents afirmacions eacutes CERTA en relacioacute amb el paper de lrsquoaigua

a Lrsquoaigua facilita les interaccions entre les proteiumlnes i el DNA permetent la interaccioacute per ponts drsquohidrogen entre residus de les histones i del DNA quan aquests estan massa allunyats o mal orientats

b Lrsquoestabliment de ponts drsquohidrogen indirectes suposen una disminucioacute de la estabilitat del sistema

c Les molegravecules dlsquoaigua srsquoordenen al voltant del DNA deixant el core del nucleosoma sense solvatar

d 1 i 2 soacuten certes

e Cap de les anteriors eacutes certa

6 Senyala lales afirmacions INCORRECTAES sobre el nucleosoma

a Les histones core i la histona linker comparteixen un mateix domini estructural anomenat histone fold b El tetragravemer central del nucleosoma estagrave format per 2 histones H3 i 2 histones H4

c El domini histone fold estagrave format per 3 hegravelix alfa i 2 loops (L1 i L2)

d Els monogravemers drsquohistona es capiculen per formar els diacutemers gragravecies a interaccions hidrofogravebiques entre les hegravelix alfa i entre els loops de les histones e Les afirmacions a i d soacuten falses

7 Senyala les afirmacions CORRECTES sobre el nucleosoma

1) La sequumlegravencia drsquoaminoagravecids del domini histone fold de les histones H2A H2B H3 i H4 estagrave menys conservada que la seva estructura i plegament

2) El nucleosoma procariota estagrave format per 2 homo o heterodiacutemers i resol el problema de lrsquoempaquetament del DNA

3) Lrsquoorientacioacute de les cadenes laterals dels aminoagravecids de les histones eacutes variable segons la presegravencia o absegravencia del DNA

4) Les histones H1 soacuten les meacutes conservades evolutivament mentre que les H3 soacuten les que ho estan menys

a) 123 b) 13c) 24 d) 4

e) 1234

8 Tria la resposta correcte

1) Les histones presenten alta homologia de sequumlegravencia i per tant destructura

2) Les interaccions directes per formar el tetragravemer sestableixen entre lH3 dun diacutemer H3-H4 i lH3 de lalatre diacutemer H3-H4lsquo

3) Els dos diacutemers H2AH2B no interaccionen entre ells per formar loctagravemer

4) Els cations divalents juguen un paper fonamental ja que se situen a la regioacute C-terminal de les hegravelix alfa estabilitzant-les

a) 1 i 3 b) 2 i 4 c) 12 i 3 d)123 i 4 e)4

PREGUNTES DrsquoASSAIG NUCLEOSOMA

1- Senyala quina importancia teacute lrsquoaigua en el nucleosoma

En el nucleosoma lrsquoaigua es disposa al voltant del DNA i en lrsquoespai entre que hi ha entre el core drsquohistones i el DNA

En el nucleosoma lrsquoaigua juga un paper fonamental en lrsquoestabliment de les interaccions Histona-DNA ja que permet la interaccionar mitjanccedilant ponts drsquohidrogen de residus que es troben massa allunyats (distagravencia gt 28 Å) o que es troben mal orientats (els ponts drsquohidrogen nomeacutes es donen quan els residus estan disposats en linia recta en lrsquoespai admetent variacions de +- 35ordm) Lrsquoefecte principal que faragrave aixograve eacutes que permetragrave que la interaccioacute entre les histones i el DNA sigui sequumlegravencia independent (tot i que aixograve tambeacute es veu afavorit per altres coses) ja que permetragrave que aquesta no depengui dels residus concrets que hi hagi al DNA ni de la seva disposicioacute perquegrave podrem establir interaccions mitjanccedilant una o meacutes molegravecules drsquoaigua per tal drsquointeraccionar amb el DNA

2 Indica quina eacutes lrsquoestructura drsquoun octagravemer i digues quines proteiumlnes interaccionen entre elles per formar-lo

Lrsquooctagravemer estagrave format per dues cogravepies de cada una de les 4 histones core Es formen 2 heterodiacutemers H2A-H2B i dos heterodiacutemers H3-H4 gragravecies a interaccions hidrofogravebiques entre les hegravelix α2 i ponts H entre aa dels loops Les histones dels diacutemers interaccionen de manera capiculadaEls dos diacutemers H3-H4 srsquouneixen fortament als turns centrals del DNA formant el tetragravemer central Els altres dos diacutemers H2A-H2B interaccionen amb el tetragravemer per formar lrsquooctagravemer drsquohistones del nucleosoma El tetragravemer estagrave format per la unioacute dels 2 diacutemers H3-H4 formant una estructura del tipus 4-hegravelix-bundle Les uacuteniques histones que interaccionen directament soacuten H3-H3rsquo (les H4 queden als extrems del tetragravemer) Les interaccions que srsquoestableixen soacuten ponts H i interaccions hidrofogravebiquesLrsquooctagravemer es forma per la unioacute dels dos diacutemers H2A-H2B al tetragravemer Interaccioacute directa entre H4 i H2B mitjanccedilant ponts H i un cluster hidrofogravebic (aquest estagrave format per 3 Tyr que no interaccionen a traveacutes dels seus oxiacutegens sinoacute dels anells) Tambeacute es forma una estructura del tipus 4-hegravelix-bundleA meacutes tambeacute srsquoestableixen interaccions entre els dos diacutemers H2A-H2B

FI DE LA PRESENTACIOacutersquo

• Slide 1
• Slide 2
• CARACTERIacuteSTIQUES DEL NUCLEOSOMA
• El DNA al nucleosoma
• LOCALITZACIOacute DEL NUCLEOSOMA
• ESTRUCTURA DEL NUCLEOSOMA
• Slide 7
• Slide 8
• DINAgraveMICA DEL NUCLEOSOMA
• Slide 10
• Slide 11
• HISTONES
• CLASSIFICACIOacute SCOP
• TIPUS DrsquoHISTONES
• HISTONE FOLD
• 1KX5
• DOMINI HISTONE FOLD
• Slide 18
• Slide 19
• Slide 20
• Slide 21
• Slide 22
• Slide 23
• Slide 24
• INTERACCIONS AL NUCLEOSOMA
• TIPUS DrsquoINTERACCIONS
• TIPUS DrsquoINTERACCIONS
• INTERACCIONS HISTONA-HISTONA
• Slide 29
• Octagravemer drsquohistones (core nucleosomal)
• Slide 31
• Slide 32
• H3 i H4 interaccionen via histone fold formant un heterodiacutemer
• H2A i H2B interaccionen via histone fold formant un heterodiacutemer
• 1 INTERACCIONS HIDROFOgraveBIQUES
• Slide 36
• 3 ALTRES INTERACCIONS SECUNDAgraveRIES
• Per quegrave es formen aquests heterodiacutemers i no uns altres o homodiacutemers
• Slide 39
• Tetragravemer H3-H4H3rsquo-H4rsquo
• Slide 41
• 1 Ponts H entre H3-H3rsquo
• 2 Interaccions hidrofogravebiques entre H3-H3rsquo
• Slide 44
• Slide 45
• Tetragravemer-diacutemer interaccions H4-H2B
• Cluster hidrofogravebic
• Diacutemer-diacutemer interaccions H2A-H2BH2Arsquo
• Slide 49
• INTERACCIOacute AMB IONS
• INTERACCIONS HISTONA-DNA
• Slide 52
• IMPORTAgraveNCIA DE LrsquoAIGUA
• INTERACCIOacute PER PONTS DrsquoH
• Slide 55
• Slide 56
• Slide 57
• Slide 58
• Interaccioacute diacutemer H2AH2B -DNA
• Slide 60
• Slide 61
• Slide 62
• Slide 63
• Slide 64
• Interaccioacute H2B-DNA
• Slide 66
• Slide 67
• Interaccioacute diacutemer H3H4-DNA
• Slide 69
• Slide 70
• Slide 71
• Slide 72
• Slide 73
• Slide 74
• Slide 75
• Slide 76
• Slide 77
• Slide 78
• Slide 79
• Interaccioacute H3-DNA
• Slide 81
• Interaccioacute H4-DNA
• Slide 83
• Slide 84
• Slide 85
• Slide 86
• Slide 87
• Interaccioacute H2A-DNA
• Slide 89
• EVOLUCIOacute DE LES HISTONES
• SUPERPOSICIOacute
• Slide 92
• Slide 93
• Slide 94
• SUPERPOSICIOacute DE LES HISTONES
• Slide 96
• NUCLEOSOMA PROCARIOTA
• ALINIAMENT ESTRUCTURAL
• BIBLIOGRAFIA
• Slide 100
• Slide 102
• Slide 103
• Slide 104
• Slide 105
• Slide 106
• Slide 107
• Slide 108
• Slide 109
• FI DE LA PRESENTACIOacute

CLASSIFICACIOacute SCOP

1 Class all alpha proteins2 Fold Histone-fold3 Superfamily Histone-fold4 Family Nucleosome core histones

TIPUS DrsquoHISTONESHistones core (H2A H2B H3 i H4)

bull Importants en la compactacioacute a nucleosomabull Poden ser modificades covalent i post-

traduccionalment en general en els extrems N-terminals

bull Sequumlegravencia molt conservada evolutivament entre els eucariotes i alguns procariotes

bull Plegament de C-term molt similar entre les histones core

bull Cua N-terminal meacutes variable i desestructurada que protueix meacutes enllagrave de superhegravelix DNA per contactar amb molegravecules veiumlnes

Histona linker (H1)

HISTONE FOLD

1KX5

bull Tegravecnica cristalmiddotlografia de raigs Xbull Resolucioacute 19 Aringbull Espegravecie Xenopus laevis

DOMINI HISTONE FOLD

Motiu estructural ~65aa amb 3 hegravelix

H3 LLIRKLPFQRLVREIAQDFKTDLRFQSSAVMALQEASEAYLVALFEDTNLCAIHAKRVTIMPKDIQLARRIRG

H4 QGITKPAIRRLARRGG----V-KRISGLIYEETRGVLKVFLENVIRDAVTYTEHAKRKTVTAMDVVYALKRQG

H2A LQFPVGRVHRLLRKGN--Y-A-ERVGAGAPVYLAAVLEYLTAEILELAGNAARDNKKTRIIPRHLQLAVRNDE

H2B ------SYAIYVYKVLKQVHPDTGISSKAMSIMNSFVNDVFERIAGEASRLAHYNKRSTITSREIQTAVRLLL

H3 LLIRKLPFQRLVREIAQDFKTDLRFQSSAVMALQEASEAYLVALFEDTNLCAIHAKRVTIMPKDIQLARRIRG

H4 QGITKPAIRRLARRGG----V-KRISGLIYEETRGVLKVFLENVIRDAVTYTEHAKRKTVTAMDVVYALKRQG

H2A LQFPVGRVHRLLRKGN--Y-A-ERVGAGAPVYLAAVLEYLTAEILELAGNAARDNKKTRIIPRHLQLAVRNDE

H2B ------SYAIYVYKVLKQVHPDTGISSKAMSIMNSFVNDVFERIAGEASRLAHYNKRSTITSREIQTAVRLLL

N-termhegravelix alfa curta (α1)

+ girfulla beta + loop L1

+ hegravelix alfa llarga (α2)

+girfulla beta + loop L2

+ hegravelix alfa curta (α3)

C-term

H2B

H2A

H4

H3

Pes molecular 13960 kDa

Nuacutemero drsquoaa 129

Lys+Arg 13 Lys

13 Arg

Histona H2A

202

3 HEgraveLIX

Histona H2B

Pes molecular 13774 kDa

Nuacutemero drsquoaa 125

Lys+Arg 20 Lys

8 Arg224

3+1 HEgraveLIX

αC

Histona H3

Pes molecular 1527 kDa

Nuacutemero drsquoaa 135

Lys+Arg 13 Lys

18 Arg229

3+1 HEgraveLIX

αN

Histona H4

Pes molecular 11236 kDa

Nuacutemero drsquoaa 102

Lys+Arg 11 Lys

14 Arg245

3 HEgraveLIX

Exemple D85R78 de la H4Srsquoestableix un

doble pont H

Establiment de ponts H entre residus drsquouna histona

Arg78

Asp85

277 Aring

H2B

Glu83 interacciona amb fosfat de DNA

Glu90

Arg83

INTERACCIONS AL NUCLEOSOMA

DirectesIndirectes

Ponts drsquohidroge

n amb lrsquoH2O

Ponts drsquohidroge

n

Interaccions

iograveniques

Interaccions van

der Waals

Interaccions

hidrofogravebiques

Electroestagravetica

Van der Waals

TIPUS DrsquoINTERACCIONS

ab

bael

r

qqE

4

1 Energia 100-150 kcalmol

Distagravencia Fins 10-15Aring

r

baC

r

baCE

abab

ab 12

12

6

6

Energia 1-2 kcalmol

Distagravencia 4-5Aring

TIPUS DrsquoINTERACCIONS Ponts drsquohidrogenbull Impliquen la interaccioacute drsquoun agravetom donador

(electropositiu) i un aceptor (electronegatiu) drsquohidrogen

bull Enllaccedil 85 iogravenic i 15 covalentbull Energia 1- 45 kcalmolbull Distagravencia 28 Aring

EFECTE COLmiddotLABORATIU

Interaccions hidrofogravebiquesbull No soacuten una interaccioacute progravepiament ditabull Associacioacute drsquoagravetoms hidrofogravebics en un ambient

hidrofiacutelic la estabilitat del sistema ( molegravecules de solvent lliure)

INTERACCIONS HISTONA-HISTONA

bull Anagravelisis biofiacutesics cross-linking i modelatge Anagravelisis biofiacutesics cross-linking i modelatge molecularmolecular tetragravemer H3-H4 teacute paper central en lrsquoorganitzacioacute del nucleosoma ja que srsquouneixen fortament als turns centrals del DNA H2A-H2B interaccionen amb les dues cares del tetragravemer i llavors amb DNA

bull CristalmiddotlografiaCristalmiddotlografia histones core interaccionen entre elles de manera selectiva

Extrem N-term teacute paper important en interaccioacute prot-prot de fora nucleosoma

bull H1 interacciona amb H2

Octagravemer drsquohistones (core nucleosomal)

H3-H4

H3rsquo-H4rsquo

H2A-H2B

H2Arsquo-H2Brsquo

Tetragravemer

Diacutemer

Diacutemer

Octagravemer

ELS DIacuteMERSH2A-H2B

H3-H4

TIPUS DrsquoINTERACCIONS

1 Entre les hegravelix α 2 interaccions hidrofogravebiques

2 Entre els loops ponts drsquohidrogen

3 Altres interaccions

H3 i H4 interaccionen via histone fold formant un

heterodiacutemer

H4

H3

H2A i H2B interaccionen via histone fold formant un

heterodiacutemer

H2B

H2A

1 INTERACCIONS HIDROFOgraveBIQUES

H2A leu51 val54 leu55 leu58 thr59 ile62 leu63

H2B ala71 ile70 phe67 val66 val63 phe62 met59

H2A

H2B

2 INTERACCIONS PONT H entre L1 drsquouna histona i L2 de lrsquoaltra

L2

L1

L1

L2

H2B

H2A

Ser52

Ile78348Aring

3 ALTRES INTERACCIONS SECUNDAgraveRIES

H3-H4 H2A-H2B

Ile62

Ile29 Tyr39

Per quegrave es formen aquests heterodiacutemers i no uns altres o homodiacutemers

bull Empaquetament complementarindash diferegravencies en la

interaccioacute de hegravelix αndash diferegravencies de les seves

extensions N-terminals ndash diferegravencies dels loops L1-

L2

EL TETRAgraveMER

Tetragravemer H3-H4H3rsquo-H4rsquo

H4rsquoH4

H3 H3rsquo

TIPUS DrsquoINTERACCIONS

bull Les interaccions entre els dos diacutemers H3-H4 per formar el tetragravemer es formen entre les histones H3-H3rsquo mitjanccedilant un 4-hegravelix bundle

bull Interaccions1 Ponts H2 Hidrofogravebiques

1 Ponts H entre H3-H3rsquo

His133

His133

Asp123

Asp123

2 Interaccions hidrofogravebiques entre H3-H3rsquo

Residus hidrofogravebics

LrsquoOCTAgraveMER INTERACCIONS

TETRAgraveMERS-DIacuteMERS

Interaccioacute entre diacutemers H2A-H2BH4-H3

H2A-H2B

H3-H4

H2B

H4

Tetragravemer-diacutemer interaccions H4-H2B

H2B H4

Cluster hidrofogravebic

Ponts H

H2B

H4

Glu90

His75

Glu73Arg92

H2B

H4

Tyr80 Tyr72

Tyr88

Diacutemer-diacutemer interaccions H2A-H2BH2Arsquo

Asn38

His79

Glu41

32 Aring 28 Aring

bull Es formen interaccions mitjanccedilant els dominis histone-fold per formar els diacutemers

bull Es formen 3 4-hegravelix-bundlendash 1 associacioacute H3rsquo-H3 per formar tetragravemer

bull Ponts H bull Enllaccedilos hidrofogravebics

ndash 2 associacions H2B-H4 per formar octagravemer bull Ponts H bull Cluster hidrofogravebic

RESUM

INTERACCIOacute AMB IONS

bull Gran importagravencia dels cations divalents

bull Llocs drsquounioacute especiacutefics a ions com el Mg2+ Na+Mn2+ i el Cl-

bull Poden coordinar-se amb molegravecules drsquoaigua

INTERACCIONS HISTONA-DNA

INTERACCIONS HISTONA-DNA

bull Les interaccions histona-DNA es donen en aquelles regions en que el solc menor queda encarat a la part interior (SHL)

bull Impliquen principalmentndash LYS i ARG de les histones ndash Fosfats del DNA

INDEPENDEgraveNCIA DE LA SEQUumlEgraveNCIA DE DNA

bull Els residus implicats en les interaccions formen part majoritagraveriament dels loops L1 i L2 la hegravelix N-terminal i la cua N-termianl de les histones

IMPORTAgraveNCIA DE LrsquoAIGUAHIDRATACIOacute

bull Paper clau en lrsquoestabliment de les interaccions histona-DNA Lrsquoaigua es troba andash Solc menor del DNA (ldquoespines de hidratacioacuterdquo)ndash Grups fosfat del DNAndash Entre histones i DNA ndashdistagravencia lt35Aringndash

bull Serveixen drsquoenllaccedil per formar els ponts drsquohidrogen entre histona i DNA

bull Gran importagravencia en la dinagravemica i estabilitat del nucleosoma Permet interaccioacute sequumlegravencia-independent

INTERACCIOacute PER PONTS DrsquoH

INTERACCIOacute DIRECTEbull 116 ponts drsquohidrogen directes histona-DNA

INTERACCIOacute INDIRECTEbull 121 molegravecules drsquoH2O intervenen en les

interaccions histona-DNAndash 358 interaccions per ponts drsquohidrogen (3 per

molegravecula)bull actuaragrave tant de donador com drsquoacceptor de

ponts drsquohidrogen bull actuaran drsquoaiguumles drsquoassistegravencia o aiguumles

facilitadores

AUGMENT DE LrsquoENTROPIA DEL SISTEMA

Interaccions directes involucrades principalment les ARG i LYS per cagraverrega positiva que presenten

Pont drsquohidrogen establert en una distagravencia de 287Aring

Exemple

Arg36 (H4) + grup fosfat del DNA

Lys122 (H3) grup fosfat DNA

Distagravencia 678Aring

No eacutes possible establir un pont drsquohidrogen directe

SOLUCIOacute H2O

facilitadora

Interaccions indirectes

H2O 2762 facilita la formacioacute del pont drsquohidrogen entre la lisina 122 de la H3 i el grup fosfat del DNA

Per dues molegravecules que hi intervenen (DNA i histona) srsquoalliberen dues molegravecules drsquoaigua

Per alliberar les mateixes dues molegravecules drsquoaigua cal la participacioacute de tres grups (DNA histona i molegravecula drsquoaigua fent de pont)

Interaccioacute diacutemer H2AH2B -DNA

Interaccioacute H2A-DNA

grup NH2 -R- Arg35 (H2A) grup fosfat timina 39

Distagravencia 265Aring

Tipus pont drsquohidrogen (distagravencia ograveptima i orientacioacute en liacutenia recte de lrsquohidrogen del grup NH2 respecte lrsquooxigen del grup fosfat)

COOH

H3N+ C H

CH2

CH2

CH2

NH

C

NH2 NH2

Arginina

+

R

grup NH2 -R- Arg42 (H2A) grup fosfat guanina ndash35

Distagravencia 494AringTipus interaccioacute electrostagravetica

Distagravencia 498AringTipus interaccioacute electrostagravetica

grup fosfat timina 54

grup NH2 -R- Arg77(H2A)

grup NH2 -R- Arg35 (H2A) grup fosfat timina 39

Distagravencia 265Aring

Tipus pont drsquohidrogen (distagravencia ograveptima i orientacioacute en liacutenia recte de lrsquohidrogen del grup NH2 respecte lrsquooxigen del grup fosfat)

COOH

H3N+ C H

CH2

CH2

CH2

NH

C

NH2 NH2

Arginina

+

R

Interaccioacute H2B-DNA

grup NH2 -R- Arg83 (H2B) grup fosfat adenina ndash33

Distagravencia 342AringTipus interaccioacute electrostagravetica

grup OH -R- Thr85 (H2B) grup fosfat guanina ndash34

Distagravencia 300AringTipus pont drsquohidrogen

Treonina

Hidrogen lagravebil del grup alcohol

COOH

H3N+ C H

CH

OH CH3R

Interaccioacute diacutemer H3H4-DNA

Interaccioacute entre N de LYS77 H4 i O2P de A-33

Distagravencia 433Aring

Tipus electroestagravetica

448 Aring

Interaccioacute entre N de LYS115 H3 i O2P de A-33

Distagravencia 507Aring

Tipus electroestagravetica

574 Aring

261 Aring

Interaccioacute entre OH- THR30 H3 i O1P A13 a traveacutes de H2Obull THR - H2O

Distagravencia250 AringTipus pont drsquoH

bull H2O ndash O1P Distagravencia290 AringTipus pont drsquoH

Interaccioacute entre NH3+ de

ARG83 H3 i O1P de G27 Distagravencia 574AringTipus electroestagravetica

Interaccioacute entre OH- THR80 H4 i O1P C28

Distagravencia261Aring

Tipus pont drsquoH25 Aring

29 Aring

275 Aring

420 Aring

278 Aring

Interaccioacute entre NH3+ de

ARG45 H4 i O1P de T7

Distagravencia 510Aring

Tipus electroestagravetica

Interaccioacute OH- de THR118 H3 i O1P de G31

Distagravencia 275Aring

Tipus pont drsquohidrogen

Interaccioacute entre OH- de THR118 H3 NH3

+ ARG45 H4

Distagravencia 278Aring

Tipus pont drsquohidrogen

Interaccioacute entre CH3 de LEU65 H3 i CH3 de T

Distagravencia 414Aring

Tipus hidrofogravebica

414 Aring

Lisina 77 (H4) interaccioacute amb el grup fosfat a una distagravencia de 433Aring

H3-H4DNA

H2A-H2BDNA

Lisina 74 (H2A) tambeacute hauria drsquointeraccionar

Distagravencia 714Aring

No srsquoestableix una interaccioacute aparent

Problema de la literatura O problema de la cristalografia

Hipogravetesi

bull Estudiat en un temps diferent la distagravencia entre la LISINA i el GRUP FOSFAT del DNA permetria la interaccioacute electrostagravetica

Premisa

bull El nucleosoma eacutes un sistema en moviment

bull La cristalografia no ens permet considerar-lo com a tal (ldquofoto estagraveticardquo)

PDB 1P3I Crystallographic Studies Of Nucleosome Core Particles Containing Histone Sin Mutant (resolucioacute 230Aring)

PDB 1P3I

COOH

H3N+ C H

CH2

CH2

CH2

NH3+

Distagravencia 353AringTipus interaccioacute electrostagravetica

R

grup NH3+ Lys1075 grup fosfat adenina 133

Hipogravetesi

bull Estudiat en un temps diferent la distagravencia entre la LISINA i el GRUP FOSFAT del DNA permetria la interaccioacute electrostagravetica

Premisa

bull El nucleosoma eacutes un sistema en moviment

bull La cristalmiddotlografia no ens permet considerar-lo com a tal (ldquofoto estagraveticardquo)

CONCLUSIOacute AL TROBAR UN SEGON PDB A ON SIacute QUE ES MANTEacute LA INTERACCIOacute CONCLUIumlM QUE EacuteS IMPORTANT TAL I COM HAVIacuteEM TROBAT TOT I QUE EN EL NOSTRE MODEL NO HO PUGUEM OBSERVAR

Interaccioacute H3-DNA

Interaccioacute H4-DNA

SHL ndash15

SHL +15

233 Aring

271 Aring

508 Aring

6831 Aring

SHL ndash15

SHL +15

R63 H3 O1P T17J

D24 H4 O1P A-13J

R63 H3

O1P C-14J

D24 H4

O1P T18I

SHL ndash15 SHL +15

Interaccioacute H2B-DNA

Interaccioacute H2A-DNA

Cua C-terminal de H2A

No interaccioacute amb DNA del nucleosoma

Interaccioacute amb H1

Interaccioacute cua N-terminal H2A amb el nucleosoma

Interaccions electroestagravetiques

LYS i ARG amb OP DNA

EVOLUCIOacute DE LES HISTONES

SUPERPOSICIOacuteSTAMP

ClustalW HMMER

STAMP STAMP

LOW SCORES

Alineament STAMP (H4 H2A H2B)

Alinear H3 manualment

STAMP

SUPERPOSICIOacute DE LES HISTONES

H2A At

H2A Dm

H2A Ce

H2A HsH2A Xl

H4 HsH4 Ce

H4 Dm

H4 AtH4 Xl

Mfervidus1

Mfervidus2

H3 CeH3 Hs

H3 XlH3 Dm

H2B At

H2B Hs

H2B Xl

H2B CeH2B Dm

H1 At

H1 CeH1 Dm

H1 Hs

H1 Xl

H5 Ggallus

NUCLEOSOMA PROCARIOTA

bull Mateixa funcioacute a eucariotes i procariotes resoldre el problema de lrsquoempaquetament del DNA

bull Nucleosoma arquea tetragravemer + ~80pb DNAbull 2 tipus drsquohistona amb sequumlegravencia i estructura

conservada bull Formen diacutemers perograve no especiacutefics homo i

heterodiacutemers

bull Histones arquees meacutes petites (nomeacutes histone fold)

CLUSTAL W(160) multiple sequence alignment

1A7W --------------------------MELPIAPIGRIIKDAGAERVSDDARI-TLAKILE 1HTA -------------------------MGELPIAPIGRIIKNAGAERVSDDARI-ALAKVLE 1kx5B SGRGKGGKGLGKGGAKRHRKVLRDNIQGITKPAIRRLARRGGVKRISGLIYEETRGVLKV 1A7W EMGRDIASEAIKLARHAGRKTIKAEDIELAVRRFK---------- 1HTA EMGEEIASEAVKLAKHAGRKTIKAEDIELARKMF-----------1kx5B FLENVIRDAVTYTEHA-KRKT--VTAMDVVYALKRQGRTLYGFGG

No Domain1 Domain2 Sc RMS Len1 Len2 Align NFit Eq Secs I S P(m)

Pair 1 1A7W 1HTA 934 059 68 68 67 67 66 0 8485 10000 736e-46 Pair 2 1A7W 1kx5B 567 152 68 102 68 67 65 0 2462 10000 000037

Pair 3 1HTA 1kx5B 574 131 68 102 68 65 64 0 2969 10000 761e-06

ALINIAMENT ESTRUCTURAL

BIBLIOGRAFIALlibresbull Wolfe A Chromatin (Structure amp Function) Academic Press 2a edicioacute (1995)bull Calladine Understanding DNA Acdameic Pressbull Sinden DNA Structure and Function Academic PressArticlesbull Curt A Davey et al Solvent mediated interactions in the structura of the

nucleosome core particle at 19 Aring resolution J Mol Biol 319 p1097-1113 (2002)

bull Luger et al Crystal structure of the nucleosome core particle at 28 Aring resolution Nature 389 p251-260 (1997)

bull Flaus A Et al Mechanisms for nucleosome mobilisation Biopolymers 68 p463-578 (2003)

bull Richmond T et al The structure of DNA in the nucleosome core Nature 423 p145-150 (2003)

bull Protacio RU et al Effects of Histone Tail Domains on the Rate of Transcriptional Elongation throught a Nucleosome Mol Cell Biol Vol 20 n 23 p8866-8878

Websbull httpwwwciencianetVerArticuloHistonaidArticulo=dsfjuhh7hqjeub9z1f58vkbull httpwwwbiosciohio-stateedu~microbioArchaealhistonesbull httpwwwweb-bookscomMoBioFreeCh3D1htmbull httpwwwbmbpsueducoursesbmb4004_9_active_cromatinpd

Bases de dadesbull SCOPbull PDBbull National Human Genome Research Institute (Histone Sequence Database)

Programesbull STAMPbull ClustalWbull HMMERbull Rasmol

1 Sobre lrsquoestructura del nucleosoma digues quines afirmacions soacuten certes

1) Serveix per resoldre el problema de compactacioacute del DNA

2) Les regions exograveniques del DNA acostumen a estar a les zones linker per aixiacute estar meacutes accesibles als factors de transcripcioacute

3) Les histones srsquouneixen al DNA de forma sequumlegravencia no-depenent

4) Eacutes un sistema molt poc dinagravemic per permetre lrsquoestabilitat dels cromosomas metafagravesics

a 123

b 24

c 13

d 4

e 1234

2 Sobre els components del nucleosoma sabem que

a) Les histones del core estan molt ben conservades mentre que la H1 no

b) El DNA srsquoenrotlla formant 176 voltes al voltant de les histones del nucli que correspon a uns 146pb

c) Les dues anteriors

d) LrsquoH1 estabilitza el nucleosoma i organitza el DNA linker

e) Totes les anteriors

3 Sobre les histones digues quina opcioacute eacutes falsa

a) Soacuten proteiumlnes globulars bagravesiques molt riques en Arg i Lys

b) Les histones desacetilades tenen molt baixa afinitat pel DNA i premetran la transcripcioacute gegravenica

c) Trobem dos tipus drsquohistones totes de baix per molecular

d) Apareixen en lrsquoSCOP com a all alpha protein amb dominis histone fold

e) Srsquoorganitzen en un octagravemer format per un tetragravemer 2(H3-H4) i dos diacutemers (H2A-H2B)

4 En relacioacute a les interaccions entre les histones i el DNA digues quinaes de les seguumlents afirmacions eacutessoacuten falsaes

1) La interaccioacute entre les histones i el DNA es sequumlegravencia depenent

2) Les treonines interaccionen mitjanccedilant ponts drsquohidrogen realitzats amb el grup alcohol de la cadena lateral

3) Les interaccions srsquoestableixen principalment entre residus bagravesics de la hegravelix C-terminal el loop L1 i el loop L2 de les histones i els fosfats del DNA

4) Les interaccions srsquoestableixen principalment entre residus bagravesics de la hegravelix N-terminal el loop L1 i el loop L2 de les histones i els fosfats del DNA

a 1 2 i 3

b 1 i 3

c 2 i 4

d 4

e 1 2 3 i 4

5 En lrsquoestabliment de les interaccions Histona-DNA digues quina de les seguumlents afirmacions eacutes CERTA en relacioacute amb el paper de lrsquoaigua

a Lrsquoaigua facilita les interaccions entre les proteiumlnes i el DNA permetent la interaccioacute per ponts drsquohidrogen entre residus de les histones i del DNA quan aquests estan massa allunyats o mal orientats

b Lrsquoestabliment de ponts drsquohidrogen indirectes suposen una disminucioacute de la estabilitat del sistema

c Les molegravecules dlsquoaigua srsquoordenen al voltant del DNA deixant el core del nucleosoma sense solvatar

d 1 i 2 soacuten certes

e Cap de les anteriors eacutes certa

6 Senyala lales afirmacions INCORRECTAES sobre el nucleosoma

a Les histones core i la histona linker comparteixen un mateix domini estructural anomenat histone fold b El tetragravemer central del nucleosoma estagrave format per 2 histones H3 i 2 histones H4

c El domini histone fold estagrave format per 3 hegravelix alfa i 2 loops (L1 i L2)

d Els monogravemers drsquohistona es capiculen per formar els diacutemers gragravecies a interaccions hidrofogravebiques entre les hegravelix alfa i entre els loops de les histones e Les afirmacions a i d soacuten falses

7 Senyala les afirmacions CORRECTES sobre el nucleosoma

1) La sequumlegravencia drsquoaminoagravecids del domini histone fold de les histones H2A H2B H3 i H4 estagrave menys conservada que la seva estructura i plegament

2) El nucleosoma procariota estagrave format per 2 homo o heterodiacutemers i resol el problema de lrsquoempaquetament del DNA

3) Lrsquoorientacioacute de les cadenes laterals dels aminoagravecids de les histones eacutes variable segons la presegravencia o absegravencia del DNA

4) Les histones H1 soacuten les meacutes conservades evolutivament mentre que les H3 soacuten les que ho estan menys

a) 123 b) 13c) 24 d) 4

e) 1234

8 Tria la resposta correcte

1) Les histones presenten alta homologia de sequumlegravencia i per tant destructura

2) Les interaccions directes per formar el tetragravemer sestableixen entre lH3 dun diacutemer H3-H4 i lH3 de lalatre diacutemer H3-H4lsquo

3) Els dos diacutemers H2AH2B no interaccionen entre ells per formar loctagravemer

4) Els cations divalents juguen un paper fonamental ja que se situen a la regioacute C-terminal de les hegravelix alfa estabilitzant-les

a) 1 i 3 b) 2 i 4 c) 12 i 3 d)123 i 4 e)4

PREGUNTES DrsquoASSAIG NUCLEOSOMA

1- Senyala quina importancia teacute lrsquoaigua en el nucleosoma

En el nucleosoma lrsquoaigua es disposa al voltant del DNA i en lrsquoespai entre que hi ha entre el core drsquohistones i el DNA

En el nucleosoma lrsquoaigua juga un paper fonamental en lrsquoestabliment de les interaccions Histona-DNA ja que permet la interaccionar mitjanccedilant ponts drsquohidrogen de residus que es troben massa allunyats (distagravencia gt 28 Å) o que es troben mal orientats (els ponts drsquohidrogen nomeacutes es donen quan els residus estan disposats en linia recta en lrsquoespai admetent variacions de +- 35ordm) Lrsquoefecte principal que faragrave aixograve eacutes que permetragrave que la interaccioacute entre les histones i el DNA sigui sequumlegravencia independent (tot i que aixograve tambeacute es veu afavorit per altres coses) ja que permetragrave que aquesta no depengui dels residus concrets que hi hagi al DNA ni de la seva disposicioacute perquegrave podrem establir interaccions mitjanccedilant una o meacutes molegravecules drsquoaigua per tal drsquointeraccionar amb el DNA

2 Indica quina eacutes lrsquoestructura drsquoun octagravemer i digues quines proteiumlnes interaccionen entre elles per formar-lo

Lrsquooctagravemer estagrave format per dues cogravepies de cada una de les 4 histones core Es formen 2 heterodiacutemers H2A-H2B i dos heterodiacutemers H3-H4 gragravecies a interaccions hidrofogravebiques entre les hegravelix α2 i ponts H entre aa dels loops Les histones dels diacutemers interaccionen de manera capiculadaEls dos diacutemers H3-H4 srsquouneixen fortament als turns centrals del DNA formant el tetragravemer central Els altres dos diacutemers H2A-H2B interaccionen amb el tetragravemer per formar lrsquooctagravemer drsquohistones del nucleosoma El tetragravemer estagrave format per la unioacute dels 2 diacutemers H3-H4 formant una estructura del tipus 4-hegravelix-bundle Les uacuteniques histones que interaccionen directament soacuten H3-H3rsquo (les H4 queden als extrems del tetragravemer) Les interaccions que srsquoestableixen soacuten ponts H i interaccions hidrofogravebiquesLrsquooctagravemer es forma per la unioacute dels dos diacutemers H2A-H2B al tetragravemer Interaccioacute directa entre H4 i H2B mitjanccedilant ponts H i un cluster hidrofogravebic (aquest estagrave format per 3 Tyr que no interaccionen a traveacutes dels seus oxiacutegens sinoacute dels anells) Tambeacute es forma una estructura del tipus 4-hegravelix-bundleA meacutes tambeacute srsquoestableixen interaccions entre els dos diacutemers H2A-H2B

FI DE LA PRESENTACIOacutersquo

• Slide 1
• Slide 2
• CARACTERIacuteSTIQUES DEL NUCLEOSOMA
• El DNA al nucleosoma
• LOCALITZACIOacute DEL NUCLEOSOMA
• ESTRUCTURA DEL NUCLEOSOMA
• Slide 7
• Slide 8
• DINAgraveMICA DEL NUCLEOSOMA
• Slide 10
• Slide 11
• HISTONES
• CLASSIFICACIOacute SCOP
• TIPUS DrsquoHISTONES
• HISTONE FOLD
• 1KX5
• DOMINI HISTONE FOLD
• Slide 18
• Slide 19
• Slide 20
• Slide 21
• Slide 22
• Slide 23
• Slide 24
• INTERACCIONS AL NUCLEOSOMA
• TIPUS DrsquoINTERACCIONS
• TIPUS DrsquoINTERACCIONS
• INTERACCIONS HISTONA-HISTONA
• Slide 29
• Octagravemer drsquohistones (core nucleosomal)
• Slide 31
• Slide 32
• H3 i H4 interaccionen via histone fold formant un heterodiacutemer
• H2A i H2B interaccionen via histone fold formant un heterodiacutemer
• 1 INTERACCIONS HIDROFOgraveBIQUES
• Slide 36
• 3 ALTRES INTERACCIONS SECUNDAgraveRIES
• Per quegrave es formen aquests heterodiacutemers i no uns altres o homodiacutemers
• Slide 39
• Tetragravemer H3-H4H3rsquo-H4rsquo
• Slide 41
• 1 Ponts H entre H3-H3rsquo
• 2 Interaccions hidrofogravebiques entre H3-H3rsquo
• Slide 44
• Slide 45
• Tetragravemer-diacutemer interaccions H4-H2B
• Cluster hidrofogravebic
• Diacutemer-diacutemer interaccions H2A-H2BH2Arsquo
• Slide 49
• INTERACCIOacute AMB IONS
• INTERACCIONS HISTONA-DNA
• Slide 52
• IMPORTAgraveNCIA DE LrsquoAIGUA
• INTERACCIOacute PER PONTS DrsquoH
• Slide 55
• Slide 56
• Slide 57
• Slide 58
• Interaccioacute diacutemer H2AH2B -DNA
• Slide 60
• Slide 61
• Slide 62
• Slide 63
• Slide 64
• Interaccioacute H2B-DNA
• Slide 66
• Slide 67
• Interaccioacute diacutemer H3H4-DNA
• Slide 69
• Slide 70
• Slide 71
• Slide 72
• Slide 73
• Slide 74
• Slide 75
• Slide 76
• Slide 77
• Slide 78
• Slide 79
• Interaccioacute H3-DNA
• Slide 81
• Interaccioacute H4-DNA
• Slide 83
• Slide 84
• Slide 85
• Slide 86
• Slide 87
• Interaccioacute H2A-DNA
• Slide 89
• EVOLUCIOacute DE LES HISTONES
• SUPERPOSICIOacute
• Slide 92
• Slide 93
• Slide 94
• SUPERPOSICIOacute DE LES HISTONES
• Slide 96
• NUCLEOSOMA PROCARIOTA
• ALINIAMENT ESTRUCTURAL
• BIBLIOGRAFIA
• Slide 100
• Slide 102
• Slide 103
• Slide 104
• Slide 105
• Slide 106
• Slide 107
• Slide 108
• Slide 109
• FI DE LA PRESENTACIOacute

TIPUS DrsquoHISTONESHistones core (H2A H2B H3 i H4)

bull Importants en la compactacioacute a nucleosomabull Poden ser modificades covalent i post-

traduccionalment en general en els extrems N-terminals

bull Sequumlegravencia molt conservada evolutivament entre els eucariotes i alguns procariotes

bull Plegament de C-term molt similar entre les histones core

bull Cua N-terminal meacutes variable i desestructurada que protueix meacutes enllagrave de superhegravelix DNA per contactar amb molegravecules veiumlnes

Histona linker (H1)

HISTONE FOLD

1KX5

bull Tegravecnica cristalmiddotlografia de raigs Xbull Resolucioacute 19 Aringbull Espegravecie Xenopus laevis

DOMINI HISTONE FOLD

Motiu estructural ~65aa amb 3 hegravelix

H3 LLIRKLPFQRLVREIAQDFKTDLRFQSSAVMALQEASEAYLVALFEDTNLCAIHAKRVTIMPKDIQLARRIRG

H4 QGITKPAIRRLARRGG----V-KRISGLIYEETRGVLKVFLENVIRDAVTYTEHAKRKTVTAMDVVYALKRQG

H2A LQFPVGRVHRLLRKGN--Y-A-ERVGAGAPVYLAAVLEYLTAEILELAGNAARDNKKTRIIPRHLQLAVRNDE

H2B ------SYAIYVYKVLKQVHPDTGISSKAMSIMNSFVNDVFERIAGEASRLAHYNKRSTITSREIQTAVRLLL

H3 LLIRKLPFQRLVREIAQDFKTDLRFQSSAVMALQEASEAYLVALFEDTNLCAIHAKRVTIMPKDIQLARRIRG

H4 QGITKPAIRRLARRGG----V-KRISGLIYEETRGVLKVFLENVIRDAVTYTEHAKRKTVTAMDVVYALKRQG

H2A LQFPVGRVHRLLRKGN--Y-A-ERVGAGAPVYLAAVLEYLTAEILELAGNAARDNKKTRIIPRHLQLAVRNDE

H2B ------SYAIYVYKVLKQVHPDTGISSKAMSIMNSFVNDVFERIAGEASRLAHYNKRSTITSREIQTAVRLLL

N-termhegravelix alfa curta (α1)

+ girfulla beta + loop L1

+ hegravelix alfa llarga (α2)

+girfulla beta + loop L2

+ hegravelix alfa curta (α3)

C-term

H2B

H2A

H4

H3

Pes molecular 13960 kDa

Nuacutemero drsquoaa 129

Lys+Arg 13 Lys

13 Arg

Histona H2A

202

3 HEgraveLIX

Histona H2B

Pes molecular 13774 kDa

Nuacutemero drsquoaa 125

Lys+Arg 20 Lys

8 Arg224

3+1 HEgraveLIX

αC

Histona H3

Pes molecular 1527 kDa

Nuacutemero drsquoaa 135

Lys+Arg 13 Lys

18 Arg229

3+1 HEgraveLIX

αN

Histona H4

Pes molecular 11236 kDa

Nuacutemero drsquoaa 102

Lys+Arg 11 Lys

14 Arg245

3 HEgraveLIX

Exemple D85R78 de la H4Srsquoestableix un

doble pont H

Establiment de ponts H entre residus drsquouna histona

Arg78

Asp85

277 Aring

H2B

Glu83 interacciona amb fosfat de DNA

Glu90

Arg83

INTERACCIONS AL NUCLEOSOMA

DirectesIndirectes

Ponts drsquohidroge

n amb lrsquoH2O

Ponts drsquohidroge

n

Interaccions

iograveniques

Interaccions van

der Waals

Interaccions

hidrofogravebiques

Electroestagravetica

Van der Waals

TIPUS DrsquoINTERACCIONS

ab

bael

r

qqE

4

1 Energia 100-150 kcalmol

Distagravencia Fins 10-15Aring

r

baC

r

baCE

abab

ab 12

12

6

6

Energia 1-2 kcalmol

Distagravencia 4-5Aring

TIPUS DrsquoINTERACCIONS Ponts drsquohidrogenbull Impliquen la interaccioacute drsquoun agravetom donador

(electropositiu) i un aceptor (electronegatiu) drsquohidrogen

bull Enllaccedil 85 iogravenic i 15 covalentbull Energia 1- 45 kcalmolbull Distagravencia 28 Aring

EFECTE COLmiddotLABORATIU

Interaccions hidrofogravebiquesbull No soacuten una interaccioacute progravepiament ditabull Associacioacute drsquoagravetoms hidrofogravebics en un ambient

hidrofiacutelic la estabilitat del sistema ( molegravecules de solvent lliure)

INTERACCIONS HISTONA-HISTONA

bull Anagravelisis biofiacutesics cross-linking i modelatge Anagravelisis biofiacutesics cross-linking i modelatge molecularmolecular tetragravemer H3-H4 teacute paper central en lrsquoorganitzacioacute del nucleosoma ja que srsquouneixen fortament als turns centrals del DNA H2A-H2B interaccionen amb les dues cares del tetragravemer i llavors amb DNA

bull CristalmiddotlografiaCristalmiddotlografia histones core interaccionen entre elles de manera selectiva

Extrem N-term teacute paper important en interaccioacute prot-prot de fora nucleosoma

bull H1 interacciona amb H2

Octagravemer drsquohistones (core nucleosomal)

H3-H4

H3rsquo-H4rsquo

H2A-H2B

H2Arsquo-H2Brsquo

Tetragravemer

Diacutemer

Diacutemer

Octagravemer

ELS DIacuteMERSH2A-H2B

H3-H4

TIPUS DrsquoINTERACCIONS

1 Entre les hegravelix α 2 interaccions hidrofogravebiques

2 Entre els loops ponts drsquohidrogen

3 Altres interaccions

H3 i H4 interaccionen via histone fold formant un

heterodiacutemer

H4

H3

H2A i H2B interaccionen via histone fold formant un

heterodiacutemer

H2B

H2A

1 INTERACCIONS HIDROFOgraveBIQUES

H2A leu51 val54 leu55 leu58 thr59 ile62 leu63

H2B ala71 ile70 phe67 val66 val63 phe62 met59

H2A

H2B

2 INTERACCIONS PONT H entre L1 drsquouna histona i L2 de lrsquoaltra

L2

L1

L1

L2

H2B

H2A

Ser52

Ile78348Aring

3 ALTRES INTERACCIONS SECUNDAgraveRIES

H3-H4 H2A-H2B

Ile62

Ile29 Tyr39

Per quegrave es formen aquests heterodiacutemers i no uns altres o homodiacutemers

bull Empaquetament complementarindash diferegravencies en la

interaccioacute de hegravelix αndash diferegravencies de les seves

extensions N-terminals ndash diferegravencies dels loops L1-

L2

EL TETRAgraveMER

Tetragravemer H3-H4H3rsquo-H4rsquo

H4rsquoH4

H3 H3rsquo

TIPUS DrsquoINTERACCIONS

bull Les interaccions entre els dos diacutemers H3-H4 per formar el tetragravemer es formen entre les histones H3-H3rsquo mitjanccedilant un 4-hegravelix bundle

bull Interaccions1 Ponts H2 Hidrofogravebiques

1 Ponts H entre H3-H3rsquo

His133

His133

Asp123

Asp123

2 Interaccions hidrofogravebiques entre H3-H3rsquo

Residus hidrofogravebics

LrsquoOCTAgraveMER INTERACCIONS

TETRAgraveMERS-DIacuteMERS

Interaccioacute entre diacutemers H2A-H2BH4-H3

H2A-H2B

H3-H4

H2B

H4

Tetragravemer-diacutemer interaccions H4-H2B

H2B H4

Cluster hidrofogravebic

Ponts H

H2B

H4

Glu90

His75

Glu73Arg92

H2B

H4

Tyr80 Tyr72

Tyr88

Diacutemer-diacutemer interaccions H2A-H2BH2Arsquo

Asn38

His79

Glu41

32 Aring 28 Aring

bull Es formen interaccions mitjanccedilant els dominis histone-fold per formar els diacutemers

bull Es formen 3 4-hegravelix-bundlendash 1 associacioacute H3rsquo-H3 per formar tetragravemer

bull Ponts H bull Enllaccedilos hidrofogravebics

ndash 2 associacions H2B-H4 per formar octagravemer bull Ponts H bull Cluster hidrofogravebic

RESUM

INTERACCIOacute AMB IONS

bull Gran importagravencia dels cations divalents

bull Llocs drsquounioacute especiacutefics a ions com el Mg2+ Na+Mn2+ i el Cl-

bull Poden coordinar-se amb molegravecules drsquoaigua

INTERACCIONS HISTONA-DNA

INTERACCIONS HISTONA-DNA

bull Les interaccions histona-DNA es donen en aquelles regions en que el solc menor queda encarat a la part interior (SHL)

bull Impliquen principalmentndash LYS i ARG de les histones ndash Fosfats del DNA

INDEPENDEgraveNCIA DE LA SEQUumlEgraveNCIA DE DNA

bull Els residus implicats en les interaccions formen part majoritagraveriament dels loops L1 i L2 la hegravelix N-terminal i la cua N-termianl de les histones

IMPORTAgraveNCIA DE LrsquoAIGUAHIDRATACIOacute

bull Paper clau en lrsquoestabliment de les interaccions histona-DNA Lrsquoaigua es troba andash Solc menor del DNA (ldquoespines de hidratacioacuterdquo)ndash Grups fosfat del DNAndash Entre histones i DNA ndashdistagravencia lt35Aringndash

bull Serveixen drsquoenllaccedil per formar els ponts drsquohidrogen entre histona i DNA

bull Gran importagravencia en la dinagravemica i estabilitat del nucleosoma Permet interaccioacute sequumlegravencia-independent

INTERACCIOacute PER PONTS DrsquoH

INTERACCIOacute DIRECTEbull 116 ponts drsquohidrogen directes histona-DNA

INTERACCIOacute INDIRECTEbull 121 molegravecules drsquoH2O intervenen en les

interaccions histona-DNAndash 358 interaccions per ponts drsquohidrogen (3 per

molegravecula)bull actuaragrave tant de donador com drsquoacceptor de

ponts drsquohidrogen bull actuaran drsquoaiguumles drsquoassistegravencia o aiguumles

facilitadores

AUGMENT DE LrsquoENTROPIA DEL SISTEMA

Interaccions directes involucrades principalment les ARG i LYS per cagraverrega positiva que presenten

Pont drsquohidrogen establert en una distagravencia de 287Aring

Exemple

Arg36 (H4) + grup fosfat del DNA

Lys122 (H3) grup fosfat DNA

Distagravencia 678Aring

No eacutes possible establir un pont drsquohidrogen directe

SOLUCIOacute H2O

facilitadora

Interaccions indirectes

H2O 2762 facilita la formacioacute del pont drsquohidrogen entre la lisina 122 de la H3 i el grup fosfat del DNA

Per dues molegravecules que hi intervenen (DNA i histona) srsquoalliberen dues molegravecules drsquoaigua

Per alliberar les mateixes dues molegravecules drsquoaigua cal la participacioacute de tres grups (DNA histona i molegravecula drsquoaigua fent de pont)

Interaccioacute diacutemer H2AH2B -DNA

Interaccioacute H2A-DNA

grup NH2 -R- Arg35 (H2A) grup fosfat timina 39

Distagravencia 265Aring

Tipus pont drsquohidrogen (distagravencia ograveptima i orientacioacute en liacutenia recte de lrsquohidrogen del grup NH2 respecte lrsquooxigen del grup fosfat)

COOH

H3N+ C H

CH2

CH2

CH2

NH

C

NH2 NH2

Arginina

+

R

grup NH2 -R- Arg42 (H2A) grup fosfat guanina ndash35

Distagravencia 494AringTipus interaccioacute electrostagravetica

Distagravencia 498AringTipus interaccioacute electrostagravetica

grup fosfat timina 54

grup NH2 -R- Arg77(H2A)

grup NH2 -R- Arg35 (H2A) grup fosfat timina 39

Distagravencia 265Aring

Tipus pont drsquohidrogen (distagravencia ograveptima i orientacioacute en liacutenia recte de lrsquohidrogen del grup NH2 respecte lrsquooxigen del grup fosfat)

COOH

H3N+ C H

CH2

CH2

CH2

NH

C

NH2 NH2

Arginina

+

R

Interaccioacute H2B-DNA

grup NH2 -R- Arg83 (H2B) grup fosfat adenina ndash33

Distagravencia 342AringTipus interaccioacute electrostagravetica

grup OH -R- Thr85 (H2B) grup fosfat guanina ndash34

Distagravencia 300AringTipus pont drsquohidrogen

Treonina

Hidrogen lagravebil del grup alcohol

COOH

H3N+ C H

CH

OH CH3R

Interaccioacute diacutemer H3H4-DNA

Interaccioacute entre N de LYS77 H4 i O2P de A-33

Distagravencia 433Aring

Tipus electroestagravetica

448 Aring

Interaccioacute entre N de LYS115 H3 i O2P de A-33

Distagravencia 507Aring

Tipus electroestagravetica

574 Aring

261 Aring

Interaccioacute entre OH- THR30 H3 i O1P A13 a traveacutes de H2Obull THR - H2O

Distagravencia250 AringTipus pont drsquoH

bull H2O ndash O1P Distagravencia290 AringTipus pont drsquoH

Interaccioacute entre NH3+ de

ARG83 H3 i O1P de G27 Distagravencia 574AringTipus electroestagravetica

Interaccioacute entre OH- THR80 H4 i O1P C28

Distagravencia261Aring

Tipus pont drsquoH25 Aring

29 Aring

275 Aring

420 Aring

278 Aring

Interaccioacute entre NH3+ de

ARG45 H4 i O1P de T7

Distagravencia 510Aring

Tipus electroestagravetica

Interaccioacute OH- de THR118 H3 i O1P de G31

Distagravencia 275Aring

Tipus pont drsquohidrogen

Interaccioacute entre OH- de THR118 H3 NH3

+ ARG45 H4

Distagravencia 278Aring

Tipus pont drsquohidrogen

Interaccioacute entre CH3 de LEU65 H3 i CH3 de T

Distagravencia 414Aring

Tipus hidrofogravebica

414 Aring

Lisina 77 (H4) interaccioacute amb el grup fosfat a una distagravencia de 433Aring

H3-H4DNA

H2A-H2BDNA

Lisina 74 (H2A) tambeacute hauria drsquointeraccionar

Distagravencia 714Aring

No srsquoestableix una interaccioacute aparent

Problema de la literatura O problema de la cristalografia

Hipogravetesi

bull Estudiat en un temps diferent la distagravencia entre la LISINA i el GRUP FOSFAT del DNA permetria la interaccioacute electrostagravetica

Premisa

bull El nucleosoma eacutes un sistema en moviment

bull La cristalografia no ens permet considerar-lo com a tal (ldquofoto estagraveticardquo)

PDB 1P3I Crystallographic Studies Of Nucleosome Core Particles Containing Histone Sin Mutant (resolucioacute 230Aring)

PDB 1P3I

COOH

H3N+ C H

CH2

CH2

CH2

NH3+

Distagravencia 353AringTipus interaccioacute electrostagravetica

R

grup NH3+ Lys1075 grup fosfat adenina 133

Hipogravetesi

bull Estudiat en un temps diferent la distagravencia entre la LISINA i el GRUP FOSFAT del DNA permetria la interaccioacute electrostagravetica

Premisa

bull El nucleosoma eacutes un sistema en moviment

bull La cristalmiddotlografia no ens permet considerar-lo com a tal (ldquofoto estagraveticardquo)

CONCLUSIOacute AL TROBAR UN SEGON PDB A ON SIacute QUE ES MANTEacute LA INTERACCIOacute CONCLUIumlM QUE EacuteS IMPORTANT TAL I COM HAVIacuteEM TROBAT TOT I QUE EN EL NOSTRE MODEL NO HO PUGUEM OBSERVAR

Interaccioacute H3-DNA

Interaccioacute H4-DNA

SHL ndash15

SHL +15

233 Aring

271 Aring

508 Aring

6831 Aring

SHL ndash15

SHL +15

R63 H3 O1P T17J

D24 H4 O1P A-13J

R63 H3

O1P C-14J

D24 H4

O1P T18I

SHL ndash15 SHL +15

Interaccioacute H2B-DNA

Interaccioacute H2A-DNA

Cua C-terminal de H2A

No interaccioacute amb DNA del nucleosoma

Interaccioacute amb H1

Interaccioacute cua N-terminal H2A amb el nucleosoma

Interaccions electroestagravetiques

LYS i ARG amb OP DNA

EVOLUCIOacute DE LES HISTONES

SUPERPOSICIOacuteSTAMP

ClustalW HMMER

STAMP STAMP

LOW SCORES

Alineament STAMP (H4 H2A H2B)

Alinear H3 manualment

STAMP

SUPERPOSICIOacute DE LES HISTONES

H2A At

H2A Dm

H2A Ce

H2A HsH2A Xl

H4 HsH4 Ce

H4 Dm

H4 AtH4 Xl

Mfervidus1

Mfervidus2

H3 CeH3 Hs

H3 XlH3 Dm

H2B At

H2B Hs

H2B Xl

H2B CeH2B Dm

H1 At

H1 CeH1 Dm

H1 Hs

H1 Xl

H5 Ggallus

NUCLEOSOMA PROCARIOTA

bull Mateixa funcioacute a eucariotes i procariotes resoldre el problema de lrsquoempaquetament del DNA

bull Nucleosoma arquea tetragravemer + ~80pb DNAbull 2 tipus drsquohistona amb sequumlegravencia i estructura

conservada bull Formen diacutemers perograve no especiacutefics homo i

heterodiacutemers

bull Histones arquees meacutes petites (nomeacutes histone fold)

CLUSTAL W(160) multiple sequence alignment

1A7W --------------------------MELPIAPIGRIIKDAGAERVSDDARI-TLAKILE 1HTA -------------------------MGELPIAPIGRIIKNAGAERVSDDARI-ALAKVLE 1kx5B SGRGKGGKGLGKGGAKRHRKVLRDNIQGITKPAIRRLARRGGVKRISGLIYEETRGVLKV 1A7W EMGRDIASEAIKLARHAGRKTIKAEDIELAVRRFK---------- 1HTA EMGEEIASEAVKLAKHAGRKTIKAEDIELARKMF-----------1kx5B FLENVIRDAVTYTEHA-KRKT--VTAMDVVYALKRQGRTLYGFGG

No Domain1 Domain2 Sc RMS Len1 Len2 Align NFit Eq Secs I S P(m)

Pair 1 1A7W 1HTA 934 059 68 68 67 67 66 0 8485 10000 736e-46 Pair 2 1A7W 1kx5B 567 152 68 102 68 67 65 0 2462 10000 000037

Pair 3 1HTA 1kx5B 574 131 68 102 68 65 64 0 2969 10000 761e-06

ALINIAMENT ESTRUCTURAL

BIBLIOGRAFIALlibresbull Wolfe A Chromatin (Structure amp Function) Academic Press 2a edicioacute (1995)bull Calladine Understanding DNA Acdameic Pressbull Sinden DNA Structure and Function Academic PressArticlesbull Curt A Davey et al Solvent mediated interactions in the structura of the

nucleosome core particle at 19 Aring resolution J Mol Biol 319 p1097-1113 (2002)

bull Luger et al Crystal structure of the nucleosome core particle at 28 Aring resolution Nature 389 p251-260 (1997)

bull Flaus A Et al Mechanisms for nucleosome mobilisation Biopolymers 68 p463-578 (2003)

bull Richmond T et al The structure of DNA in the nucleosome core Nature 423 p145-150 (2003)

bull Protacio RU et al Effects of Histone Tail Domains on the Rate of Transcriptional Elongation throught a Nucleosome Mol Cell Biol Vol 20 n 23 p8866-8878

Websbull httpwwwciencianetVerArticuloHistonaidArticulo=dsfjuhh7hqjeub9z1f58vkbull httpwwwbiosciohio-stateedu~microbioArchaealhistonesbull httpwwwweb-bookscomMoBioFreeCh3D1htmbull httpwwwbmbpsueducoursesbmb4004_9_active_cromatinpd

Bases de dadesbull SCOPbull PDBbull National Human Genome Research Institute (Histone Sequence Database)

Programesbull STAMPbull ClustalWbull HMMERbull Rasmol

1 Sobre lrsquoestructura del nucleosoma digues quines afirmacions soacuten certes

1) Serveix per resoldre el problema de compactacioacute del DNA

2) Les regions exograveniques del DNA acostumen a estar a les zones linker per aixiacute estar meacutes accesibles als factors de transcripcioacute

3) Les histones srsquouneixen al DNA de forma sequumlegravencia no-depenent

4) Eacutes un sistema molt poc dinagravemic per permetre lrsquoestabilitat dels cromosomas metafagravesics

a 123

b 24

c 13

d 4

e 1234

2 Sobre els components del nucleosoma sabem que

a) Les histones del core estan molt ben conservades mentre que la H1 no

b) El DNA srsquoenrotlla formant 176 voltes al voltant de les histones del nucli que correspon a uns 146pb

c) Les dues anteriors

d) LrsquoH1 estabilitza el nucleosoma i organitza el DNA linker

e) Totes les anteriors

3 Sobre les histones digues quina opcioacute eacutes falsa

a) Soacuten proteiumlnes globulars bagravesiques molt riques en Arg i Lys

b) Les histones desacetilades tenen molt baixa afinitat pel DNA i premetran la transcripcioacute gegravenica

c) Trobem dos tipus drsquohistones totes de baix per molecular

d) Apareixen en lrsquoSCOP com a all alpha protein amb dominis histone fold

e) Srsquoorganitzen en un octagravemer format per un tetragravemer 2(H3-H4) i dos diacutemers (H2A-H2B)

4 En relacioacute a les interaccions entre les histones i el DNA digues quinaes de les seguumlents afirmacions eacutessoacuten falsaes

1) La interaccioacute entre les histones i el DNA es sequumlegravencia depenent

2) Les treonines interaccionen mitjanccedilant ponts drsquohidrogen realitzats amb el grup alcohol de la cadena lateral

3) Les interaccions srsquoestableixen principalment entre residus bagravesics de la hegravelix C-terminal el loop L1 i el loop L2 de les histones i els fosfats del DNA

4) Les interaccions srsquoestableixen principalment entre residus bagravesics de la hegravelix N-terminal el loop L1 i el loop L2 de les histones i els fosfats del DNA

a 1 2 i 3

b 1 i 3

c 2 i 4

d 4

e 1 2 3 i 4

5 En lrsquoestabliment de les interaccions Histona-DNA digues quina de les seguumlents afirmacions eacutes CERTA en relacioacute amb el paper de lrsquoaigua

a Lrsquoaigua facilita les interaccions entre les proteiumlnes i el DNA permetent la interaccioacute per ponts drsquohidrogen entre residus de les histones i del DNA quan aquests estan massa allunyats o mal orientats

b Lrsquoestabliment de ponts drsquohidrogen indirectes suposen una disminucioacute de la estabilitat del sistema

c Les molegravecules dlsquoaigua srsquoordenen al voltant del DNA deixant el core del nucleosoma sense solvatar

d 1 i 2 soacuten certes

e Cap de les anteriors eacutes certa

6 Senyala lales afirmacions INCORRECTAES sobre el nucleosoma

a Les histones core i la histona linker comparteixen un mateix domini estructural anomenat histone fold b El tetragravemer central del nucleosoma estagrave format per 2 histones H3 i 2 histones H4

c El domini histone fold estagrave format per 3 hegravelix alfa i 2 loops (L1 i L2)

d Els monogravemers drsquohistona es capiculen per formar els diacutemers gragravecies a interaccions hidrofogravebiques entre les hegravelix alfa i entre els loops de les histones e Les afirmacions a i d soacuten falses

7 Senyala les afirmacions CORRECTES sobre el nucleosoma

1) La sequumlegravencia drsquoaminoagravecids del domini histone fold de les histones H2A H2B H3 i H4 estagrave menys conservada que la seva estructura i plegament

2) El nucleosoma procariota estagrave format per 2 homo o heterodiacutemers i resol el problema de lrsquoempaquetament del DNA

3) Lrsquoorientacioacute de les cadenes laterals dels aminoagravecids de les histones eacutes variable segons la presegravencia o absegravencia del DNA

4) Les histones H1 soacuten les meacutes conservades evolutivament mentre que les H3 soacuten les que ho estan menys

a) 123 b) 13c) 24 d) 4

e) 1234

8 Tria la resposta correcte

1) Les histones presenten alta homologia de sequumlegravencia i per tant destructura

2) Les interaccions directes per formar el tetragravemer sestableixen entre lH3 dun diacutemer H3-H4 i lH3 de lalatre diacutemer H3-H4lsquo

3) Els dos diacutemers H2AH2B no interaccionen entre ells per formar loctagravemer

4) Els cations divalents juguen un paper fonamental ja que se situen a la regioacute C-terminal de les hegravelix alfa estabilitzant-les

a) 1 i 3 b) 2 i 4 c) 12 i 3 d)123 i 4 e)4

PREGUNTES DrsquoASSAIG NUCLEOSOMA

1- Senyala quina importancia teacute lrsquoaigua en el nucleosoma

En el nucleosoma lrsquoaigua es disposa al voltant del DNA i en lrsquoespai entre que hi ha entre el core drsquohistones i el DNA

En el nucleosoma lrsquoaigua juga un paper fonamental en lrsquoestabliment de les interaccions Histona-DNA ja que permet la interaccionar mitjanccedilant ponts drsquohidrogen de residus que es troben massa allunyats (distagravencia gt 28 Å) o que es troben mal orientats (els ponts drsquohidrogen nomeacutes es donen quan els residus estan disposats en linia recta en lrsquoespai admetent variacions de +- 35ordm) Lrsquoefecte principal que faragrave aixograve eacutes que permetragrave que la interaccioacute entre les histones i el DNA sigui sequumlegravencia independent (tot i que aixograve tambeacute es veu afavorit per altres coses) ja que permetragrave que aquesta no depengui dels residus concrets que hi hagi al DNA ni de la seva disposicioacute perquegrave podrem establir interaccions mitjanccedilant una o meacutes molegravecules drsquoaigua per tal drsquointeraccionar amb el DNA

2 Indica quina eacutes lrsquoestructura drsquoun octagravemer i digues quines proteiumlnes interaccionen entre elles per formar-lo

Lrsquooctagravemer estagrave format per dues cogravepies de cada una de les 4 histones core Es formen 2 heterodiacutemers H2A-H2B i dos heterodiacutemers H3-H4 gragravecies a interaccions hidrofogravebiques entre les hegravelix α2 i ponts H entre aa dels loops Les histones dels diacutemers interaccionen de manera capiculadaEls dos diacutemers H3-H4 srsquouneixen fortament als turns centrals del DNA formant el tetragravemer central Els altres dos diacutemers H2A-H2B interaccionen amb el tetragravemer per formar lrsquooctagravemer drsquohistones del nucleosoma El tetragravemer estagrave format per la unioacute dels 2 diacutemers H3-H4 formant una estructura del tipus 4-hegravelix-bundle Les uacuteniques histones que interaccionen directament soacuten H3-H3rsquo (les H4 queden als extrems del tetragravemer) Les interaccions que srsquoestableixen soacuten ponts H i interaccions hidrofogravebiquesLrsquooctagravemer es forma per la unioacute dels dos diacutemers H2A-H2B al tetragravemer Interaccioacute directa entre H4 i H2B mitjanccedilant ponts H i un cluster hidrofogravebic (aquest estagrave format per 3 Tyr que no interaccionen a traveacutes dels seus oxiacutegens sinoacute dels anells) Tambeacute es forma una estructura del tipus 4-hegravelix-bundleA meacutes tambeacute srsquoestableixen interaccions entre els dos diacutemers H2A-H2B

FI DE LA PRESENTACIOacutersquo

• Slide 1
• Slide 2
• CARACTERIacuteSTIQUES DEL NUCLEOSOMA
• El DNA al nucleosoma
• LOCALITZACIOacute DEL NUCLEOSOMA
• ESTRUCTURA DEL NUCLEOSOMA
• Slide 7
• Slide 8
• DINAgraveMICA DEL NUCLEOSOMA
• Slide 10
• Slide 11
• HISTONES
• CLASSIFICACIOacute SCOP
• TIPUS DrsquoHISTONES
• HISTONE FOLD
• 1KX5
• DOMINI HISTONE FOLD
• Slide 18
• Slide 19
• Slide 20
• Slide 21
• Slide 22
• Slide 23
• Slide 24
• INTERACCIONS AL NUCLEOSOMA
• TIPUS DrsquoINTERACCIONS
• TIPUS DrsquoINTERACCIONS
• INTERACCIONS HISTONA-HISTONA
• Slide 29
• Octagravemer drsquohistones (core nucleosomal)
• Slide 31
• Slide 32
• H3 i H4 interaccionen via histone fold formant un heterodiacutemer
• H2A i H2B interaccionen via histone fold formant un heterodiacutemer
• 1 INTERACCIONS HIDROFOgraveBIQUES
• Slide 36
• 3 ALTRES INTERACCIONS SECUNDAgraveRIES
• Per quegrave es formen aquests heterodiacutemers i no uns altres o homodiacutemers
• Slide 39
• Tetragravemer H3-H4H3rsquo-H4rsquo
• Slide 41
• 1 Ponts H entre H3-H3rsquo
• 2 Interaccions hidrofogravebiques entre H3-H3rsquo
• Slide 44
• Slide 45
• Tetragravemer-diacutemer interaccions H4-H2B
• Cluster hidrofogravebic
• Diacutemer-diacutemer interaccions H2A-H2BH2Arsquo
• Slide 49
• INTERACCIOacute AMB IONS
• INTERACCIONS HISTONA-DNA
• Slide 52
• IMPORTAgraveNCIA DE LrsquoAIGUA
• INTERACCIOacute PER PONTS DrsquoH
• Slide 55
• Slide 56
• Slide 57
• Slide 58
• Interaccioacute diacutemer H2AH2B -DNA
• Slide 60
• Slide 61
• Slide 62
• Slide 63
• Slide 64
• Interaccioacute H2B-DNA
• Slide 66
• Slide 67
• Interaccioacute diacutemer H3H4-DNA
• Slide 69
• Slide 70
• Slide 71
• Slide 72
• Slide 73
• Slide 74
• Slide 75
• Slide 76
• Slide 77
• Slide 78
• Slide 79
• Interaccioacute H3-DNA
• Slide 81
• Interaccioacute H4-DNA
• Slide 83
• Slide 84
• Slide 85
• Slide 86
• Slide 87
• Interaccioacute H2A-DNA
• Slide 89
• EVOLUCIOacute DE LES HISTONES
• SUPERPOSICIOacute
• Slide 92
• Slide 93
• Slide 94
• SUPERPOSICIOacute DE LES HISTONES
• Slide 96
• NUCLEOSOMA PROCARIOTA
• ALINIAMENT ESTRUCTURAL
• BIBLIOGRAFIA
• Slide 100
• Slide 102
• Slide 103
• Slide 104
• Slide 105
• Slide 106
• Slide 107
• Slide 108
• Slide 109
• FI DE LA PRESENTACIOacute

HISTONE FOLD

1KX5

bull Tegravecnica cristalmiddotlografia de raigs Xbull Resolucioacute 19 Aringbull Espegravecie Xenopus laevis

DOMINI HISTONE FOLD

Motiu estructural ~65aa amb 3 hegravelix

H3 LLIRKLPFQRLVREIAQDFKTDLRFQSSAVMALQEASEAYLVALFEDTNLCAIHAKRVTIMPKDIQLARRIRG

H4 QGITKPAIRRLARRGG----V-KRISGLIYEETRGVLKVFLENVIRDAVTYTEHAKRKTVTAMDVVYALKRQG

H2A LQFPVGRVHRLLRKGN--Y-A-ERVGAGAPVYLAAVLEYLTAEILELAGNAARDNKKTRIIPRHLQLAVRNDE

H2B ------SYAIYVYKVLKQVHPDTGISSKAMSIMNSFVNDVFERIAGEASRLAHYNKRSTITSREIQTAVRLLL

H3 LLIRKLPFQRLVREIAQDFKTDLRFQSSAVMALQEASEAYLVALFEDTNLCAIHAKRVTIMPKDIQLARRIRG

H4 QGITKPAIRRLARRGG----V-KRISGLIYEETRGVLKVFLENVIRDAVTYTEHAKRKTVTAMDVVYALKRQG

H2A LQFPVGRVHRLLRKGN--Y-A-ERVGAGAPVYLAAVLEYLTAEILELAGNAARDNKKTRIIPRHLQLAVRNDE

H2B ------SYAIYVYKVLKQVHPDTGISSKAMSIMNSFVNDVFERIAGEASRLAHYNKRSTITSREIQTAVRLLL

N-termhegravelix alfa curta (α1)

+ girfulla beta + loop L1

+ hegravelix alfa llarga (α2)

+girfulla beta + loop L2

+ hegravelix alfa curta (α3)

C-term

H2B

H2A

H4

H3

Pes molecular 13960 kDa

Nuacutemero drsquoaa 129

Lys+Arg 13 Lys

13 Arg

Histona H2A

202

3 HEgraveLIX

Histona H2B

Pes molecular 13774 kDa

Nuacutemero drsquoaa 125

Lys+Arg 20 Lys

8 Arg224

3+1 HEgraveLIX

αC

Histona H3

Pes molecular 1527 kDa

Nuacutemero drsquoaa 135

Lys+Arg 13 Lys

18 Arg229

3+1 HEgraveLIX

αN

Histona H4

Pes molecular 11236 kDa

Nuacutemero drsquoaa 102

Lys+Arg 11 Lys

14 Arg245

3 HEgraveLIX

Exemple D85R78 de la H4Srsquoestableix un

doble pont H

Establiment de ponts H entre residus drsquouna histona

Arg78

Asp85

277 Aring

H2B

Glu83 interacciona amb fosfat de DNA

Glu90

Arg83

INTERACCIONS AL NUCLEOSOMA

DirectesIndirectes

Ponts drsquohidroge

n amb lrsquoH2O

Ponts drsquohidroge

n

Interaccions

iograveniques

Interaccions van

der Waals

Interaccions

hidrofogravebiques

Electroestagravetica

Van der Waals

TIPUS DrsquoINTERACCIONS

ab

bael

r

qqE

4

1 Energia 100-150 kcalmol

Distagravencia Fins 10-15Aring

r

baC

r

baCE

abab

ab 12

12

6

6

Energia 1-2 kcalmol

Distagravencia 4-5Aring

TIPUS DrsquoINTERACCIONS Ponts drsquohidrogenbull Impliquen la interaccioacute drsquoun agravetom donador

(electropositiu) i un aceptor (electronegatiu) drsquohidrogen

bull Enllaccedil 85 iogravenic i 15 covalentbull Energia 1- 45 kcalmolbull Distagravencia 28 Aring

EFECTE COLmiddotLABORATIU

Interaccions hidrofogravebiquesbull No soacuten una interaccioacute progravepiament ditabull Associacioacute drsquoagravetoms hidrofogravebics en un ambient

hidrofiacutelic la estabilitat del sistema ( molegravecules de solvent lliure)

INTERACCIONS HISTONA-HISTONA

bull Anagravelisis biofiacutesics cross-linking i modelatge Anagravelisis biofiacutesics cross-linking i modelatge molecularmolecular tetragravemer H3-H4 teacute paper central en lrsquoorganitzacioacute del nucleosoma ja que srsquouneixen fortament als turns centrals del DNA H2A-H2B interaccionen amb les dues cares del tetragravemer i llavors amb DNA

bull CristalmiddotlografiaCristalmiddotlografia histones core interaccionen entre elles de manera selectiva

Extrem N-term teacute paper important en interaccioacute prot-prot de fora nucleosoma

bull H1 interacciona amb H2

Octagravemer drsquohistones (core nucleosomal)

H3-H4

H3rsquo-H4rsquo

H2A-H2B

H2Arsquo-H2Brsquo

Tetragravemer

Diacutemer

Diacutemer

Octagravemer

ELS DIacuteMERSH2A-H2B

H3-H4

TIPUS DrsquoINTERACCIONS

1 Entre les hegravelix α 2 interaccions hidrofogravebiques

2 Entre els loops ponts drsquohidrogen

3 Altres interaccions

H3 i H4 interaccionen via histone fold formant un

heterodiacutemer

H4

H3

H2A i H2B interaccionen via histone fold formant un

heterodiacutemer

H2B

H2A

1 INTERACCIONS HIDROFOgraveBIQUES

H2A leu51 val54 leu55 leu58 thr59 ile62 leu63

H2B ala71 ile70 phe67 val66 val63 phe62 met59

H2A

H2B

2 INTERACCIONS PONT H entre L1 drsquouna histona i L2 de lrsquoaltra

L2

L1

L1

L2

H2B

H2A

Ser52

Ile78348Aring

3 ALTRES INTERACCIONS SECUNDAgraveRIES

H3-H4 H2A-H2B

Ile62

Ile29 Tyr39

Per quegrave es formen aquests heterodiacutemers i no uns altres o homodiacutemers

bull Empaquetament complementarindash diferegravencies en la

interaccioacute de hegravelix αndash diferegravencies de les seves

extensions N-terminals ndash diferegravencies dels loops L1-

L2

EL TETRAgraveMER

Tetragravemer H3-H4H3rsquo-H4rsquo

H4rsquoH4

H3 H3rsquo

TIPUS DrsquoINTERACCIONS

bull Les interaccions entre els dos diacutemers H3-H4 per formar el tetragravemer es formen entre les histones H3-H3rsquo mitjanccedilant un 4-hegravelix bundle

bull Interaccions1 Ponts H2 Hidrofogravebiques

1 Ponts H entre H3-H3rsquo

His133

His133

Asp123

Asp123

2 Interaccions hidrofogravebiques entre H3-H3rsquo

Residus hidrofogravebics

LrsquoOCTAgraveMER INTERACCIONS

TETRAgraveMERS-DIacuteMERS

Interaccioacute entre diacutemers H2A-H2BH4-H3

H2A-H2B

H3-H4

H2B

H4

Tetragravemer-diacutemer interaccions H4-H2B

H2B H4

Cluster hidrofogravebic

Ponts H

H2B

H4

Glu90

His75

Glu73Arg92

H2B

H4

Tyr80 Tyr72

Tyr88

Diacutemer-diacutemer interaccions H2A-H2BH2Arsquo

Asn38

His79

Glu41

32 Aring 28 Aring

bull Es formen interaccions mitjanccedilant els dominis histone-fold per formar els diacutemers

bull Es formen 3 4-hegravelix-bundlendash 1 associacioacute H3rsquo-H3 per formar tetragravemer

bull Ponts H bull Enllaccedilos hidrofogravebics

ndash 2 associacions H2B-H4 per formar octagravemer bull Ponts H bull Cluster hidrofogravebic

RESUM

INTERACCIOacute AMB IONS

bull Gran importagravencia dels cations divalents

bull Llocs drsquounioacute especiacutefics a ions com el Mg2+ Na+Mn2+ i el Cl-

bull Poden coordinar-se amb molegravecules drsquoaigua

INTERACCIONS HISTONA-DNA

INTERACCIONS HISTONA-DNA

bull Les interaccions histona-DNA es donen en aquelles regions en que el solc menor queda encarat a la part interior (SHL)

bull Impliquen principalmentndash LYS i ARG de les histones ndash Fosfats del DNA

INDEPENDEgraveNCIA DE LA SEQUumlEgraveNCIA DE DNA

bull Els residus implicats en les interaccions formen part majoritagraveriament dels loops L1 i L2 la hegravelix N-terminal i la cua N-termianl de les histones

IMPORTAgraveNCIA DE LrsquoAIGUAHIDRATACIOacute

bull Paper clau en lrsquoestabliment de les interaccions histona-DNA Lrsquoaigua es troba andash Solc menor del DNA (ldquoespines de hidratacioacuterdquo)ndash Grups fosfat del DNAndash Entre histones i DNA ndashdistagravencia lt35Aringndash

bull Serveixen drsquoenllaccedil per formar els ponts drsquohidrogen entre histona i DNA

bull Gran importagravencia en la dinagravemica i estabilitat del nucleosoma Permet interaccioacute sequumlegravencia-independent

INTERACCIOacute PER PONTS DrsquoH

INTERACCIOacute DIRECTEbull 116 ponts drsquohidrogen directes histona-DNA

INTERACCIOacute INDIRECTEbull 121 molegravecules drsquoH2O intervenen en les

interaccions histona-DNAndash 358 interaccions per ponts drsquohidrogen (3 per

molegravecula)bull actuaragrave tant de donador com drsquoacceptor de

ponts drsquohidrogen bull actuaran drsquoaiguumles drsquoassistegravencia o aiguumles

facilitadores

AUGMENT DE LrsquoENTROPIA DEL SISTEMA

Interaccions directes involucrades principalment les ARG i LYS per cagraverrega positiva que presenten

Pont drsquohidrogen establert en una distagravencia de 287Aring

Exemple

Arg36 (H4) + grup fosfat del DNA

Lys122 (H3) grup fosfat DNA

Distagravencia 678Aring

No eacutes possible establir un pont drsquohidrogen directe

SOLUCIOacute H2O

facilitadora

Interaccions indirectes

H2O 2762 facilita la formacioacute del pont drsquohidrogen entre la lisina 122 de la H3 i el grup fosfat del DNA

Per dues molegravecules que hi intervenen (DNA i histona) srsquoalliberen dues molegravecules drsquoaigua

Per alliberar les mateixes dues molegravecules drsquoaigua cal la participacioacute de tres grups (DNA histona i molegravecula drsquoaigua fent de pont)

Interaccioacute diacutemer H2AH2B -DNA

Interaccioacute H2A-DNA

grup NH2 -R- Arg35 (H2A) grup fosfat timina 39

Distagravencia 265Aring

Tipus pont drsquohidrogen (distagravencia ograveptima i orientacioacute en liacutenia recte de lrsquohidrogen del grup NH2 respecte lrsquooxigen del grup fosfat)

COOH

H3N+ C H

CH2

CH2

CH2

NH

C

NH2 NH2

Arginina

+

R

grup NH2 -R- Arg42 (H2A) grup fosfat guanina ndash35

Distagravencia 494AringTipus interaccioacute electrostagravetica

Distagravencia 498AringTipus interaccioacute electrostagravetica

grup fosfat timina 54

grup NH2 -R- Arg77(H2A)

grup NH2 -R- Arg35 (H2A) grup fosfat timina 39

Distagravencia 265Aring

Tipus pont drsquohidrogen (distagravencia ograveptima i orientacioacute en liacutenia recte de lrsquohidrogen del grup NH2 respecte lrsquooxigen del grup fosfat)

COOH

H3N+ C H

CH2

CH2

CH2

NH

C

NH2 NH2

Arginina

+

R

Interaccioacute H2B-DNA

grup NH2 -R- Arg83 (H2B) grup fosfat adenina ndash33

Distagravencia 342AringTipus interaccioacute electrostagravetica

grup OH -R- Thr85 (H2B) grup fosfat guanina ndash34

Distagravencia 300AringTipus pont drsquohidrogen

Treonina

Hidrogen lagravebil del grup alcohol

COOH

H3N+ C H

CH

OH CH3R

Interaccioacute diacutemer H3H4-DNA

Interaccioacute entre N de LYS77 H4 i O2P de A-33

Distagravencia 433Aring

Tipus electroestagravetica

448 Aring

Interaccioacute entre N de LYS115 H3 i O2P de A-33

Distagravencia 507Aring

Tipus electroestagravetica

574 Aring

261 Aring

Interaccioacute entre OH- THR30 H3 i O1P A13 a traveacutes de H2Obull THR - H2O

Distagravencia250 AringTipus pont drsquoH

bull H2O ndash O1P Distagravencia290 AringTipus pont drsquoH

Interaccioacute entre NH3+ de

ARG83 H3 i O1P de G27 Distagravencia 574AringTipus electroestagravetica

Interaccioacute entre OH- THR80 H4 i O1P C28

Distagravencia261Aring

Tipus pont drsquoH25 Aring

29 Aring

275 Aring

420 Aring

278 Aring

Interaccioacute entre NH3+ de

ARG45 H4 i O1P de T7

Distagravencia 510Aring

Tipus electroestagravetica

Interaccioacute OH- de THR118 H3 i O1P de G31

Distagravencia 275Aring

Tipus pont drsquohidrogen

Interaccioacute entre OH- de THR118 H3 NH3

+ ARG45 H4

Distagravencia 278Aring

Tipus pont drsquohidrogen

Interaccioacute entre CH3 de LEU65 H3 i CH3 de T

Distagravencia 414Aring

Tipus hidrofogravebica

414 Aring

Lisina 77 (H4) interaccioacute amb el grup fosfat a una distagravencia de 433Aring

H3-H4DNA

H2A-H2BDNA

Lisina 74 (H2A) tambeacute hauria drsquointeraccionar

Distagravencia 714Aring

No srsquoestableix una interaccioacute aparent

Problema de la literatura O problema de la cristalografia

Hipogravetesi

bull Estudiat en un temps diferent la distagravencia entre la LISINA i el GRUP FOSFAT del DNA permetria la interaccioacute electrostagravetica

Premisa

bull El nucleosoma eacutes un sistema en moviment

bull La cristalografia no ens permet considerar-lo com a tal (ldquofoto estagraveticardquo)

PDB 1P3I Crystallographic Studies Of Nucleosome Core Particles Containing Histone Sin Mutant (resolucioacute 230Aring)

PDB 1P3I

COOH

H3N+ C H

CH2

CH2

CH2

NH3+

Distagravencia 353AringTipus interaccioacute electrostagravetica

R

grup NH3+ Lys1075 grup fosfat adenina 133

Hipogravetesi

bull Estudiat en un temps diferent la distagravencia entre la LISINA i el GRUP FOSFAT del DNA permetria la interaccioacute electrostagravetica

Premisa

bull El nucleosoma eacutes un sistema en moviment

bull La cristalmiddotlografia no ens permet considerar-lo com a tal (ldquofoto estagraveticardquo)

CONCLUSIOacute AL TROBAR UN SEGON PDB A ON SIacute QUE ES MANTEacute LA INTERACCIOacute CONCLUIumlM QUE EacuteS IMPORTANT TAL I COM HAVIacuteEM TROBAT TOT I QUE EN EL NOSTRE MODEL NO HO PUGUEM OBSERVAR

Interaccioacute H3-DNA

Interaccioacute H4-DNA

SHL ndash15

SHL +15

233 Aring

271 Aring

508 Aring

6831 Aring

SHL ndash15

SHL +15

R63 H3 O1P T17J

D24 H4 O1P A-13J

R63 H3

O1P C-14J

D24 H4

O1P T18I

SHL ndash15 SHL +15

Interaccioacute H2B-DNA

Interaccioacute H2A-DNA

Cua C-terminal de H2A

No interaccioacute amb DNA del nucleosoma

Interaccioacute amb H1

Interaccioacute cua N-terminal H2A amb el nucleosoma

Interaccions electroestagravetiques

LYS i ARG amb OP DNA

EVOLUCIOacute DE LES HISTONES

SUPERPOSICIOacuteSTAMP

ClustalW HMMER

STAMP STAMP

LOW SCORES

Alineament STAMP (H4 H2A H2B)

Alinear H3 manualment

STAMP

SUPERPOSICIOacute DE LES HISTONES

H2A At

H2A Dm

H2A Ce

H2A HsH2A Xl

H4 HsH4 Ce

H4 Dm

H4 AtH4 Xl

Mfervidus1

Mfervidus2

H3 CeH3 Hs

H3 XlH3 Dm

H2B At

H2B Hs

H2B Xl

H2B CeH2B Dm

H1 At

H1 CeH1 Dm

H1 Hs

H1 Xl

H5 Ggallus

NUCLEOSOMA PROCARIOTA

bull Mateixa funcioacute a eucariotes i procariotes resoldre el problema de lrsquoempaquetament del DNA

bull Nucleosoma arquea tetragravemer + ~80pb DNAbull 2 tipus drsquohistona amb sequumlegravencia i estructura

conservada bull Formen diacutemers perograve no especiacutefics homo i

heterodiacutemers

bull Histones arquees meacutes petites (nomeacutes histone fold)

CLUSTAL W(160) multiple sequence alignment

1A7W --------------------------MELPIAPIGRIIKDAGAERVSDDARI-TLAKILE 1HTA -------------------------MGELPIAPIGRIIKNAGAERVSDDARI-ALAKVLE 1kx5B SGRGKGGKGLGKGGAKRHRKVLRDNIQGITKPAIRRLARRGGVKRISGLIYEETRGVLKV 1A7W EMGRDIASEAIKLARHAGRKTIKAEDIELAVRRFK---------- 1HTA EMGEEIASEAVKLAKHAGRKTIKAEDIELARKMF-----------1kx5B FLENVIRDAVTYTEHA-KRKT--VTAMDVVYALKRQGRTLYGFGG

No Domain1 Domain2 Sc RMS Len1 Len2 Align NFit Eq Secs I S P(m)

Pair 1 1A7W 1HTA 934 059 68 68 67 67 66 0 8485 10000 736e-46 Pair 2 1A7W 1kx5B 567 152 68 102 68 67 65 0 2462 10000 000037

Pair 3 1HTA 1kx5B 574 131 68 102 68 65 64 0 2969 10000 761e-06

ALINIAMENT ESTRUCTURAL

BIBLIOGRAFIALlibresbull Wolfe A Chromatin (Structure amp Function) Academic Press 2a edicioacute (1995)bull Calladine Understanding DNA Acdameic Pressbull Sinden DNA Structure and Function Academic PressArticlesbull Curt A Davey et al Solvent mediated interactions in the structura of the

nucleosome core particle at 19 Aring resolution J Mol Biol 319 p1097-1113 (2002)

bull Luger et al Crystal structure of the nucleosome core particle at 28 Aring resolution Nature 389 p251-260 (1997)

bull Flaus A Et al Mechanisms for nucleosome mobilisation Biopolymers 68 p463-578 (2003)

bull Richmond T et al The structure of DNA in the nucleosome core Nature 423 p145-150 (2003)

bull Protacio RU et al Effects of Histone Tail Domains on the Rate of Transcriptional Elongation throught a Nucleosome Mol Cell Biol Vol 20 n 23 p8866-8878

Websbull httpwwwciencianetVerArticuloHistonaidArticulo=dsfjuhh7hqjeub9z1f58vkbull httpwwwbiosciohio-stateedu~microbioArchaealhistonesbull httpwwwweb-bookscomMoBioFreeCh3D1htmbull httpwwwbmbpsueducoursesbmb4004_9_active_cromatinpd

Bases de dadesbull SCOPbull PDBbull National Human Genome Research Institute (Histone Sequence Database)

Programesbull STAMPbull ClustalWbull HMMERbull Rasmol

1 Sobre lrsquoestructura del nucleosoma digues quines afirmacions soacuten certes

1) Serveix per resoldre el problema de compactacioacute del DNA

2) Les regions exograveniques del DNA acostumen a estar a les zones linker per aixiacute estar meacutes accesibles als factors de transcripcioacute

3) Les histones srsquouneixen al DNA de forma sequumlegravencia no-depenent

4) Eacutes un sistema molt poc dinagravemic per permetre lrsquoestabilitat dels cromosomas metafagravesics

a 123

b 24

c 13

d 4

e 1234

2 Sobre els components del nucleosoma sabem que

a) Les histones del core estan molt ben conservades mentre que la H1 no

b) El DNA srsquoenrotlla formant 176 voltes al voltant de les histones del nucli que correspon a uns 146pb

c) Les dues anteriors

d) LrsquoH1 estabilitza el nucleosoma i organitza el DNA linker

e) Totes les anteriors

3 Sobre les histones digues quina opcioacute eacutes falsa

a) Soacuten proteiumlnes globulars bagravesiques molt riques en Arg i Lys

b) Les histones desacetilades tenen molt baixa afinitat pel DNA i premetran la transcripcioacute gegravenica

c) Trobem dos tipus drsquohistones totes de baix per molecular

d) Apareixen en lrsquoSCOP com a all alpha protein amb dominis histone fold

e) Srsquoorganitzen en un octagravemer format per un tetragravemer 2(H3-H4) i dos diacutemers (H2A-H2B)

4 En relacioacute a les interaccions entre les histones i el DNA digues quinaes de les seguumlents afirmacions eacutessoacuten falsaes

1) La interaccioacute entre les histones i el DNA es sequumlegravencia depenent

2) Les treonines interaccionen mitjanccedilant ponts drsquohidrogen realitzats amb el grup alcohol de la cadena lateral

3) Les interaccions srsquoestableixen principalment entre residus bagravesics de la hegravelix C-terminal el loop L1 i el loop L2 de les histones i els fosfats del DNA

4) Les interaccions srsquoestableixen principalment entre residus bagravesics de la hegravelix N-terminal el loop L1 i el loop L2 de les histones i els fosfats del DNA

a 1 2 i 3

b 1 i 3

c 2 i 4

d 4

e 1 2 3 i 4

5 En lrsquoestabliment de les interaccions Histona-DNA digues quina de les seguumlents afirmacions eacutes CERTA en relacioacute amb el paper de lrsquoaigua

a Lrsquoaigua facilita les interaccions entre les proteiumlnes i el DNA permetent la interaccioacute per ponts drsquohidrogen entre residus de les histones i del DNA quan aquests estan massa allunyats o mal orientats

b Lrsquoestabliment de ponts drsquohidrogen indirectes suposen una disminucioacute de la estabilitat del sistema

c Les molegravecules dlsquoaigua srsquoordenen al voltant del DNA deixant el core del nucleosoma sense solvatar

d 1 i 2 soacuten certes

e Cap de les anteriors eacutes certa

6 Senyala lales afirmacions INCORRECTAES sobre el nucleosoma

a Les histones core i la histona linker comparteixen un mateix domini estructural anomenat histone fold b El tetragravemer central del nucleosoma estagrave format per 2 histones H3 i 2 histones H4

c El domini histone fold estagrave format per 3 hegravelix alfa i 2 loops (L1 i L2)

d Els monogravemers drsquohistona es capiculen per formar els diacutemers gragravecies a interaccions hidrofogravebiques entre les hegravelix alfa i entre els loops de les histones e Les afirmacions a i d soacuten falses

7 Senyala les afirmacions CORRECTES sobre el nucleosoma

1) La sequumlegravencia drsquoaminoagravecids del domini histone fold de les histones H2A H2B H3 i H4 estagrave menys conservada que la seva estructura i plegament

2) El nucleosoma procariota estagrave format per 2 homo o heterodiacutemers i resol el problema de lrsquoempaquetament del DNA

3) Lrsquoorientacioacute de les cadenes laterals dels aminoagravecids de les histones eacutes variable segons la presegravencia o absegravencia del DNA

4) Les histones H1 soacuten les meacutes conservades evolutivament mentre que les H3 soacuten les que ho estan menys

a) 123 b) 13c) 24 d) 4

e) 1234

8 Tria la resposta correcte

1) Les histones presenten alta homologia de sequumlegravencia i per tant destructura

2) Les interaccions directes per formar el tetragravemer sestableixen entre lH3 dun diacutemer H3-H4 i lH3 de lalatre diacutemer H3-H4lsquo

3) Els dos diacutemers H2AH2B no interaccionen entre ells per formar loctagravemer

4) Els cations divalents juguen un paper fonamental ja que se situen a la regioacute C-terminal de les hegravelix alfa estabilitzant-les

a) 1 i 3 b) 2 i 4 c) 12 i 3 d)123 i 4 e)4

PREGUNTES DrsquoASSAIG NUCLEOSOMA

1- Senyala quina importancia teacute lrsquoaigua en el nucleosoma

En el nucleosoma lrsquoaigua es disposa al voltant del DNA i en lrsquoespai entre que hi ha entre el core drsquohistones i el DNA

En el nucleosoma lrsquoaigua juga un paper fonamental en lrsquoestabliment de les interaccions Histona-DNA ja que permet la interaccionar mitjanccedilant ponts drsquohidrogen de residus que es troben massa allunyats (distagravencia gt 28 Å) o que es troben mal orientats (els ponts drsquohidrogen nomeacutes es donen quan els residus estan disposats en linia recta en lrsquoespai admetent variacions de +- 35ordm) Lrsquoefecte principal que faragrave aixograve eacutes que permetragrave que la interaccioacute entre les histones i el DNA sigui sequumlegravencia independent (tot i que aixograve tambeacute es veu afavorit per altres coses) ja que permetragrave que aquesta no depengui dels residus concrets que hi hagi al DNA ni de la seva disposicioacute perquegrave podrem establir interaccions mitjanccedilant una o meacutes molegravecules drsquoaigua per tal drsquointeraccionar amb el DNA

2 Indica quina eacutes lrsquoestructura drsquoun octagravemer i digues quines proteiumlnes interaccionen entre elles per formar-lo

Lrsquooctagravemer estagrave format per dues cogravepies de cada una de les 4 histones core Es formen 2 heterodiacutemers H2A-H2B i dos heterodiacutemers H3-H4 gragravecies a interaccions hidrofogravebiques entre les hegravelix α2 i ponts H entre aa dels loops Les histones dels diacutemers interaccionen de manera capiculadaEls dos diacutemers H3-H4 srsquouneixen fortament als turns centrals del DNA formant el tetragravemer central Els altres dos diacutemers H2A-H2B interaccionen amb el tetragravemer per formar lrsquooctagravemer drsquohistones del nucleosoma El tetragravemer estagrave format per la unioacute dels 2 diacutemers H3-H4 formant una estructura del tipus 4-hegravelix-bundle Les uacuteniques histones que interaccionen directament soacuten H3-H3rsquo (les H4 queden als extrems del tetragravemer) Les interaccions que srsquoestableixen soacuten ponts H i interaccions hidrofogravebiquesLrsquooctagravemer es forma per la unioacute dels dos diacutemers H2A-H2B al tetragravemer Interaccioacute directa entre H4 i H2B mitjanccedilant ponts H i un cluster hidrofogravebic (aquest estagrave format per 3 Tyr que no interaccionen a traveacutes dels seus oxiacutegens sinoacute dels anells) Tambeacute es forma una estructura del tipus 4-hegravelix-bundleA meacutes tambeacute srsquoestableixen interaccions entre els dos diacutemers H2A-H2B

FI DE LA PRESENTACIOacutersquo

• Slide 1
• Slide 2
• CARACTERIacuteSTIQUES DEL NUCLEOSOMA
• El DNA al nucleosoma
• LOCALITZACIOacute DEL NUCLEOSOMA
• ESTRUCTURA DEL NUCLEOSOMA
• Slide 7
• Slide 8
• DINAgraveMICA DEL NUCLEOSOMA
• Slide 10
• Slide 11
• HISTONES
• CLASSIFICACIOacute SCOP
• TIPUS DrsquoHISTONES
• HISTONE FOLD
• 1KX5
• DOMINI HISTONE FOLD
• Slide 18
• Slide 19
• Slide 20
• Slide 21
• Slide 22
• Slide 23
• Slide 24
• INTERACCIONS AL NUCLEOSOMA
• TIPUS DrsquoINTERACCIONS
• TIPUS DrsquoINTERACCIONS
• INTERACCIONS HISTONA-HISTONA
• Slide 29
• Octagravemer drsquohistones (core nucleosomal)
• Slide 31
• Slide 32
• H3 i H4 interaccionen via histone fold formant un heterodiacutemer
• H2A i H2B interaccionen via histone fold formant un heterodiacutemer
• 1 INTERACCIONS HIDROFOgraveBIQUES
• Slide 36
• 3 ALTRES INTERACCIONS SECUNDAgraveRIES
• Per quegrave es formen aquests heterodiacutemers i no uns altres o homodiacutemers
• Slide 39
• Tetragravemer H3-H4H3rsquo-H4rsquo
• Slide 41
• 1 Ponts H entre H3-H3rsquo
• 2 Interaccions hidrofogravebiques entre H3-H3rsquo
• Slide 44
• Slide 45
• Tetragravemer-diacutemer interaccions H4-H2B
• Cluster hidrofogravebic
• Diacutemer-diacutemer interaccions H2A-H2BH2Arsquo
• Slide 49
• INTERACCIOacute AMB IONS
• INTERACCIONS HISTONA-DNA
• Slide 52
• IMPORTAgraveNCIA DE LrsquoAIGUA
• INTERACCIOacute PER PONTS DrsquoH
• Slide 55
• Slide 56
• Slide 57
• Slide 58
• Interaccioacute diacutemer H2AH2B -DNA
• Slide 60
• Slide 61
• Slide 62
• Slide 63
• Slide 64
• Interaccioacute H2B-DNA
• Slide 66
• Slide 67
• Interaccioacute diacutemer H3H4-DNA
• Slide 69
• Slide 70
• Slide 71
• Slide 72
• Slide 73
• Slide 74
• Slide 75
• Slide 76
• Slide 77
• Slide 78
• Slide 79
• Interaccioacute H3-DNA
• Slide 81
• Interaccioacute H4-DNA
• Slide 83
• Slide 84
• Slide 85
• Slide 86
• Slide 87
• Interaccioacute H2A-DNA
• Slide 89
• EVOLUCIOacute DE LES HISTONES
• SUPERPOSICIOacute
• Slide 92
• Slide 93
• Slide 94
• SUPERPOSICIOacute DE LES HISTONES
• Slide 96
• NUCLEOSOMA PROCARIOTA
• ALINIAMENT ESTRUCTURAL
• BIBLIOGRAFIA
• Slide 100
• Slide 102
• Slide 103
• Slide 104
• Slide 105
• Slide 106
• Slide 107
• Slide 108
• Slide 109
• FI DE LA PRESENTACIOacute

1KX5

bull Tegravecnica cristalmiddotlografia de raigs Xbull Resolucioacute 19 Aringbull Espegravecie Xenopus laevis

DOMINI HISTONE FOLD

Motiu estructural ~65aa amb 3 hegravelix

H3 LLIRKLPFQRLVREIAQDFKTDLRFQSSAVMALQEASEAYLVALFEDTNLCAIHAKRVTIMPKDIQLARRIRG

H4 QGITKPAIRRLARRGG----V-KRISGLIYEETRGVLKVFLENVIRDAVTYTEHAKRKTVTAMDVVYALKRQG

H2A LQFPVGRVHRLLRKGN--Y-A-ERVGAGAPVYLAAVLEYLTAEILELAGNAARDNKKTRIIPRHLQLAVRNDE

H2B ------SYAIYVYKVLKQVHPDTGISSKAMSIMNSFVNDVFERIAGEASRLAHYNKRSTITSREIQTAVRLLL

H3 LLIRKLPFQRLVREIAQDFKTDLRFQSSAVMALQEASEAYLVALFEDTNLCAIHAKRVTIMPKDIQLARRIRG

H4 QGITKPAIRRLARRGG----V-KRISGLIYEETRGVLKVFLENVIRDAVTYTEHAKRKTVTAMDVVYALKRQG

H2A LQFPVGRVHRLLRKGN--Y-A-ERVGAGAPVYLAAVLEYLTAEILELAGNAARDNKKTRIIPRHLQLAVRNDE

H2B ------SYAIYVYKVLKQVHPDTGISSKAMSIMNSFVNDVFERIAGEASRLAHYNKRSTITSREIQTAVRLLL

N-termhegravelix alfa curta (α1)

+ girfulla beta + loop L1

+ hegravelix alfa llarga (α2)

+girfulla beta + loop L2

+ hegravelix alfa curta (α3)

C-term

H2B

H2A

H4

H3

Pes molecular 13960 kDa

Nuacutemero drsquoaa 129

Lys+Arg 13 Lys

13 Arg

Histona H2A

202

3 HEgraveLIX

Histona H2B

Pes molecular 13774 kDa

Nuacutemero drsquoaa 125

Lys+Arg 20 Lys

8 Arg224

3+1 HEgraveLIX

αC

Histona H3

Pes molecular 1527 kDa

Nuacutemero drsquoaa 135

Lys+Arg 13 Lys

18 Arg229

3+1 HEgraveLIX

αN

Histona H4

Pes molecular 11236 kDa

Nuacutemero drsquoaa 102

Lys+Arg 11 Lys

14 Arg245

3 HEgraveLIX

Exemple D85R78 de la H4Srsquoestableix un

doble pont H

Establiment de ponts H entre residus drsquouna histona

Arg78

Asp85

277 Aring

H2B

Glu83 interacciona amb fosfat de DNA

Glu90

Arg83

INTERACCIONS AL NUCLEOSOMA

DirectesIndirectes

Ponts drsquohidroge

n amb lrsquoH2O

Ponts drsquohidroge

n

Interaccions

iograveniques

Interaccions van

der Waals

Interaccions

hidrofogravebiques

Electroestagravetica

Van der Waals

TIPUS DrsquoINTERACCIONS

ab

bael

r

qqE

4

1 Energia 100-150 kcalmol

Distagravencia Fins 10-15Aring

r

baC

r

baCE

abab

ab 12

12

6

6

Energia 1-2 kcalmol

Distagravencia 4-5Aring

TIPUS DrsquoINTERACCIONS Ponts drsquohidrogenbull Impliquen la interaccioacute drsquoun agravetom donador

(electropositiu) i un aceptor (electronegatiu) drsquohidrogen

bull Enllaccedil 85 iogravenic i 15 covalentbull Energia 1- 45 kcalmolbull Distagravencia 28 Aring

EFECTE COLmiddotLABORATIU

Interaccions hidrofogravebiquesbull No soacuten una interaccioacute progravepiament ditabull Associacioacute drsquoagravetoms hidrofogravebics en un ambient

hidrofiacutelic la estabilitat del sistema ( molegravecules de solvent lliure)

INTERACCIONS HISTONA-HISTONA

bull Anagravelisis biofiacutesics cross-linking i modelatge Anagravelisis biofiacutesics cross-linking i modelatge molecularmolecular tetragravemer H3-H4 teacute paper central en lrsquoorganitzacioacute del nucleosoma ja que srsquouneixen fortament als turns centrals del DNA H2A-H2B interaccionen amb les dues cares del tetragravemer i llavors amb DNA

bull CristalmiddotlografiaCristalmiddotlografia histones core interaccionen entre elles de manera selectiva

Extrem N-term teacute paper important en interaccioacute prot-prot de fora nucleosoma

bull H1 interacciona amb H2

Octagravemer drsquohistones (core nucleosomal)

H3-H4

H3rsquo-H4rsquo

H2A-H2B

H2Arsquo-H2Brsquo

Tetragravemer

Diacutemer

Diacutemer

Octagravemer

ELS DIacuteMERSH2A-H2B

H3-H4

TIPUS DrsquoINTERACCIONS

1 Entre les hegravelix α 2 interaccions hidrofogravebiques

2 Entre els loops ponts drsquohidrogen

3 Altres interaccions

H3 i H4 interaccionen via histone fold formant un

heterodiacutemer

H4

H3

H2A i H2B interaccionen via histone fold formant un

heterodiacutemer

H2B

H2A

1 INTERACCIONS HIDROFOgraveBIQUES

H2A leu51 val54 leu55 leu58 thr59 ile62 leu63

H2B ala71 ile70 phe67 val66 val63 phe62 met59

H2A

H2B

2 INTERACCIONS PONT H entre L1 drsquouna histona i L2 de lrsquoaltra

L2

L1

L1

L2

H2B

H2A

Ser52

Ile78348Aring

3 ALTRES INTERACCIONS SECUNDAgraveRIES

H3-H4 H2A-H2B

Ile62

Ile29 Tyr39

Per quegrave es formen aquests heterodiacutemers i no uns altres o homodiacutemers

bull Empaquetament complementarindash diferegravencies en la

interaccioacute de hegravelix αndash diferegravencies de les seves

extensions N-terminals ndash diferegravencies dels loops L1-

L2

EL TETRAgraveMER

Tetragravemer H3-H4H3rsquo-H4rsquo

H4rsquoH4

H3 H3rsquo

TIPUS DrsquoINTERACCIONS

bull Les interaccions entre els dos diacutemers H3-H4 per formar el tetragravemer es formen entre les histones H3-H3rsquo mitjanccedilant un 4-hegravelix bundle

bull Interaccions1 Ponts H2 Hidrofogravebiques

1 Ponts H entre H3-H3rsquo

His133

His133

Asp123

Asp123

2 Interaccions hidrofogravebiques entre H3-H3rsquo

Residus hidrofogravebics

LrsquoOCTAgraveMER INTERACCIONS

TETRAgraveMERS-DIacuteMERS

Interaccioacute entre diacutemers H2A-H2BH4-H3

H2A-H2B

H3-H4

H2B

H4

Tetragravemer-diacutemer interaccions H4-H2B

H2B H4

Cluster hidrofogravebic

Ponts H

H2B

H4

Glu90

His75

Glu73Arg92

H2B

H4

Tyr80 Tyr72

Tyr88

Diacutemer-diacutemer interaccions H2A-H2BH2Arsquo

Asn38

His79

Glu41

32 Aring 28 Aring

bull Es formen interaccions mitjanccedilant els dominis histone-fold per formar els diacutemers

bull Es formen 3 4-hegravelix-bundlendash 1 associacioacute H3rsquo-H3 per formar tetragravemer

bull Ponts H bull Enllaccedilos hidrofogravebics

ndash 2 associacions H2B-H4 per formar octagravemer bull Ponts H bull Cluster hidrofogravebic

RESUM

INTERACCIOacute AMB IONS

bull Gran importagravencia dels cations divalents

bull Llocs drsquounioacute especiacutefics a ions com el Mg2+ Na+Mn2+ i el Cl-

bull Poden coordinar-se amb molegravecules drsquoaigua

INTERACCIONS HISTONA-DNA

INTERACCIONS HISTONA-DNA

bull Les interaccions histona-DNA es donen en aquelles regions en que el solc menor queda encarat a la part interior (SHL)

bull Impliquen principalmentndash LYS i ARG de les histones ndash Fosfats del DNA

INDEPENDEgraveNCIA DE LA SEQUumlEgraveNCIA DE DNA

bull Els residus implicats en les interaccions formen part majoritagraveriament dels loops L1 i L2 la hegravelix N-terminal i la cua N-termianl de les histones

IMPORTAgraveNCIA DE LrsquoAIGUAHIDRATACIOacute

bull Paper clau en lrsquoestabliment de les interaccions histona-DNA Lrsquoaigua es troba andash Solc menor del DNA (ldquoespines de hidratacioacuterdquo)ndash Grups fosfat del DNAndash Entre histones i DNA ndashdistagravencia lt35Aringndash

bull Serveixen drsquoenllaccedil per formar els ponts drsquohidrogen entre histona i DNA

bull Gran importagravencia en la dinagravemica i estabilitat del nucleosoma Permet interaccioacute sequumlegravencia-independent

INTERACCIOacute PER PONTS DrsquoH

INTERACCIOacute DIRECTEbull 116 ponts drsquohidrogen directes histona-DNA

INTERACCIOacute INDIRECTEbull 121 molegravecules drsquoH2O intervenen en les

interaccions histona-DNAndash 358 interaccions per ponts drsquohidrogen (3 per

molegravecula)bull actuaragrave tant de donador com drsquoacceptor de

ponts drsquohidrogen bull actuaran drsquoaiguumles drsquoassistegravencia o aiguumles

facilitadores

AUGMENT DE LrsquoENTROPIA DEL SISTEMA

Interaccions directes involucrades principalment les ARG i LYS per cagraverrega positiva que presenten

Pont drsquohidrogen establert en una distagravencia de 287Aring

Exemple

Arg36 (H4) + grup fosfat del DNA

Lys122 (H3) grup fosfat DNA

Distagravencia 678Aring

No eacutes possible establir un pont drsquohidrogen directe

SOLUCIOacute H2O

facilitadora

Interaccions indirectes

H2O 2762 facilita la formacioacute del pont drsquohidrogen entre la lisina 122 de la H3 i el grup fosfat del DNA

Per dues molegravecules que hi intervenen (DNA i histona) srsquoalliberen dues molegravecules drsquoaigua

Per alliberar les mateixes dues molegravecules drsquoaigua cal la participacioacute de tres grups (DNA histona i molegravecula drsquoaigua fent de pont)

Interaccioacute diacutemer H2AH2B -DNA

Interaccioacute H2A-DNA

grup NH2 -R- Arg35 (H2A) grup fosfat timina 39

Distagravencia 265Aring

Tipus pont drsquohidrogen (distagravencia ograveptima i orientacioacute en liacutenia recte de lrsquohidrogen del grup NH2 respecte lrsquooxigen del grup fosfat)

COOH

H3N+ C H

CH2

CH2

CH2

NH

C

NH2 NH2

Arginina

+

R

grup NH2 -R- Arg42 (H2A) grup fosfat guanina ndash35

Distagravencia 494AringTipus interaccioacute electrostagravetica

Distagravencia 498AringTipus interaccioacute electrostagravetica

grup fosfat timina 54

grup NH2 -R- Arg77(H2A)

grup NH2 -R- Arg35 (H2A) grup fosfat timina 39

Distagravencia 265Aring

Tipus pont drsquohidrogen (distagravencia ograveptima i orientacioacute en liacutenia recte de lrsquohidrogen del grup NH2 respecte lrsquooxigen del grup fosfat)

COOH

H3N+ C H

CH2

CH2

CH2

NH

C

NH2 NH2

Arginina

+

R

Interaccioacute H2B-DNA

grup NH2 -R- Arg83 (H2B) grup fosfat adenina ndash33

Distagravencia 342AringTipus interaccioacute electrostagravetica

grup OH -R- Thr85 (H2B) grup fosfat guanina ndash34

Distagravencia 300AringTipus pont drsquohidrogen

Treonina

Hidrogen lagravebil del grup alcohol

COOH

H3N+ C H

CH

OH CH3R

Interaccioacute diacutemer H3H4-DNA

Interaccioacute entre N de LYS77 H4 i O2P de A-33

Distagravencia 433Aring

Tipus electroestagravetica

448 Aring

Interaccioacute entre N de LYS115 H3 i O2P de A-33

Distagravencia 507Aring

Tipus electroestagravetica

574 Aring

261 Aring

Interaccioacute entre OH- THR30 H3 i O1P A13 a traveacutes de H2Obull THR - H2O

Distagravencia250 AringTipus pont drsquoH

bull H2O ndash O1P Distagravencia290 AringTipus pont drsquoH

Interaccioacute entre NH3+ de

ARG83 H3 i O1P de G27 Distagravencia 574AringTipus electroestagravetica

Interaccioacute entre OH- THR80 H4 i O1P C28

Distagravencia261Aring

Tipus pont drsquoH25 Aring

29 Aring

275 Aring

420 Aring

278 Aring

Interaccioacute entre NH3+ de

ARG45 H4 i O1P de T7

Distagravencia 510Aring

Tipus electroestagravetica

Interaccioacute OH- de THR118 H3 i O1P de G31

Distagravencia 275Aring

Tipus pont drsquohidrogen

Interaccioacute entre OH- de THR118 H3 NH3

+ ARG45 H4

Distagravencia 278Aring

Tipus pont drsquohidrogen

Interaccioacute entre CH3 de LEU65 H3 i CH3 de T

Distagravencia 414Aring

Tipus hidrofogravebica

414 Aring

Lisina 77 (H4) interaccioacute amb el grup fosfat a una distagravencia de 433Aring

H3-H4DNA

H2A-H2BDNA

Lisina 74 (H2A) tambeacute hauria drsquointeraccionar

Distagravencia 714Aring

No srsquoestableix una interaccioacute aparent

Problema de la literatura O problema de la cristalografia

Hipogravetesi

bull Estudiat en un temps diferent la distagravencia entre la LISINA i el GRUP FOSFAT del DNA permetria la interaccioacute electrostagravetica

Premisa

bull El nucleosoma eacutes un sistema en moviment

bull La cristalografia no ens permet considerar-lo com a tal (ldquofoto estagraveticardquo)

PDB 1P3I Crystallographic Studies Of Nucleosome Core Particles Containing Histone Sin Mutant (resolucioacute 230Aring)

PDB 1P3I

COOH

H3N+ C H

CH2

CH2

CH2

NH3+

Distagravencia 353AringTipus interaccioacute electrostagravetica

R

grup NH3+ Lys1075 grup fosfat adenina 133

Hipogravetesi

bull Estudiat en un temps diferent la distagravencia entre la LISINA i el GRUP FOSFAT del DNA permetria la interaccioacute electrostagravetica

Premisa

bull El nucleosoma eacutes un sistema en moviment

bull La cristalmiddotlografia no ens permet considerar-lo com a tal (ldquofoto estagraveticardquo)

CONCLUSIOacute AL TROBAR UN SEGON PDB A ON SIacute QUE ES MANTEacute LA INTERACCIOacute CONCLUIumlM QUE EacuteS IMPORTANT TAL I COM HAVIacuteEM TROBAT TOT I QUE EN EL NOSTRE MODEL NO HO PUGUEM OBSERVAR

Interaccioacute H3-DNA

Interaccioacute H4-DNA

SHL ndash15

SHL +15

233 Aring

271 Aring

508 Aring

6831 Aring

SHL ndash15

SHL +15

R63 H3 O1P T17J

D24 H4 O1P A-13J

R63 H3

O1P C-14J

D24 H4

O1P T18I

SHL ndash15 SHL +15

Interaccioacute H2B-DNA

Interaccioacute H2A-DNA

Cua C-terminal de H2A

No interaccioacute amb DNA del nucleosoma

Interaccioacute amb H1

Interaccioacute cua N-terminal H2A amb el nucleosoma

Interaccions electroestagravetiques

LYS i ARG amb OP DNA

EVOLUCIOacute DE LES HISTONES

SUPERPOSICIOacuteSTAMP

ClustalW HMMER

STAMP STAMP

LOW SCORES

Alineament STAMP (H4 H2A H2B)

Alinear H3 manualment

STAMP

SUPERPOSICIOacute DE LES HISTONES

H2A At

H2A Dm

H2A Ce

H2A HsH2A Xl

H4 HsH4 Ce

H4 Dm

H4 AtH4 Xl

Mfervidus1

Mfervidus2

H3 CeH3 Hs

H3 XlH3 Dm

H2B At

H2B Hs

H2B Xl

H2B CeH2B Dm

H1 At

H1 CeH1 Dm

H1 Hs

H1 Xl

H5 Ggallus

NUCLEOSOMA PROCARIOTA

bull Mateixa funcioacute a eucariotes i procariotes resoldre el problema de lrsquoempaquetament del DNA

bull Nucleosoma arquea tetragravemer + ~80pb DNAbull 2 tipus drsquohistona amb sequumlegravencia i estructura

conservada bull Formen diacutemers perograve no especiacutefics homo i

heterodiacutemers

bull Histones arquees meacutes petites (nomeacutes histone fold)

CLUSTAL W(160) multiple sequence alignment

1A7W --------------------------MELPIAPIGRIIKDAGAERVSDDARI-TLAKILE 1HTA -------------------------MGELPIAPIGRIIKNAGAERVSDDARI-ALAKVLE 1kx5B SGRGKGGKGLGKGGAKRHRKVLRDNIQGITKPAIRRLARRGGVKRISGLIYEETRGVLKV 1A7W EMGRDIASEAIKLARHAGRKTIKAEDIELAVRRFK---------- 1HTA EMGEEIASEAVKLAKHAGRKTIKAEDIELARKMF-----------1kx5B FLENVIRDAVTYTEHA-KRKT--VTAMDVVYALKRQGRTLYGFGG

No Domain1 Domain2 Sc RMS Len1 Len2 Align NFit Eq Secs I S P(m)

Pair 1 1A7W 1HTA 934 059 68 68 67 67 66 0 8485 10000 736e-46 Pair 2 1A7W 1kx5B 567 152 68 102 68 67 65 0 2462 10000 000037

Pair 3 1HTA 1kx5B 574 131 68 102 68 65 64 0 2969 10000 761e-06

ALINIAMENT ESTRUCTURAL

BIBLIOGRAFIALlibresbull Wolfe A Chromatin (Structure amp Function) Academic Press 2a edicioacute (1995)bull Calladine Understanding DNA Acdameic Pressbull Sinden DNA Structure and Function Academic PressArticlesbull Curt A Davey et al Solvent mediated interactions in the structura of the

nucleosome core particle at 19 Aring resolution J Mol Biol 319 p1097-1113 (2002)

bull Luger et al Crystal structure of the nucleosome core particle at 28 Aring resolution Nature 389 p251-260 (1997)

bull Flaus A Et al Mechanisms for nucleosome mobilisation Biopolymers 68 p463-578 (2003)

bull Richmond T et al The structure of DNA in the nucleosome core Nature 423 p145-150 (2003)

bull Protacio RU et al Effects of Histone Tail Domains on the Rate of Transcriptional Elongation throught a Nucleosome Mol Cell Biol Vol 20 n 23 p8866-8878

Websbull httpwwwciencianetVerArticuloHistonaidArticulo=dsfjuhh7hqjeub9z1f58vkbull httpwwwbiosciohio-stateedu~microbioArchaealhistonesbull httpwwwweb-bookscomMoBioFreeCh3D1htmbull httpwwwbmbpsueducoursesbmb4004_9_active_cromatinpd

Bases de dadesbull SCOPbull PDBbull National Human Genome Research Institute (Histone Sequence Database)

Programesbull STAMPbull ClustalWbull HMMERbull Rasmol

1 Sobre lrsquoestructura del nucleosoma digues quines afirmacions soacuten certes

1) Serveix per resoldre el problema de compactacioacute del DNA

2) Les regions exograveniques del DNA acostumen a estar a les zones linker per aixiacute estar meacutes accesibles als factors de transcripcioacute

3) Les histones srsquouneixen al DNA de forma sequumlegravencia no-depenent

4) Eacutes un sistema molt poc dinagravemic per permetre lrsquoestabilitat dels cromosomas metafagravesics

a 123

b 24

c 13

d 4

e 1234

2 Sobre els components del nucleosoma sabem que

a) Les histones del core estan molt ben conservades mentre que la H1 no

b) El DNA srsquoenrotlla formant 176 voltes al voltant de les histones del nucli que correspon a uns 146pb

c) Les dues anteriors

d) LrsquoH1 estabilitza el nucleosoma i organitza el DNA linker

e) Totes les anteriors

3 Sobre les histones digues quina opcioacute eacutes falsa

a) Soacuten proteiumlnes globulars bagravesiques molt riques en Arg i Lys

b) Les histones desacetilades tenen molt baixa afinitat pel DNA i premetran la transcripcioacute gegravenica

c) Trobem dos tipus drsquohistones totes de baix per molecular

d) Apareixen en lrsquoSCOP com a all alpha protein amb dominis histone fold

e) Srsquoorganitzen en un octagravemer format per un tetragravemer 2(H3-H4) i dos diacutemers (H2A-H2B)

4 En relacioacute a les interaccions entre les histones i el DNA digues quinaes de les seguumlents afirmacions eacutessoacuten falsaes

1) La interaccioacute entre les histones i el DNA es sequumlegravencia depenent

2) Les treonines interaccionen mitjanccedilant ponts drsquohidrogen realitzats amb el grup alcohol de la cadena lateral

3) Les interaccions srsquoestableixen principalment entre residus bagravesics de la hegravelix C-terminal el loop L1 i el loop L2 de les histones i els fosfats del DNA

4) Les interaccions srsquoestableixen principalment entre residus bagravesics de la hegravelix N-terminal el loop L1 i el loop L2 de les histones i els fosfats del DNA

a 1 2 i 3

b 1 i 3

c 2 i 4

d 4

e 1 2 3 i 4

5 En lrsquoestabliment de les interaccions Histona-DNA digues quina de les seguumlents afirmacions eacutes CERTA en relacioacute amb el paper de lrsquoaigua

a Lrsquoaigua facilita les interaccions entre les proteiumlnes i el DNA permetent la interaccioacute per ponts drsquohidrogen entre residus de les histones i del DNA quan aquests estan massa allunyats o mal orientats

b Lrsquoestabliment de ponts drsquohidrogen indirectes suposen una disminucioacute de la estabilitat del sistema

c Les molegravecules dlsquoaigua srsquoordenen al voltant del DNA deixant el core del nucleosoma sense solvatar

d 1 i 2 soacuten certes

e Cap de les anteriors eacutes certa

6 Senyala lales afirmacions INCORRECTAES sobre el nucleosoma

a Les histones core i la histona linker comparteixen un mateix domini estructural anomenat histone fold b El tetragravemer central del nucleosoma estagrave format per 2 histones H3 i 2 histones H4

c El domini histone fold estagrave format per 3 hegravelix alfa i 2 loops (L1 i L2)

d Els monogravemers drsquohistona es capiculen per formar els diacutemers gragravecies a interaccions hidrofogravebiques entre les hegravelix alfa i entre els loops de les histones e Les afirmacions a i d soacuten falses

7 Senyala les afirmacions CORRECTES sobre el nucleosoma

1) La sequumlegravencia drsquoaminoagravecids del domini histone fold de les histones H2A H2B H3 i H4 estagrave menys conservada que la seva estructura i plegament

2) El nucleosoma procariota estagrave format per 2 homo o heterodiacutemers i resol el problema de lrsquoempaquetament del DNA

3) Lrsquoorientacioacute de les cadenes laterals dels aminoagravecids de les histones eacutes variable segons la presegravencia o absegravencia del DNA

4) Les histones H1 soacuten les meacutes conservades evolutivament mentre que les H3 soacuten les que ho estan menys

a) 123 b) 13c) 24 d) 4

e) 1234

8 Tria la resposta correcte

1) Les histones presenten alta homologia de sequumlegravencia i per tant destructura

2) Les interaccions directes per formar el tetragravemer sestableixen entre lH3 dun diacutemer H3-H4 i lH3 de lalatre diacutemer H3-H4lsquo

3) Els dos diacutemers H2AH2B no interaccionen entre ells per formar loctagravemer

4) Els cations divalents juguen un paper fonamental ja que se situen a la regioacute C-terminal de les hegravelix alfa estabilitzant-les

a) 1 i 3 b) 2 i 4 c) 12 i 3 d)123 i 4 e)4

PREGUNTES DrsquoASSAIG NUCLEOSOMA

1- Senyala quina importancia teacute lrsquoaigua en el nucleosoma

En el nucleosoma lrsquoaigua es disposa al voltant del DNA i en lrsquoespai entre que hi ha entre el core drsquohistones i el DNA

En el nucleosoma lrsquoaigua juga un paper fonamental en lrsquoestabliment de les interaccions Histona-DNA ja que permet la interaccionar mitjanccedilant ponts drsquohidrogen de residus que es troben massa allunyats (distagravencia gt 28 Å) o que es troben mal orientats (els ponts drsquohidrogen nomeacutes es donen quan els residus estan disposats en linia recta en lrsquoespai admetent variacions de +- 35ordm) Lrsquoefecte principal que faragrave aixograve eacutes que permetragrave que la interaccioacute entre les histones i el DNA sigui sequumlegravencia independent (tot i que aixograve tambeacute es veu afavorit per altres coses) ja que permetragrave que aquesta no depengui dels residus concrets que hi hagi al DNA ni de la seva disposicioacute perquegrave podrem establir interaccions mitjanccedilant una o meacutes molegravecules drsquoaigua per tal drsquointeraccionar amb el DNA

2 Indica quina eacutes lrsquoestructura drsquoun octagravemer i digues quines proteiumlnes interaccionen entre elles per formar-lo

Lrsquooctagravemer estagrave format per dues cogravepies de cada una de les 4 histones core Es formen 2 heterodiacutemers H2A-H2B i dos heterodiacutemers H3-H4 gragravecies a interaccions hidrofogravebiques entre les hegravelix α2 i ponts H entre aa dels loops Les histones dels diacutemers interaccionen de manera capiculadaEls dos diacutemers H3-H4 srsquouneixen fortament als turns centrals del DNA formant el tetragravemer central Els altres dos diacutemers H2A-H2B interaccionen amb el tetragravemer per formar lrsquooctagravemer drsquohistones del nucleosoma El tetragravemer estagrave format per la unioacute dels 2 diacutemers H3-H4 formant una estructura del tipus 4-hegravelix-bundle Les uacuteniques histones que interaccionen directament soacuten H3-H3rsquo (les H4 queden als extrems del tetragravemer) Les interaccions que srsquoestableixen soacuten ponts H i interaccions hidrofogravebiquesLrsquooctagravemer es forma per la unioacute dels dos diacutemers H2A-H2B al tetragravemer Interaccioacute directa entre H4 i H2B mitjanccedilant ponts H i un cluster hidrofogravebic (aquest estagrave format per 3 Tyr que no interaccionen a traveacutes dels seus oxiacutegens sinoacute dels anells) Tambeacute es forma una estructura del tipus 4-hegravelix-bundleA meacutes tambeacute srsquoestableixen interaccions entre els dos diacutemers H2A-H2B

FI DE LA PRESENTACIOacutersquo

• Slide 1
• Slide 2
• CARACTERIacuteSTIQUES DEL NUCLEOSOMA
• El DNA al nucleosoma
• LOCALITZACIOacute DEL NUCLEOSOMA
• ESTRUCTURA DEL NUCLEOSOMA
• Slide 7
• Slide 8
• DINAgraveMICA DEL NUCLEOSOMA
• Slide 10
• Slide 11
• HISTONES
• CLASSIFICACIOacute SCOP
• TIPUS DrsquoHISTONES
• HISTONE FOLD
• 1KX5
• DOMINI HISTONE FOLD
• Slide 18
• Slide 19
• Slide 20
• Slide 21
• Slide 22
• Slide 23
• Slide 24
• INTERACCIONS AL NUCLEOSOMA
• TIPUS DrsquoINTERACCIONS
• TIPUS DrsquoINTERACCIONS
• INTERACCIONS HISTONA-HISTONA
• Slide 29
• Octagravemer drsquohistones (core nucleosomal)
• Slide 31
• Slide 32
• H3 i H4 interaccionen via histone fold formant un heterodiacutemer
• H2A i H2B interaccionen via histone fold formant un heterodiacutemer
• 1 INTERACCIONS HIDROFOgraveBIQUES
• Slide 36
• 3 ALTRES INTERACCIONS SECUNDAgraveRIES
• Per quegrave es formen aquests heterodiacutemers i no uns altres o homodiacutemers
• Slide 39
• Tetragravemer H3-H4H3rsquo-H4rsquo
• Slide 41
• 1 Ponts H entre H3-H3rsquo
• 2 Interaccions hidrofogravebiques entre H3-H3rsquo
• Slide 44
• Slide 45
• Tetragravemer-diacutemer interaccions H4-H2B
• Cluster hidrofogravebic
• Diacutemer-diacutemer interaccions H2A-H2BH2Arsquo
• Slide 49
• INTERACCIOacute AMB IONS
• INTERACCIONS HISTONA-DNA
• Slide 52
• IMPORTAgraveNCIA DE LrsquoAIGUA
• INTERACCIOacute PER PONTS DrsquoH
• Slide 55
• Slide 56
• Slide 57
• Slide 58
• Interaccioacute diacutemer H2AH2B -DNA
• Slide 60
• Slide 61
• Slide 62
• Slide 63
• Slide 64
• Interaccioacute H2B-DNA
• Slide 66
• Slide 67
• Interaccioacute diacutemer H3H4-DNA
• Slide 69
• Slide 70
• Slide 71
• Slide 72
• Slide 73
• Slide 74
• Slide 75
• Slide 76
• Slide 77
• Slide 78
• Slide 79
• Interaccioacute H3-DNA
• Slide 81
• Interaccioacute H4-DNA
• Slide 83
• Slide 84
• Slide 85
• Slide 86
• Slide 87
• Interaccioacute H2A-DNA
• Slide 89
• EVOLUCIOacute DE LES HISTONES
• SUPERPOSICIOacute
• Slide 92
• Slide 93
• Slide 94
• SUPERPOSICIOacute DE LES HISTONES
• Slide 96
• NUCLEOSOMA PROCARIOTA
• ALINIAMENT ESTRUCTURAL
• BIBLIOGRAFIA
• Slide 100
• Slide 102
• Slide 103
• Slide 104
• Slide 105
• Slide 106
• Slide 107
• Slide 108
• Slide 109
• FI DE LA PRESENTACIOacute

DOMINI HISTONE FOLD

Motiu estructural ~65aa amb 3 hegravelix

H3 LLIRKLPFQRLVREIAQDFKTDLRFQSSAVMALQEASEAYLVALFEDTNLCAIHAKRVTIMPKDIQLARRIRG

H4 QGITKPAIRRLARRGG----V-KRISGLIYEETRGVLKVFLENVIRDAVTYTEHAKRKTVTAMDVVYALKRQG

H2A LQFPVGRVHRLLRKGN--Y-A-ERVGAGAPVYLAAVLEYLTAEILELAGNAARDNKKTRIIPRHLQLAVRNDE

H2B ------SYAIYVYKVLKQVHPDTGISSKAMSIMNSFVNDVFERIAGEASRLAHYNKRSTITSREIQTAVRLLL

H3 LLIRKLPFQRLVREIAQDFKTDLRFQSSAVMALQEASEAYLVALFEDTNLCAIHAKRVTIMPKDIQLARRIRG

H4 QGITKPAIRRLARRGG----V-KRISGLIYEETRGVLKVFLENVIRDAVTYTEHAKRKTVTAMDVVYALKRQG

H2A LQFPVGRVHRLLRKGN--Y-A-ERVGAGAPVYLAAVLEYLTAEILELAGNAARDNKKTRIIPRHLQLAVRNDE

H2B ------SYAIYVYKVLKQVHPDTGISSKAMSIMNSFVNDVFERIAGEASRLAHYNKRSTITSREIQTAVRLLL

N-termhegravelix alfa curta (α1)

+ girfulla beta + loop L1

+ hegravelix alfa llarga (α2)

+girfulla beta + loop L2

+ hegravelix alfa curta (α3)

C-term

H2B

H2A

H4

H3

Pes molecular 13960 kDa

Nuacutemero drsquoaa 129

Lys+Arg 13 Lys

13 Arg

Histona H2A

202

3 HEgraveLIX

Histona H2B

Pes molecular 13774 kDa

Nuacutemero drsquoaa 125

Lys+Arg 20 Lys

8 Arg224

3+1 HEgraveLIX

αC

Histona H3

Pes molecular 1527 kDa

Nuacutemero drsquoaa 135

Lys+Arg 13 Lys

18 Arg229

3+1 HEgraveLIX

αN

Histona H4

Pes molecular 11236 kDa

Nuacutemero drsquoaa 102

Lys+Arg 11 Lys

14 Arg245

3 HEgraveLIX

Exemple D85R78 de la H4Srsquoestableix un

doble pont H

Establiment de ponts H entre residus drsquouna histona

Arg78

Asp85

277 Aring

H2B

Glu83 interacciona amb fosfat de DNA

Glu90

Arg83

INTERACCIONS AL NUCLEOSOMA

DirectesIndirectes

Ponts drsquohidroge

n amb lrsquoH2O

Ponts drsquohidroge

n

Interaccions

iograveniques

Interaccions van

der Waals

Interaccions

hidrofogravebiques

Electroestagravetica

Van der Waals

TIPUS DrsquoINTERACCIONS

ab

bael

r

qqE

4

1 Energia 100-150 kcalmol

Distagravencia Fins 10-15Aring

r

baC

r

baCE

abab

ab 12

12

6

6

Energia 1-2 kcalmol

Distagravencia 4-5Aring

TIPUS DrsquoINTERACCIONS Ponts drsquohidrogenbull Impliquen la interaccioacute drsquoun agravetom donador

(electropositiu) i un aceptor (electronegatiu) drsquohidrogen

bull Enllaccedil 85 iogravenic i 15 covalentbull Energia 1- 45 kcalmolbull Distagravencia 28 Aring

EFECTE COLmiddotLABORATIU

Interaccions hidrofogravebiquesbull No soacuten una interaccioacute progravepiament ditabull Associacioacute drsquoagravetoms hidrofogravebics en un ambient

hidrofiacutelic la estabilitat del sistema ( molegravecules de solvent lliure)

INTERACCIONS HISTONA-HISTONA

bull Anagravelisis biofiacutesics cross-linking i modelatge Anagravelisis biofiacutesics cross-linking i modelatge molecularmolecular tetragravemer H3-H4 teacute paper central en lrsquoorganitzacioacute del nucleosoma ja que srsquouneixen fortament als turns centrals del DNA H2A-H2B interaccionen amb les dues cares del tetragravemer i llavors amb DNA

bull CristalmiddotlografiaCristalmiddotlografia histones core interaccionen entre elles de manera selectiva

Extrem N-term teacute paper important en interaccioacute prot-prot de fora nucleosoma

bull H1 interacciona amb H2

Octagravemer drsquohistones (core nucleosomal)

H3-H4

H3rsquo-H4rsquo

H2A-H2B

H2Arsquo-H2Brsquo

Tetragravemer

Diacutemer

Diacutemer

Octagravemer

ELS DIacuteMERSH2A-H2B

H3-H4

TIPUS DrsquoINTERACCIONS

1 Entre les hegravelix α 2 interaccions hidrofogravebiques

2 Entre els loops ponts drsquohidrogen

3 Altres interaccions

H3 i H4 interaccionen via histone fold formant un

heterodiacutemer

H4

H3

H2A i H2B interaccionen via histone fold formant un

heterodiacutemer

H2B

H2A

1 INTERACCIONS HIDROFOgraveBIQUES

H2A leu51 val54 leu55 leu58 thr59 ile62 leu63

H2B ala71 ile70 phe67 val66 val63 phe62 met59

H2A

H2B

2 INTERACCIONS PONT H entre L1 drsquouna histona i L2 de lrsquoaltra

L2

L1

L1

L2

H2B

H2A

Ser52

Ile78348Aring

3 ALTRES INTERACCIONS SECUNDAgraveRIES

H3-H4 H2A-H2B

Ile62

Ile29 Tyr39

Per quegrave es formen aquests heterodiacutemers i no uns altres o homodiacutemers

bull Empaquetament complementarindash diferegravencies en la

interaccioacute de hegravelix αndash diferegravencies de les seves

extensions N-terminals ndash diferegravencies dels loops L1-

L2

EL TETRAgraveMER

Tetragravemer H3-H4H3rsquo-H4rsquo

H4rsquoH4

H3 H3rsquo

TIPUS DrsquoINTERACCIONS

bull Les interaccions entre els dos diacutemers H3-H4 per formar el tetragravemer es formen entre les histones H3-H3rsquo mitjanccedilant un 4-hegravelix bundle

bull Interaccions1 Ponts H2 Hidrofogravebiques

1 Ponts H entre H3-H3rsquo

His133

His133

Asp123

Asp123

2 Interaccions hidrofogravebiques entre H3-H3rsquo

Residus hidrofogravebics

LrsquoOCTAgraveMER INTERACCIONS

TETRAgraveMERS-DIacuteMERS

Interaccioacute entre diacutemers H2A-H2BH4-H3

H2A-H2B

H3-H4

H2B

H4

Tetragravemer-diacutemer interaccions H4-H2B

H2B H4

Cluster hidrofogravebic

Ponts H

H2B

H4

Glu90

His75

Glu73Arg92

H2B

H4

Tyr80 Tyr72

Tyr88

Diacutemer-diacutemer interaccions H2A-H2BH2Arsquo

Asn38

His79

Glu41

32 Aring 28 Aring

bull Es formen interaccions mitjanccedilant els dominis histone-fold per formar els diacutemers

bull Es formen 3 4-hegravelix-bundlendash 1 associacioacute H3rsquo-H3 per formar tetragravemer

bull Ponts H bull Enllaccedilos hidrofogravebics

ndash 2 associacions H2B-H4 per formar octagravemer bull Ponts H bull Cluster hidrofogravebic

RESUM

INTERACCIOacute AMB IONS

bull Gran importagravencia dels cations divalents

bull Llocs drsquounioacute especiacutefics a ions com el Mg2+ Na+Mn2+ i el Cl-

bull Poden coordinar-se amb molegravecules drsquoaigua

INTERACCIONS HISTONA-DNA

INTERACCIONS HISTONA-DNA

bull Les interaccions histona-DNA es donen en aquelles regions en que el solc menor queda encarat a la part interior (SHL)

bull Impliquen principalmentndash LYS i ARG de les histones ndash Fosfats del DNA

INDEPENDEgraveNCIA DE LA SEQUumlEgraveNCIA DE DNA

bull Els residus implicats en les interaccions formen part majoritagraveriament dels loops L1 i L2 la hegravelix N-terminal i la cua N-termianl de les histones

IMPORTAgraveNCIA DE LrsquoAIGUAHIDRATACIOacute

bull Paper clau en lrsquoestabliment de les interaccions histona-DNA Lrsquoaigua es troba andash Solc menor del DNA (ldquoespines de hidratacioacuterdquo)ndash Grups fosfat del DNAndash Entre histones i DNA ndashdistagravencia lt35Aringndash

bull Serveixen drsquoenllaccedil per formar els ponts drsquohidrogen entre histona i DNA

bull Gran importagravencia en la dinagravemica i estabilitat del nucleosoma Permet interaccioacute sequumlegravencia-independent

INTERACCIOacute PER PONTS DrsquoH

INTERACCIOacute DIRECTEbull 116 ponts drsquohidrogen directes histona-DNA

INTERACCIOacute INDIRECTEbull 121 molegravecules drsquoH2O intervenen en les

interaccions histona-DNAndash 358 interaccions per ponts drsquohidrogen (3 per

molegravecula)bull actuaragrave tant de donador com drsquoacceptor de

ponts drsquohidrogen bull actuaran drsquoaiguumles drsquoassistegravencia o aiguumles

facilitadores

AUGMENT DE LrsquoENTROPIA DEL SISTEMA

Interaccions directes involucrades principalment les ARG i LYS per cagraverrega positiva que presenten

Pont drsquohidrogen establert en una distagravencia de 287Aring

Exemple

Arg36 (H4) + grup fosfat del DNA

Lys122 (H3) grup fosfat DNA

Distagravencia 678Aring

No eacutes possible establir un pont drsquohidrogen directe

SOLUCIOacute H2O

facilitadora

Interaccions indirectes

H2O 2762 facilita la formacioacute del pont drsquohidrogen entre la lisina 122 de la H3 i el grup fosfat del DNA

Per dues molegravecules que hi intervenen (DNA i histona) srsquoalliberen dues molegravecules drsquoaigua

Per alliberar les mateixes dues molegravecules drsquoaigua cal la participacioacute de tres grups (DNA histona i molegravecula drsquoaigua fent de pont)

Interaccioacute diacutemer H2AH2B -DNA

Interaccioacute H2A-DNA

grup NH2 -R- Arg35 (H2A) grup fosfat timina 39

Distagravencia 265Aring

Tipus pont drsquohidrogen (distagravencia ograveptima i orientacioacute en liacutenia recte de lrsquohidrogen del grup NH2 respecte lrsquooxigen del grup fosfat)

COOH

H3N+ C H

CH2

CH2

CH2

NH

C

NH2 NH2

Arginina

+

R

grup NH2 -R- Arg42 (H2A) grup fosfat guanina ndash35

Distagravencia 494AringTipus interaccioacute electrostagravetica

Distagravencia 498AringTipus interaccioacute electrostagravetica

grup fosfat timina 54

grup NH2 -R- Arg77(H2A)

grup NH2 -R- Arg35 (H2A) grup fosfat timina 39

Distagravencia 265Aring

Tipus pont drsquohidrogen (distagravencia ograveptima i orientacioacute en liacutenia recte de lrsquohidrogen del grup NH2 respecte lrsquooxigen del grup fosfat)

COOH

H3N+ C H

CH2

CH2

CH2

NH

C

NH2 NH2

Arginina

+

R

Interaccioacute H2B-DNA

grup NH2 -R- Arg83 (H2B) grup fosfat adenina ndash33

Distagravencia 342AringTipus interaccioacute electrostagravetica

grup OH -R- Thr85 (H2B) grup fosfat guanina ndash34

Distagravencia 300AringTipus pont drsquohidrogen

Treonina

Hidrogen lagravebil del grup alcohol

COOH

H3N+ C H

CH

OH CH3R

Interaccioacute diacutemer H3H4-DNA

Interaccioacute entre N de LYS77 H4 i O2P de A-33

Distagravencia 433Aring

Tipus electroestagravetica

448 Aring

Interaccioacute entre N de LYS115 H3 i O2P de A-33

Distagravencia 507Aring

Tipus electroestagravetica

574 Aring

261 Aring

Interaccioacute entre OH- THR30 H3 i O1P A13 a traveacutes de H2Obull THR - H2O

Distagravencia250 AringTipus pont drsquoH

bull H2O ndash O1P Distagravencia290 AringTipus pont drsquoH

Interaccioacute entre NH3+ de

ARG83 H3 i O1P de G27 Distagravencia 574AringTipus electroestagravetica

Interaccioacute entre OH- THR80 H4 i O1P C28

Distagravencia261Aring

Tipus pont drsquoH25 Aring

29 Aring

275 Aring

420 Aring

278 Aring

Interaccioacute entre NH3+ de

ARG45 H4 i O1P de T7

Distagravencia 510Aring

Tipus electroestagravetica

Interaccioacute OH- de THR118 H3 i O1P de G31

Distagravencia 275Aring

Tipus pont drsquohidrogen

Interaccioacute entre OH- de THR118 H3 NH3

+ ARG45 H4

Distagravencia 278Aring

Tipus pont drsquohidrogen

Interaccioacute entre CH3 de LEU65 H3 i CH3 de T

Distagravencia 414Aring

Tipus hidrofogravebica

414 Aring

Lisina 77 (H4) interaccioacute amb el grup fosfat a una distagravencia de 433Aring

H3-H4DNA

H2A-H2BDNA

Lisina 74 (H2A) tambeacute hauria drsquointeraccionar

Distagravencia 714Aring

No srsquoestableix una interaccioacute aparent

Problema de la literatura O problema de la cristalografia

Hipogravetesi

bull Estudiat en un temps diferent la distagravencia entre la LISINA i el GRUP FOSFAT del DNA permetria la interaccioacute electrostagravetica

Premisa

bull El nucleosoma eacutes un sistema en moviment

bull La cristalografia no ens permet considerar-lo com a tal (ldquofoto estagraveticardquo)

PDB 1P3I Crystallographic Studies Of Nucleosome Core Particles Containing Histone Sin Mutant (resolucioacute 230Aring)

PDB 1P3I

COOH

H3N+ C H

CH2

CH2

CH2

NH3+

Distagravencia 353AringTipus interaccioacute electrostagravetica

R

grup NH3+ Lys1075 grup fosfat adenina 133

Hipogravetesi

bull Estudiat en un temps diferent la distagravencia entre la LISINA i el GRUP FOSFAT del DNA permetria la interaccioacute electrostagravetica

Premisa

bull El nucleosoma eacutes un sistema en moviment

bull La cristalmiddotlografia no ens permet considerar-lo com a tal (ldquofoto estagraveticardquo)

CONCLUSIOacute AL TROBAR UN SEGON PDB A ON SIacute QUE ES MANTEacute LA INTERACCIOacute CONCLUIumlM QUE EacuteS IMPORTANT TAL I COM HAVIacuteEM TROBAT TOT I QUE EN EL NOSTRE MODEL NO HO PUGUEM OBSERVAR

Interaccioacute H3-DNA

Interaccioacute H4-DNA

SHL ndash15

SHL +15

233 Aring

271 Aring

508 Aring

6831 Aring

SHL ndash15

SHL +15

R63 H3 O1P T17J

D24 H4 O1P A-13J

R63 H3

O1P C-14J

D24 H4

O1P T18I

SHL ndash15 SHL +15

Interaccioacute H2B-DNA

Interaccioacute H2A-DNA

Cua C-terminal de H2A

No interaccioacute amb DNA del nucleosoma

Interaccioacute amb H1

Interaccioacute cua N-terminal H2A amb el nucleosoma

Interaccions electroestagravetiques

LYS i ARG amb OP DNA

EVOLUCIOacute DE LES HISTONES

SUPERPOSICIOacuteSTAMP

ClustalW HMMER

STAMP STAMP

LOW SCORES

Alineament STAMP (H4 H2A H2B)

Alinear H3 manualment

STAMP

SUPERPOSICIOacute DE LES HISTONES

H2A At

H2A Dm

H2A Ce

H2A HsH2A Xl

H4 HsH4 Ce

H4 Dm

H4 AtH4 Xl

Mfervidus1

Mfervidus2

H3 CeH3 Hs

H3 XlH3 Dm

H2B At

H2B Hs

H2B Xl

H2B CeH2B Dm

H1 At

H1 CeH1 Dm

H1 Hs

H1 Xl

H5 Ggallus

NUCLEOSOMA PROCARIOTA

bull Mateixa funcioacute a eucariotes i procariotes resoldre el problema de lrsquoempaquetament del DNA

bull Nucleosoma arquea tetragravemer + ~80pb DNAbull 2 tipus drsquohistona amb sequumlegravencia i estructura

conservada bull Formen diacutemers perograve no especiacutefics homo i

heterodiacutemers

bull Histones arquees meacutes petites (nomeacutes histone fold)

CLUSTAL W(160) multiple sequence alignment

1A7W --------------------------MELPIAPIGRIIKDAGAERVSDDARI-TLAKILE 1HTA -------------------------MGELPIAPIGRIIKNAGAERVSDDARI-ALAKVLE 1kx5B SGRGKGGKGLGKGGAKRHRKVLRDNIQGITKPAIRRLARRGGVKRISGLIYEETRGVLKV 1A7W EMGRDIASEAIKLARHAGRKTIKAEDIELAVRRFK---------- 1HTA EMGEEIASEAVKLAKHAGRKTIKAEDIELARKMF-----------1kx5B FLENVIRDAVTYTEHA-KRKT--VTAMDVVYALKRQGRTLYGFGG

No Domain1 Domain2 Sc RMS Len1 Len2 Align NFit Eq Secs I S P(m)

Pair 1 1A7W 1HTA 934 059 68 68 67 67 66 0 8485 10000 736e-46 Pair 2 1A7W 1kx5B 567 152 68 102 68 67 65 0 2462 10000 000037

Pair 3 1HTA 1kx5B 574 131 68 102 68 65 64 0 2969 10000 761e-06

ALINIAMENT ESTRUCTURAL

BIBLIOGRAFIALlibresbull Wolfe A Chromatin (Structure amp Function) Academic Press 2a edicioacute (1995)bull Calladine Understanding DNA Acdameic Pressbull Sinden DNA Structure and Function Academic PressArticlesbull Curt A Davey et al Solvent mediated interactions in the structura of the

nucleosome core particle at 19 Aring resolution J Mol Biol 319 p1097-1113 (2002)

bull Luger et al Crystal structure of the nucleosome core particle at 28 Aring resolution Nature 389 p251-260 (1997)

bull Flaus A Et al Mechanisms for nucleosome mobilisation Biopolymers 68 p463-578 (2003)

bull Richmond T et al The structure of DNA in the nucleosome core Nature 423 p145-150 (2003)

bull Protacio RU et al Effects of Histone Tail Domains on the Rate of Transcriptional Elongation throught a Nucleosome Mol Cell Biol Vol 20 n 23 p8866-8878

Websbull httpwwwciencianetVerArticuloHistonaidArticulo=dsfjuhh7hqjeub9z1f58vkbull httpwwwbiosciohio-stateedu~microbioArchaealhistonesbull httpwwwweb-bookscomMoBioFreeCh3D1htmbull httpwwwbmbpsueducoursesbmb4004_9_active_cromatinpd

Bases de dadesbull SCOPbull PDBbull National Human Genome Research Institute (Histone Sequence Database)

Programesbull STAMPbull ClustalWbull HMMERbull Rasmol

1 Sobre lrsquoestructura del nucleosoma digues quines afirmacions soacuten certes

1) Serveix per resoldre el problema de compactacioacute del DNA

2) Les regions exograveniques del DNA acostumen a estar a les zones linker per aixiacute estar meacutes accesibles als factors de transcripcioacute

3) Les histones srsquouneixen al DNA de forma sequumlegravencia no-depenent

4) Eacutes un sistema molt poc dinagravemic per permetre lrsquoestabilitat dels cromosomas metafagravesics

a 123

b 24

c 13

d 4

e 1234

2 Sobre els components del nucleosoma sabem que

a) Les histones del core estan molt ben conservades mentre que la H1 no

b) El DNA srsquoenrotlla formant 176 voltes al voltant de les histones del nucli que correspon a uns 146pb

c) Les dues anteriors

d) LrsquoH1 estabilitza el nucleosoma i organitza el DNA linker

e) Totes les anteriors

3 Sobre les histones digues quina opcioacute eacutes falsa

a) Soacuten proteiumlnes globulars bagravesiques molt riques en Arg i Lys

b) Les histones desacetilades tenen molt baixa afinitat pel DNA i premetran la transcripcioacute gegravenica

c) Trobem dos tipus drsquohistones totes de baix per molecular

d) Apareixen en lrsquoSCOP com a all alpha protein amb dominis histone fold

e) Srsquoorganitzen en un octagravemer format per un tetragravemer 2(H3-H4) i dos diacutemers (H2A-H2B)

4 En relacioacute a les interaccions entre les histones i el DNA digues quinaes de les seguumlents afirmacions eacutessoacuten falsaes

1) La interaccioacute entre les histones i el DNA es sequumlegravencia depenent

2) Les treonines interaccionen mitjanccedilant ponts drsquohidrogen realitzats amb el grup alcohol de la cadena lateral

3) Les interaccions srsquoestableixen principalment entre residus bagravesics de la hegravelix C-terminal el loop L1 i el loop L2 de les histones i els fosfats del DNA

4) Les interaccions srsquoestableixen principalment entre residus bagravesics de la hegravelix N-terminal el loop L1 i el loop L2 de les histones i els fosfats del DNA

a 1 2 i 3

b 1 i 3

c 2 i 4

d 4

e 1 2 3 i 4

5 En lrsquoestabliment de les interaccions Histona-DNA digues quina de les seguumlents afirmacions eacutes CERTA en relacioacute amb el paper de lrsquoaigua

a Lrsquoaigua facilita les interaccions entre les proteiumlnes i el DNA permetent la interaccioacute per ponts drsquohidrogen entre residus de les histones i del DNA quan aquests estan massa allunyats o mal orientats

b Lrsquoestabliment de ponts drsquohidrogen indirectes suposen una disminucioacute de la estabilitat del sistema

c Les molegravecules dlsquoaigua srsquoordenen al voltant del DNA deixant el core del nucleosoma sense solvatar

d 1 i 2 soacuten certes

e Cap de les anteriors eacutes certa

6 Senyala lales afirmacions INCORRECTAES sobre el nucleosoma

a Les histones core i la histona linker comparteixen un mateix domini estructural anomenat histone fold b El tetragravemer central del nucleosoma estagrave format per 2 histones H3 i 2 histones H4

c El domini histone fold estagrave format per 3 hegravelix alfa i 2 loops (L1 i L2)

d Els monogravemers drsquohistona es capiculen per formar els diacutemers gragravecies a interaccions hidrofogravebiques entre les hegravelix alfa i entre els loops de les histones e Les afirmacions a i d soacuten falses

7 Senyala les afirmacions CORRECTES sobre el nucleosoma

1) La sequumlegravencia drsquoaminoagravecids del domini histone fold de les histones H2A H2B H3 i H4 estagrave menys conservada que la seva estructura i plegament

2) El nucleosoma procariota estagrave format per 2 homo o heterodiacutemers i resol el problema de lrsquoempaquetament del DNA

3) Lrsquoorientacioacute de les cadenes laterals dels aminoagravecids de les histones eacutes variable segons la presegravencia o absegravencia del DNA

4) Les histones H1 soacuten les meacutes conservades evolutivament mentre que les H3 soacuten les que ho estan menys

a) 123 b) 13c) 24 d) 4

e) 1234

8 Tria la resposta correcte

1) Les histones presenten alta homologia de sequumlegravencia i per tant destructura

2) Les interaccions directes per formar el tetragravemer sestableixen entre lH3 dun diacutemer H3-H4 i lH3 de lalatre diacutemer H3-H4lsquo

3) Els dos diacutemers H2AH2B no interaccionen entre ells per formar loctagravemer

4) Els cations divalents juguen un paper fonamental ja que se situen a la regioacute C-terminal de les hegravelix alfa estabilitzant-les

a) 1 i 3 b) 2 i 4 c) 12 i 3 d)123 i 4 e)4

PREGUNTES DrsquoASSAIG NUCLEOSOMA

1- Senyala quina importancia teacute lrsquoaigua en el nucleosoma

En el nucleosoma lrsquoaigua es disposa al voltant del DNA i en lrsquoespai entre que hi ha entre el core drsquohistones i el DNA

En el nucleosoma lrsquoaigua juga un paper fonamental en lrsquoestabliment de les interaccions Histona-DNA ja que permet la interaccionar mitjanccedilant ponts drsquohidrogen de residus que es troben massa allunyats (distagravencia gt 28 Å) o que es troben mal orientats (els ponts drsquohidrogen nomeacutes es donen quan els residus estan disposats en linia recta en lrsquoespai admetent variacions de +- 35ordm) Lrsquoefecte principal que faragrave aixograve eacutes que permetragrave que la interaccioacute entre les histones i el DNA sigui sequumlegravencia independent (tot i que aixograve tambeacute es veu afavorit per altres coses) ja que permetragrave que aquesta no depengui dels residus concrets que hi hagi al DNA ni de la seva disposicioacute perquegrave podrem establir interaccions mitjanccedilant una o meacutes molegravecules drsquoaigua per tal drsquointeraccionar amb el DNA

2 Indica quina eacutes lrsquoestructura drsquoun octagravemer i digues quines proteiumlnes interaccionen entre elles per formar-lo

Lrsquooctagravemer estagrave format per dues cogravepies de cada una de les 4 histones core Es formen 2 heterodiacutemers H2A-H2B i dos heterodiacutemers H3-H4 gragravecies a interaccions hidrofogravebiques entre les hegravelix α2 i ponts H entre aa dels loops Les histones dels diacutemers interaccionen de manera capiculadaEls dos diacutemers H3-H4 srsquouneixen fortament als turns centrals del DNA formant el tetragravemer central Els altres dos diacutemers H2A-H2B interaccionen amb el tetragravemer per formar lrsquooctagravemer drsquohistones del nucleosoma El tetragravemer estagrave format per la unioacute dels 2 diacutemers H3-H4 formant una estructura del tipus 4-hegravelix-bundle Les uacuteniques histones que interaccionen directament soacuten H3-H3rsquo (les H4 queden als extrems del tetragravemer) Les interaccions que srsquoestableixen soacuten ponts H i interaccions hidrofogravebiquesLrsquooctagravemer es forma per la unioacute dels dos diacutemers H2A-H2B al tetragravemer Interaccioacute directa entre H4 i H2B mitjanccedilant ponts H i un cluster hidrofogravebic (aquest estagrave format per 3 Tyr que no interaccionen a traveacutes dels seus oxiacutegens sinoacute dels anells) Tambeacute es forma una estructura del tipus 4-hegravelix-bundleA meacutes tambeacute srsquoestableixen interaccions entre els dos diacutemers H2A-H2B

FI DE LA PRESENTACIOacutersquo

• Slide 1
• Slide 2
• CARACTERIacuteSTIQUES DEL NUCLEOSOMA
• El DNA al nucleosoma
• LOCALITZACIOacute DEL NUCLEOSOMA
• ESTRUCTURA DEL NUCLEOSOMA
• Slide 7
• Slide 8
• DINAgraveMICA DEL NUCLEOSOMA
• Slide 10
• Slide 11
• HISTONES
• CLASSIFICACIOacute SCOP
• TIPUS DrsquoHISTONES
• HISTONE FOLD
• 1KX5
• DOMINI HISTONE FOLD
• Slide 18
• Slide 19
• Slide 20
• Slide 21
• Slide 22
• Slide 23
• Slide 24
• INTERACCIONS AL NUCLEOSOMA
• TIPUS DrsquoINTERACCIONS
• TIPUS DrsquoINTERACCIONS
• INTERACCIONS HISTONA-HISTONA
• Slide 29
• Octagravemer drsquohistones (core nucleosomal)
• Slide 31
• Slide 32
• H3 i H4 interaccionen via histone fold formant un heterodiacutemer
• H2A i H2B interaccionen via histone fold formant un heterodiacutemer
• 1 INTERACCIONS HIDROFOgraveBIQUES
• Slide 36
• 3 ALTRES INTERACCIONS SECUNDAgraveRIES
• Per quegrave es formen aquests heterodiacutemers i no uns altres o homodiacutemers
• Slide 39
• Tetragravemer H3-H4H3rsquo-H4rsquo
• Slide 41
• 1 Ponts H entre H3-H3rsquo
• 2 Interaccions hidrofogravebiques entre H3-H3rsquo
• Slide 44
• Slide 45
• Tetragravemer-diacutemer interaccions H4-H2B
• Cluster hidrofogravebic
• Diacutemer-diacutemer interaccions H2A-H2BH2Arsquo
• Slide 49
• INTERACCIOacute AMB IONS
• INTERACCIONS HISTONA-DNA
• Slide 52
• IMPORTAgraveNCIA DE LrsquoAIGUA
• INTERACCIOacute PER PONTS DrsquoH
• Slide 55
• Slide 56
• Slide 57
• Slide 58
• Interaccioacute diacutemer H2AH2B -DNA
• Slide 60
• Slide 61
• Slide 62
• Slide 63
• Slide 64
• Interaccioacute H2B-DNA
• Slide 66
• Slide 67
• Interaccioacute diacutemer H3H4-DNA
• Slide 69
• Slide 70
• Slide 71
• Slide 72
• Slide 73
• Slide 74
• Slide 75
• Slide 76
• Slide 77
• Slide 78
• Slide 79
• Interaccioacute H3-DNA
• Slide 81
• Interaccioacute H4-DNA
• Slide 83
• Slide 84
• Slide 85
• Slide 86
• Slide 87
• Interaccioacute H2A-DNA
• Slide 89
• EVOLUCIOacute DE LES HISTONES
• SUPERPOSICIOacute
• Slide 92
• Slide 93
• Slide 94
• SUPERPOSICIOacute DE LES HISTONES
• Slide 96
• NUCLEOSOMA PROCARIOTA
• ALINIAMENT ESTRUCTURAL
• BIBLIOGRAFIA
• Slide 100
• Slide 102
• Slide 103
• Slide 104
• Slide 105
• Slide 106
• Slide 107
• Slide 108
• Slide 109
• FI DE LA PRESENTACIOacute

N-termhegravelix alfa curta (α1)

+ girfulla beta + loop L1

+ hegravelix alfa llarga (α2)

+girfulla beta + loop L2

+ hegravelix alfa curta (α3)

C-term

H2B

H2A

H4

H3

Pes molecular 13960 kDa

Nuacutemero drsquoaa 129

Lys+Arg 13 Lys

13 Arg

Histona H2A

202

3 HEgraveLIX

Histona H2B

Pes molecular 13774 kDa

Nuacutemero drsquoaa 125

Lys+Arg 20 Lys

8 Arg224

3+1 HEgraveLIX

αC

Histona H3

Pes molecular 1527 kDa

Nuacutemero drsquoaa 135

Lys+Arg 13 Lys

18 Arg229

3+1 HEgraveLIX

αN

Histona H4

Pes molecular 11236 kDa

Nuacutemero drsquoaa 102

Lys+Arg 11 Lys

14 Arg245

3 HEgraveLIX

Exemple D85R78 de la H4Srsquoestableix un

doble pont H

Establiment de ponts H entre residus drsquouna histona

Arg78

Asp85

277 Aring

H2B

Glu83 interacciona amb fosfat de DNA

Glu90

Arg83

INTERACCIONS AL NUCLEOSOMA

DirectesIndirectes

Ponts drsquohidroge

n amb lrsquoH2O

Ponts drsquohidroge

n

Interaccions

iograveniques

Interaccions van

der Waals

Interaccions

hidrofogravebiques

Electroestagravetica

Van der Waals

TIPUS DrsquoINTERACCIONS

ab

bael

r

qqE

4

1 Energia 100-150 kcalmol

Distagravencia Fins 10-15Aring

r

baC

r

baCE

abab

ab 12

12

6

6

Energia 1-2 kcalmol

Distagravencia 4-5Aring

TIPUS DrsquoINTERACCIONS Ponts drsquohidrogenbull Impliquen la interaccioacute drsquoun agravetom donador

(electropositiu) i un aceptor (electronegatiu) drsquohidrogen

bull Enllaccedil 85 iogravenic i 15 covalentbull Energia 1- 45 kcalmolbull Distagravencia 28 Aring

EFECTE COLmiddotLABORATIU

Interaccions hidrofogravebiquesbull No soacuten una interaccioacute progravepiament ditabull Associacioacute drsquoagravetoms hidrofogravebics en un ambient

hidrofiacutelic la estabilitat del sistema ( molegravecules de solvent lliure)

INTERACCIONS HISTONA-HISTONA

bull Anagravelisis biofiacutesics cross-linking i modelatge Anagravelisis biofiacutesics cross-linking i modelatge molecularmolecular tetragravemer H3-H4 teacute paper central en lrsquoorganitzacioacute del nucleosoma ja que srsquouneixen fortament als turns centrals del DNA H2A-H2B interaccionen amb les dues cares del tetragravemer i llavors amb DNA

bull CristalmiddotlografiaCristalmiddotlografia histones core interaccionen entre elles de manera selectiva

Extrem N-term teacute paper important en interaccioacute prot-prot de fora nucleosoma

bull H1 interacciona amb H2

Octagravemer drsquohistones (core nucleosomal)

H3-H4

H3rsquo-H4rsquo

H2A-H2B

H2Arsquo-H2Brsquo

Tetragravemer

Diacutemer

Diacutemer

Octagravemer

ELS DIacuteMERSH2A-H2B

H3-H4

TIPUS DrsquoINTERACCIONS

1 Entre les hegravelix α 2 interaccions hidrofogravebiques

2 Entre els loops ponts drsquohidrogen

3 Altres interaccions

H3 i H4 interaccionen via histone fold formant un

heterodiacutemer

H4

H3

H2A i H2B interaccionen via histone fold formant un

heterodiacutemer

H2B

H2A

1 INTERACCIONS HIDROFOgraveBIQUES

H2A leu51 val54 leu55 leu58 thr59 ile62 leu63

H2B ala71 ile70 phe67 val66 val63 phe62 met59

H2A

H2B

2 INTERACCIONS PONT H entre L1 drsquouna histona i L2 de lrsquoaltra

L2

L1

L1

L2

H2B

H2A

Ser52

Ile78348Aring

3 ALTRES INTERACCIONS SECUNDAgraveRIES

H3-H4 H2A-H2B

Ile62

Ile29 Tyr39

Per quegrave es formen aquests heterodiacutemers i no uns altres o homodiacutemers

bull Empaquetament complementarindash diferegravencies en la

interaccioacute de hegravelix αndash diferegravencies de les seves

extensions N-terminals ndash diferegravencies dels loops L1-

L2

EL TETRAgraveMER

Tetragravemer H3-H4H3rsquo-H4rsquo

H4rsquoH4

H3 H3rsquo

TIPUS DrsquoINTERACCIONS

bull Les interaccions entre els dos diacutemers H3-H4 per formar el tetragravemer es formen entre les histones H3-H3rsquo mitjanccedilant un 4-hegravelix bundle

bull Interaccions1 Ponts H2 Hidrofogravebiques

1 Ponts H entre H3-H3rsquo

His133

His133

Asp123

Asp123

2 Interaccions hidrofogravebiques entre H3-H3rsquo

Residus hidrofogravebics

LrsquoOCTAgraveMER INTERACCIONS

TETRAgraveMERS-DIacuteMERS

Interaccioacute entre diacutemers H2A-H2BH4-H3

H2A-H2B

H3-H4

H2B

H4

Tetragravemer-diacutemer interaccions H4-H2B

H2B H4

Cluster hidrofogravebic

Ponts H

H2B

H4

Glu90

His75

Glu73Arg92

H2B

H4

Tyr80 Tyr72

Tyr88

Diacutemer-diacutemer interaccions H2A-H2BH2Arsquo

Asn38

His79

Glu41

32 Aring 28 Aring

bull Es formen interaccions mitjanccedilant els dominis histone-fold per formar els diacutemers

bull Es formen 3 4-hegravelix-bundlendash 1 associacioacute H3rsquo-H3 per formar tetragravemer

bull Ponts H bull Enllaccedilos hidrofogravebics

ndash 2 associacions H2B-H4 per formar octagravemer bull Ponts H bull Cluster hidrofogravebic

RESUM

INTERACCIOacute AMB IONS

bull Gran importagravencia dels cations divalents

bull Llocs drsquounioacute especiacutefics a ions com el Mg2+ Na+Mn2+ i el Cl-

bull Poden coordinar-se amb molegravecules drsquoaigua

INTERACCIONS HISTONA-DNA

INTERACCIONS HISTONA-DNA

bull Les interaccions histona-DNA es donen en aquelles regions en que el solc menor queda encarat a la part interior (SHL)

bull Impliquen principalmentndash LYS i ARG de les histones ndash Fosfats del DNA

INDEPENDEgraveNCIA DE LA SEQUumlEgraveNCIA DE DNA

bull Els residus implicats en les interaccions formen part majoritagraveriament dels loops L1 i L2 la hegravelix N-terminal i la cua N-termianl de les histones

IMPORTAgraveNCIA DE LrsquoAIGUAHIDRATACIOacute

bull Paper clau en lrsquoestabliment de les interaccions histona-DNA Lrsquoaigua es troba andash Solc menor del DNA (ldquoespines de hidratacioacuterdquo)ndash Grups fosfat del DNAndash Entre histones i DNA ndashdistagravencia lt35Aringndash

bull Serveixen drsquoenllaccedil per formar els ponts drsquohidrogen entre histona i DNA

bull Gran importagravencia en la dinagravemica i estabilitat del nucleosoma Permet interaccioacute sequumlegravencia-independent

INTERACCIOacute PER PONTS DrsquoH

INTERACCIOacute DIRECTEbull 116 ponts drsquohidrogen directes histona-DNA

INTERACCIOacute INDIRECTEbull 121 molegravecules drsquoH2O intervenen en les

interaccions histona-DNAndash 358 interaccions per ponts drsquohidrogen (3 per

molegravecula)bull actuaragrave tant de donador com drsquoacceptor de

ponts drsquohidrogen bull actuaran drsquoaiguumles drsquoassistegravencia o aiguumles

facilitadores

AUGMENT DE LrsquoENTROPIA DEL SISTEMA

Interaccions directes involucrades principalment les ARG i LYS per cagraverrega positiva que presenten

Pont drsquohidrogen establert en una distagravencia de 287Aring

Exemple

Arg36 (H4) + grup fosfat del DNA

Lys122 (H3) grup fosfat DNA

Distagravencia 678Aring

No eacutes possible establir un pont drsquohidrogen directe

SOLUCIOacute H2O

facilitadora

Interaccions indirectes

H2O 2762 facilita la formacioacute del pont drsquohidrogen entre la lisina 122 de la H3 i el grup fosfat del DNA

Per dues molegravecules que hi intervenen (DNA i histona) srsquoalliberen dues molegravecules drsquoaigua

Per alliberar les mateixes dues molegravecules drsquoaigua cal la participacioacute de tres grups (DNA histona i molegravecula drsquoaigua fent de pont)

Interaccioacute diacutemer H2AH2B -DNA

Interaccioacute H2A-DNA

grup NH2 -R- Arg35 (H2A) grup fosfat timina 39

Distagravencia 265Aring

Tipus pont drsquohidrogen (distagravencia ograveptima i orientacioacute en liacutenia recte de lrsquohidrogen del grup NH2 respecte lrsquooxigen del grup fosfat)

COOH

H3N+ C H

CH2

CH2

CH2

NH

C

NH2 NH2

Arginina

+

R

grup NH2 -R- Arg42 (H2A) grup fosfat guanina ndash35

Distagravencia 494AringTipus interaccioacute electrostagravetica

Distagravencia 498AringTipus interaccioacute electrostagravetica

grup fosfat timina 54

grup NH2 -R- Arg77(H2A)

grup NH2 -R- Arg35 (H2A) grup fosfat timina 39

Distagravencia 265Aring

Tipus pont drsquohidrogen (distagravencia ograveptima i orientacioacute en liacutenia recte de lrsquohidrogen del grup NH2 respecte lrsquooxigen del grup fosfat)

COOH

H3N+ C H

CH2

CH2

CH2

NH

C

NH2 NH2

Arginina

+

R

Interaccioacute H2B-DNA

grup NH2 -R- Arg83 (H2B) grup fosfat adenina ndash33

Distagravencia 342AringTipus interaccioacute electrostagravetica

grup OH -R- Thr85 (H2B) grup fosfat guanina ndash34

Distagravencia 300AringTipus pont drsquohidrogen

Treonina

Hidrogen lagravebil del grup alcohol

COOH

H3N+ C H

CH

OH CH3R

Interaccioacute diacutemer H3H4-DNA

Interaccioacute entre N de LYS77 H4 i O2P de A-33

Distagravencia 433Aring

Tipus electroestagravetica

448 Aring

Interaccioacute entre N de LYS115 H3 i O2P de A-33

Distagravencia 507Aring

Tipus electroestagravetica

574 Aring

261 Aring

Interaccioacute entre OH- THR30 H3 i O1P A13 a traveacutes de H2Obull THR - H2O

Distagravencia250 AringTipus pont drsquoH

bull H2O ndash O1P Distagravencia290 AringTipus pont drsquoH

Interaccioacute entre NH3+ de

ARG83 H3 i O1P de G27 Distagravencia 574AringTipus electroestagravetica

Interaccioacute entre OH- THR80 H4 i O1P C28

Distagravencia261Aring

Tipus pont drsquoH25 Aring

29 Aring

275 Aring

420 Aring

278 Aring

Interaccioacute entre NH3+ de

ARG45 H4 i O1P de T7

Distagravencia 510Aring

Tipus electroestagravetica

Interaccioacute OH- de THR118 H3 i O1P de G31

Distagravencia 275Aring

Tipus pont drsquohidrogen

Interaccioacute entre OH- de THR118 H3 NH3

+ ARG45 H4

Distagravencia 278Aring

Tipus pont drsquohidrogen

Interaccioacute entre CH3 de LEU65 H3 i CH3 de T

Distagravencia 414Aring

Tipus hidrofogravebica

414 Aring

Lisina 77 (H4) interaccioacute amb el grup fosfat a una distagravencia de 433Aring

H3-H4DNA

H2A-H2BDNA

Lisina 74 (H2A) tambeacute hauria drsquointeraccionar

Distagravencia 714Aring

No srsquoestableix una interaccioacute aparent

Problema de la literatura O problema de la cristalografia

Hipogravetesi

bull Estudiat en un temps diferent la distagravencia entre la LISINA i el GRUP FOSFAT del DNA permetria la interaccioacute electrostagravetica

Premisa

bull El nucleosoma eacutes un sistema en moviment

bull La cristalografia no ens permet considerar-lo com a tal (ldquofoto estagraveticardquo)

PDB 1P3I Crystallographic Studies Of Nucleosome Core Particles Containing Histone Sin Mutant (resolucioacute 230Aring)

PDB 1P3I

COOH

H3N+ C H

CH2

CH2

CH2

NH3+

Distagravencia 353AringTipus interaccioacute electrostagravetica

R

grup NH3+ Lys1075 grup fosfat adenina 133

Hipogravetesi

bull Estudiat en un temps diferent la distagravencia entre la LISINA i el GRUP FOSFAT del DNA permetria la interaccioacute electrostagravetica

Premisa

bull El nucleosoma eacutes un sistema en moviment

bull La cristalmiddotlografia no ens permet considerar-lo com a tal (ldquofoto estagraveticardquo)

CONCLUSIOacute AL TROBAR UN SEGON PDB A ON SIacute QUE ES MANTEacute LA INTERACCIOacute CONCLUIumlM QUE EacuteS IMPORTANT TAL I COM HAVIacuteEM TROBAT TOT I QUE EN EL NOSTRE MODEL NO HO PUGUEM OBSERVAR

Interaccioacute H3-DNA

Interaccioacute H4-DNA

SHL ndash15

SHL +15

233 Aring

271 Aring

508 Aring

6831 Aring

SHL ndash15

SHL +15

R63 H3 O1P T17J

D24 H4 O1P A-13J

R63 H3

O1P C-14J

D24 H4

O1P T18I

SHL ndash15 SHL +15

Interaccioacute H2B-DNA

Interaccioacute H2A-DNA

Cua C-terminal de H2A

No interaccioacute amb DNA del nucleosoma

Interaccioacute amb H1

Interaccioacute cua N-terminal H2A amb el nucleosoma

Interaccions electroestagravetiques

LYS i ARG amb OP DNA

EVOLUCIOacute DE LES HISTONES

SUPERPOSICIOacuteSTAMP

ClustalW HMMER

STAMP STAMP

LOW SCORES

Alineament STAMP (H4 H2A H2B)

Alinear H3 manualment

STAMP

SUPERPOSICIOacute DE LES HISTONES

H2A At

H2A Dm

H2A Ce

H2A HsH2A Xl

H4 HsH4 Ce

H4 Dm

H4 AtH4 Xl

Mfervidus1

Mfervidus2

H3 CeH3 Hs

H3 XlH3 Dm

H2B At

H2B Hs

H2B Xl

H2B CeH2B Dm

H1 At

H1 CeH1 Dm

H1 Hs

H1 Xl

H5 Ggallus

NUCLEOSOMA PROCARIOTA

bull Mateixa funcioacute a eucariotes i procariotes resoldre el problema de lrsquoempaquetament del DNA

bull Nucleosoma arquea tetragravemer + ~80pb DNAbull 2 tipus drsquohistona amb sequumlegravencia i estructura

conservada bull Formen diacutemers perograve no especiacutefics homo i

heterodiacutemers

bull Histones arquees meacutes petites (nomeacutes histone fold)

CLUSTAL W(160) multiple sequence alignment

1A7W --------------------------MELPIAPIGRIIKDAGAERVSDDARI-TLAKILE 1HTA -------------------------MGELPIAPIGRIIKNAGAERVSDDARI-ALAKVLE 1kx5B SGRGKGGKGLGKGGAKRHRKVLRDNIQGITKPAIRRLARRGGVKRISGLIYEETRGVLKV 1A7W EMGRDIASEAIKLARHAGRKTIKAEDIELAVRRFK---------- 1HTA EMGEEIASEAVKLAKHAGRKTIKAEDIELARKMF-----------1kx5B FLENVIRDAVTYTEHA-KRKT--VTAMDVVYALKRQGRTLYGFGG

No Domain1 Domain2 Sc RMS Len1 Len2 Align NFit Eq Secs I S P(m)

Pair 1 1A7W 1HTA 934 059 68 68 67 67 66 0 8485 10000 736e-46 Pair 2 1A7W 1kx5B 567 152 68 102 68 67 65 0 2462 10000 000037

Pair 3 1HTA 1kx5B 574 131 68 102 68 65 64 0 2969 10000 761e-06

ALINIAMENT ESTRUCTURAL

BIBLIOGRAFIALlibresbull Wolfe A Chromatin (Structure amp Function) Academic Press 2a edicioacute (1995)bull Calladine Understanding DNA Acdameic Pressbull Sinden DNA Structure and Function Academic PressArticlesbull Curt A Davey et al Solvent mediated interactions in the structura of the

nucleosome core particle at 19 Aring resolution J Mol Biol 319 p1097-1113 (2002)

bull Luger et al Crystal structure of the nucleosome core particle at 28 Aring resolution Nature 389 p251-260 (1997)

bull Flaus A Et al Mechanisms for nucleosome mobilisation Biopolymers 68 p463-578 (2003)

bull Richmond T et al The structure of DNA in the nucleosome core Nature 423 p145-150 (2003)

bull Protacio RU et al Effects of Histone Tail Domains on the Rate of Transcriptional Elongation throught a Nucleosome Mol Cell Biol Vol 20 n 23 p8866-8878

Websbull httpwwwciencianetVerArticuloHistonaidArticulo=dsfjuhh7hqjeub9z1f58vkbull httpwwwbiosciohio-stateedu~microbioArchaealhistonesbull httpwwwweb-bookscomMoBioFreeCh3D1htmbull httpwwwbmbpsueducoursesbmb4004_9_active_cromatinpd

Bases de dadesbull SCOPbull PDBbull National Human Genome Research Institute (Histone Sequence Database)

Programesbull STAMPbull ClustalWbull HMMERbull Rasmol

1 Sobre lrsquoestructura del nucleosoma digues quines afirmacions soacuten certes

1) Serveix per resoldre el problema de compactacioacute del DNA

2) Les regions exograveniques del DNA acostumen a estar a les zones linker per aixiacute estar meacutes accesibles als factors de transcripcioacute

3) Les histones srsquouneixen al DNA de forma sequumlegravencia no-depenent

4) Eacutes un sistema molt poc dinagravemic per permetre lrsquoestabilitat dels cromosomas metafagravesics

a 123

b 24

c 13

d 4

e 1234

2 Sobre els components del nucleosoma sabem que

a) Les histones del core estan molt ben conservades mentre que la H1 no

b) El DNA srsquoenrotlla formant 176 voltes al voltant de les histones del nucli que correspon a uns 146pb

c) Les dues anteriors

d) LrsquoH1 estabilitza el nucleosoma i organitza el DNA linker

e) Totes les anteriors

3 Sobre les histones digues quina opcioacute eacutes falsa

a) Soacuten proteiumlnes globulars bagravesiques molt riques en Arg i Lys

b) Les histones desacetilades tenen molt baixa afinitat pel DNA i premetran la transcripcioacute gegravenica

c) Trobem dos tipus drsquohistones totes de baix per molecular

d) Apareixen en lrsquoSCOP com a all alpha protein amb dominis histone fold

e) Srsquoorganitzen en un octagravemer format per un tetragravemer 2(H3-H4) i dos diacutemers (H2A-H2B)

4 En relacioacute a les interaccions entre les histones i el DNA digues quinaes de les seguumlents afirmacions eacutessoacuten falsaes

1) La interaccioacute entre les histones i el DNA es sequumlegravencia depenent

2) Les treonines interaccionen mitjanccedilant ponts drsquohidrogen realitzats amb el grup alcohol de la cadena lateral

3) Les interaccions srsquoestableixen principalment entre residus bagravesics de la hegravelix C-terminal el loop L1 i el loop L2 de les histones i els fosfats del DNA

4) Les interaccions srsquoestableixen principalment entre residus bagravesics de la hegravelix N-terminal el loop L1 i el loop L2 de les histones i els fosfats del DNA

a 1 2 i 3

b 1 i 3

c 2 i 4

d 4

e 1 2 3 i 4

5 En lrsquoestabliment de les interaccions Histona-DNA digues quina de les seguumlents afirmacions eacutes CERTA en relacioacute amb el paper de lrsquoaigua

a Lrsquoaigua facilita les interaccions entre les proteiumlnes i el DNA permetent la interaccioacute per ponts drsquohidrogen entre residus de les histones i del DNA quan aquests estan massa allunyats o mal orientats

b Lrsquoestabliment de ponts drsquohidrogen indirectes suposen una disminucioacute de la estabilitat del sistema

c Les molegravecules dlsquoaigua srsquoordenen al voltant del DNA deixant el core del nucleosoma sense solvatar

d 1 i 2 soacuten certes

e Cap de les anteriors eacutes certa

6 Senyala lales afirmacions INCORRECTAES sobre el nucleosoma

a Les histones core i la histona linker comparteixen un mateix domini estructural anomenat histone fold b El tetragravemer central del nucleosoma estagrave format per 2 histones H3 i 2 histones H4

c El domini histone fold estagrave format per 3 hegravelix alfa i 2 loops (L1 i L2)

d Els monogravemers drsquohistona es capiculen per formar els diacutemers gragravecies a interaccions hidrofogravebiques entre les hegravelix alfa i entre els loops de les histones e Les afirmacions a i d soacuten falses

7 Senyala les afirmacions CORRECTES sobre el nucleosoma

1) La sequumlegravencia drsquoaminoagravecids del domini histone fold de les histones H2A H2B H3 i H4 estagrave menys conservada que la seva estructura i plegament

2) El nucleosoma procariota estagrave format per 2 homo o heterodiacutemers i resol el problema de lrsquoempaquetament del DNA

3) Lrsquoorientacioacute de les cadenes laterals dels aminoagravecids de les histones eacutes variable segons la presegravencia o absegravencia del DNA

4) Les histones H1 soacuten les meacutes conservades evolutivament mentre que les H3 soacuten les que ho estan menys

a) 123 b) 13c) 24 d) 4

e) 1234

8 Tria la resposta correcte

1) Les histones presenten alta homologia de sequumlegravencia i per tant destructura

2) Les interaccions directes per formar el tetragravemer sestableixen entre lH3 dun diacutemer H3-H4 i lH3 de lalatre diacutemer H3-H4lsquo

3) Els dos diacutemers H2AH2B no interaccionen entre ells per formar loctagravemer

4) Els cations divalents juguen un paper fonamental ja que se situen a la regioacute C-terminal de les hegravelix alfa estabilitzant-les

a) 1 i 3 b) 2 i 4 c) 12 i 3 d)123 i 4 e)4

PREGUNTES DrsquoASSAIG NUCLEOSOMA

1- Senyala quina importancia teacute lrsquoaigua en el nucleosoma

En el nucleosoma lrsquoaigua es disposa al voltant del DNA i en lrsquoespai entre que hi ha entre el core drsquohistones i el DNA

En el nucleosoma lrsquoaigua juga un paper fonamental en lrsquoestabliment de les interaccions Histona-DNA ja que permet la interaccionar mitjanccedilant ponts drsquohidrogen de residus que es troben massa allunyats (distagravencia gt 28 Å) o que es troben mal orientats (els ponts drsquohidrogen nomeacutes es donen quan els residus estan disposats en linia recta en lrsquoespai admetent variacions de +- 35ordm) Lrsquoefecte principal que faragrave aixograve eacutes que permetragrave que la interaccioacute entre les histones i el DNA sigui sequumlegravencia independent (tot i que aixograve tambeacute es veu afavorit per altres coses) ja que permetragrave que aquesta no depengui dels residus concrets que hi hagi al DNA ni de la seva disposicioacute perquegrave podrem establir interaccions mitjanccedilant una o meacutes molegravecules drsquoaigua per tal drsquointeraccionar amb el DNA

2 Indica quina eacutes lrsquoestructura drsquoun octagravemer i digues quines proteiumlnes interaccionen entre elles per formar-lo

Lrsquooctagravemer estagrave format per dues cogravepies de cada una de les 4 histones core Es formen 2 heterodiacutemers H2A-H2B i dos heterodiacutemers H3-H4 gragravecies a interaccions hidrofogravebiques entre les hegravelix α2 i ponts H entre aa dels loops Les histones dels diacutemers interaccionen de manera capiculadaEls dos diacutemers H3-H4 srsquouneixen fortament als turns centrals del DNA formant el tetragravemer central Els altres dos diacutemers H2A-H2B interaccionen amb el tetragravemer per formar lrsquooctagravemer drsquohistones del nucleosoma El tetragravemer estagrave format per la unioacute dels 2 diacutemers H3-H4 formant una estructura del tipus 4-hegravelix-bundle Les uacuteniques histones que interaccionen directament soacuten H3-H3rsquo (les H4 queden als extrems del tetragravemer) Les interaccions que srsquoestableixen soacuten ponts H i interaccions hidrofogravebiquesLrsquooctagravemer es forma per la unioacute dels dos diacutemers H2A-H2B al tetragravemer Interaccioacute directa entre H4 i H2B mitjanccedilant ponts H i un cluster hidrofogravebic (aquest estagrave format per 3 Tyr que no interaccionen a traveacutes dels seus oxiacutegens sinoacute dels anells) Tambeacute es forma una estructura del tipus 4-hegravelix-bundleA meacutes tambeacute srsquoestableixen interaccions entre els dos diacutemers H2A-H2B

FI DE LA PRESENTACIOacutersquo

• Slide 1
• Slide 2
• CARACTERIacuteSTIQUES DEL NUCLEOSOMA
• El DNA al nucleosoma
• LOCALITZACIOacute DEL NUCLEOSOMA
• ESTRUCTURA DEL NUCLEOSOMA
• Slide 7
• Slide 8
• DINAgraveMICA DEL NUCLEOSOMA
• Slide 10
• Slide 11
• HISTONES
• CLASSIFICACIOacute SCOP
• TIPUS DrsquoHISTONES
• HISTONE FOLD
• 1KX5
• DOMINI HISTONE FOLD
• Slide 18
• Slide 19
• Slide 20
• Slide 21
• Slide 22
• Slide 23
• Slide 24
• INTERACCIONS AL NUCLEOSOMA
• TIPUS DrsquoINTERACCIONS
• TIPUS DrsquoINTERACCIONS
• INTERACCIONS HISTONA-HISTONA
• Slide 29
• Octagravemer drsquohistones (core nucleosomal)
• Slide 31
• Slide 32
• H3 i H4 interaccionen via histone fold formant un heterodiacutemer
• H2A i H2B interaccionen via histone fold formant un heterodiacutemer
• 1 INTERACCIONS HIDROFOgraveBIQUES
• Slide 36
• 3 ALTRES INTERACCIONS SECUNDAgraveRIES
• Per quegrave es formen aquests heterodiacutemers i no uns altres o homodiacutemers
• Slide 39
• Tetragravemer H3-H4H3rsquo-H4rsquo
• Slide 41
• 1 Ponts H entre H3-H3rsquo
• 2 Interaccions hidrofogravebiques entre H3-H3rsquo
• Slide 44
• Slide 45
• Tetragravemer-diacutemer interaccions H4-H2B
• Cluster hidrofogravebic
• Diacutemer-diacutemer interaccions H2A-H2BH2Arsquo
• Slide 49
• INTERACCIOacute AMB IONS
• INTERACCIONS HISTONA-DNA
• Slide 52
• IMPORTAgraveNCIA DE LrsquoAIGUA
• INTERACCIOacute PER PONTS DrsquoH
• Slide 55
• Slide 56
• Slide 57
• Slide 58
• Interaccioacute diacutemer H2AH2B -DNA
• Slide 60
• Slide 61
• Slide 62
• Slide 63
• Slide 64
• Interaccioacute H2B-DNA
• Slide 66
• Slide 67
• Interaccioacute diacutemer H3H4-DNA
• Slide 69
• Slide 70
• Slide 71
• Slide 72
• Slide 73
• Slide 74
• Slide 75
• Slide 76
• Slide 77
• Slide 78
• Slide 79
• Interaccioacute H3-DNA
• Slide 81
• Interaccioacute H4-DNA
• Slide 83
• Slide 84
• Slide 85
• Slide 86
• Slide 87
• Interaccioacute H2A-DNA
• Slide 89
• EVOLUCIOacute DE LES HISTONES
• SUPERPOSICIOacute
• Slide 92
• Slide 93
• Slide 94
• SUPERPOSICIOacute DE LES HISTONES
• Slide 96
• NUCLEOSOMA PROCARIOTA
• ALINIAMENT ESTRUCTURAL
• BIBLIOGRAFIA
• Slide 100
• Slide 102
• Slide 103
• Slide 104
• Slide 105
• Slide 106
• Slide 107
• Slide 108
• Slide 109
• FI DE LA PRESENTACIOacute

Pes molecular 13960 kDa

Nuacutemero drsquoaa 129

Lys+Arg 13 Lys

13 Arg

Histona H2A

202

3 HEgraveLIX

Histona H2B

Pes molecular 13774 kDa

Nuacutemero drsquoaa 125

Lys+Arg 20 Lys

8 Arg224

3+1 HEgraveLIX

αC

Histona H3

Pes molecular 1527 kDa

Nuacutemero drsquoaa 135

Lys+Arg 13 Lys

18 Arg229

3+1 HEgraveLIX

αN

Histona H4

Pes molecular 11236 kDa

Nuacutemero drsquoaa 102

Lys+Arg 11 Lys

14 Arg245

3 HEgraveLIX

Exemple D85R78 de la H4Srsquoestableix un

doble pont H

Establiment de ponts H entre residus drsquouna histona

Arg78

Asp85

277 Aring

H2B

Glu83 interacciona amb fosfat de DNA

Glu90

Arg83

INTERACCIONS AL NUCLEOSOMA

DirectesIndirectes

Ponts drsquohidroge

n amb lrsquoH2O

Ponts drsquohidroge

n

Interaccions

iograveniques

Interaccions van

der Waals

Interaccions

hidrofogravebiques

Electroestagravetica

Van der Waals

TIPUS DrsquoINTERACCIONS

ab

bael

r

qqE

4

1 Energia 100-150 kcalmol

Distagravencia Fins 10-15Aring

r

baC

r

baCE

abab

ab 12

12

6

6

Energia 1-2 kcalmol

Distagravencia 4-5Aring

TIPUS DrsquoINTERACCIONS Ponts drsquohidrogenbull Impliquen la interaccioacute drsquoun agravetom donador

(electropositiu) i un aceptor (electronegatiu) drsquohidrogen

bull Enllaccedil 85 iogravenic i 15 covalentbull Energia 1- 45 kcalmolbull Distagravencia 28 Aring

EFECTE COLmiddotLABORATIU

Interaccions hidrofogravebiquesbull No soacuten una interaccioacute progravepiament ditabull Associacioacute drsquoagravetoms hidrofogravebics en un ambient

hidrofiacutelic la estabilitat del sistema ( molegravecules de solvent lliure)

INTERACCIONS HISTONA-HISTONA

bull Anagravelisis biofiacutesics cross-linking i modelatge Anagravelisis biofiacutesics cross-linking i modelatge molecularmolecular tetragravemer H3-H4 teacute paper central en lrsquoorganitzacioacute del nucleosoma ja que srsquouneixen fortament als turns centrals del DNA H2A-H2B interaccionen amb les dues cares del tetragravemer i llavors amb DNA

bull CristalmiddotlografiaCristalmiddotlografia histones core interaccionen entre elles de manera selectiva

Extrem N-term teacute paper important en interaccioacute prot-prot de fora nucleosoma

bull H1 interacciona amb H2

Octagravemer drsquohistones (core nucleosomal)

H3-H4

H3rsquo-H4rsquo

H2A-H2B

H2Arsquo-H2Brsquo

Tetragravemer

Diacutemer

Diacutemer

Octagravemer

ELS DIacuteMERSH2A-H2B

H3-H4

TIPUS DrsquoINTERACCIONS

1 Entre les hegravelix α 2 interaccions hidrofogravebiques

2 Entre els loops ponts drsquohidrogen

3 Altres interaccions

H3 i H4 interaccionen via histone fold formant un

heterodiacutemer

H4

H3

H2A i H2B interaccionen via histone fold formant un

heterodiacutemer

H2B

H2A

1 INTERACCIONS HIDROFOgraveBIQUES

H2A leu51 val54 leu55 leu58 thr59 ile62 leu63

H2B ala71 ile70 phe67 val66 val63 phe62 met59

H2A

H2B

2 INTERACCIONS PONT H entre L1 drsquouna histona i L2 de lrsquoaltra

L2

L1

L1

L2

H2B

H2A

Ser52

Ile78348Aring

3 ALTRES INTERACCIONS SECUNDAgraveRIES

H3-H4 H2A-H2B

Ile62

Ile29 Tyr39

Per quegrave es formen aquests heterodiacutemers i no uns altres o homodiacutemers

bull Empaquetament complementarindash diferegravencies en la

interaccioacute de hegravelix αndash diferegravencies de les seves

extensions N-terminals ndash diferegravencies dels loops L1-

L2

EL TETRAgraveMER

Tetragravemer H3-H4H3rsquo-H4rsquo

H4rsquoH4

H3 H3rsquo

TIPUS DrsquoINTERACCIONS

bull Les interaccions entre els dos diacutemers H3-H4 per formar el tetragravemer es formen entre les histones H3-H3rsquo mitjanccedilant un 4-hegravelix bundle

bull Interaccions1 Ponts H2 Hidrofogravebiques

1 Ponts H entre H3-H3rsquo

His133

His133

Asp123

Asp123

2 Interaccions hidrofogravebiques entre H3-H3rsquo

Residus hidrofogravebics

LrsquoOCTAgraveMER INTERACCIONS

TETRAgraveMERS-DIacuteMERS

Interaccioacute entre diacutemers H2A-H2BH4-H3

H2A-H2B

H3-H4

H2B

H4

Tetragravemer-diacutemer interaccions H4-H2B

H2B H4

Cluster hidrofogravebic

Ponts H

H2B

H4

Glu90

His75

Glu73Arg92

H2B

H4

Tyr80 Tyr72

Tyr88

Diacutemer-diacutemer interaccions H2A-H2BH2Arsquo

Asn38

His79

Glu41

32 Aring 28 Aring

bull Es formen interaccions mitjanccedilant els dominis histone-fold per formar els diacutemers

bull Es formen 3 4-hegravelix-bundlendash 1 associacioacute H3rsquo-H3 per formar tetragravemer

bull Ponts H bull Enllaccedilos hidrofogravebics

ndash 2 associacions H2B-H4 per formar octagravemer bull Ponts H bull Cluster hidrofogravebic

RESUM

INTERACCIOacute AMB IONS

bull Gran importagravencia dels cations divalents

bull Llocs drsquounioacute especiacutefics a ions com el Mg2+ Na+Mn2+ i el Cl-

bull Poden coordinar-se amb molegravecules drsquoaigua

INTERACCIONS HISTONA-DNA

INTERACCIONS HISTONA-DNA

bull Les interaccions histona-DNA es donen en aquelles regions en que el solc menor queda encarat a la part interior (SHL)

bull Impliquen principalmentndash LYS i ARG de les histones ndash Fosfats del DNA

INDEPENDEgraveNCIA DE LA SEQUumlEgraveNCIA DE DNA

bull Els residus implicats en les interaccions formen part majoritagraveriament dels loops L1 i L2 la hegravelix N-terminal i la cua N-termianl de les histones

IMPORTAgraveNCIA DE LrsquoAIGUAHIDRATACIOacute

bull Paper clau en lrsquoestabliment de les interaccions histona-DNA Lrsquoaigua es troba andash Solc menor del DNA (ldquoespines de hidratacioacuterdquo)ndash Grups fosfat del DNAndash Entre histones i DNA ndashdistagravencia lt35Aringndash

bull Serveixen drsquoenllaccedil per formar els ponts drsquohidrogen entre histona i DNA

bull Gran importagravencia en la dinagravemica i estabilitat del nucleosoma Permet interaccioacute sequumlegravencia-independent

INTERACCIOacute PER PONTS DrsquoH

INTERACCIOacute DIRECTEbull 116 ponts drsquohidrogen directes histona-DNA

INTERACCIOacute INDIRECTEbull 121 molegravecules drsquoH2O intervenen en les

interaccions histona-DNAndash 358 interaccions per ponts drsquohidrogen (3 per

molegravecula)bull actuaragrave tant de donador com drsquoacceptor de

ponts drsquohidrogen bull actuaran drsquoaiguumles drsquoassistegravencia o aiguumles

facilitadores

AUGMENT DE LrsquoENTROPIA DEL SISTEMA

Interaccions directes involucrades principalment les ARG i LYS per cagraverrega positiva que presenten

Pont drsquohidrogen establert en una distagravencia de 287Aring

Exemple

Arg36 (H4) + grup fosfat del DNA

Lys122 (H3) grup fosfat DNA

Distagravencia 678Aring

No eacutes possible establir un pont drsquohidrogen directe

SOLUCIOacute H2O

facilitadora

Interaccions indirectes

H2O 2762 facilita la formacioacute del pont drsquohidrogen entre la lisina 122 de la H3 i el grup fosfat del DNA

Per dues molegravecules que hi intervenen (DNA i histona) srsquoalliberen dues molegravecules drsquoaigua

Per alliberar les mateixes dues molegravecules drsquoaigua cal la participacioacute de tres grups (DNA histona i molegravecula drsquoaigua fent de pont)

Interaccioacute diacutemer H2AH2B -DNA

Interaccioacute H2A-DNA

grup NH2 -R- Arg35 (H2A) grup fosfat timina 39

Distagravencia 265Aring

Tipus pont drsquohidrogen (distagravencia ograveptima i orientacioacute en liacutenia recte de lrsquohidrogen del grup NH2 respecte lrsquooxigen del grup fosfat)

COOH

H3N+ C H

CH2

CH2

CH2

NH

C

NH2 NH2

Arginina

+

R

grup NH2 -R- Arg42 (H2A) grup fosfat guanina ndash35

Distagravencia 494AringTipus interaccioacute electrostagravetica

Distagravencia 498AringTipus interaccioacute electrostagravetica

grup fosfat timina 54

grup NH2 -R- Arg77(H2A)

grup NH2 -R- Arg35 (H2A) grup fosfat timina 39

Distagravencia 265Aring

Tipus pont drsquohidrogen (distagravencia ograveptima i orientacioacute en liacutenia recte de lrsquohidrogen del grup NH2 respecte lrsquooxigen del grup fosfat)

COOH

H3N+ C H

CH2

CH2

CH2

NH

C

NH2 NH2

Arginina

+

R

Interaccioacute H2B-DNA

grup NH2 -R- Arg83 (H2B) grup fosfat adenina ndash33

Distagravencia 342AringTipus interaccioacute electrostagravetica

grup OH -R- Thr85 (H2B) grup fosfat guanina ndash34

Distagravencia 300AringTipus pont drsquohidrogen

Treonina

Hidrogen lagravebil del grup alcohol

COOH

H3N+ C H

CH

OH CH3R

Interaccioacute diacutemer H3H4-DNA

Interaccioacute entre N de LYS77 H4 i O2P de A-33

Distagravencia 433Aring

Tipus electroestagravetica

448 Aring

Interaccioacute entre N de LYS115 H3 i O2P de A-33

Distagravencia 507Aring

Tipus electroestagravetica

574 Aring

261 Aring

Interaccioacute entre OH- THR30 H3 i O1P A13 a traveacutes de H2Obull THR - H2O

Distagravencia250 AringTipus pont drsquoH

bull H2O ndash O1P Distagravencia290 AringTipus pont drsquoH

Interaccioacute entre NH3+ de

ARG83 H3 i O1P de G27 Distagravencia 574AringTipus electroestagravetica

Interaccioacute entre OH- THR80 H4 i O1P C28

Distagravencia261Aring

Tipus pont drsquoH25 Aring

29 Aring

275 Aring

420 Aring

278 Aring

Interaccioacute entre NH3+ de

ARG45 H4 i O1P de T7

Distagravencia 510Aring

Tipus electroestagravetica

Interaccioacute OH- de THR118 H3 i O1P de G31

Distagravencia 275Aring

Tipus pont drsquohidrogen

Interaccioacute entre OH- de THR118 H3 NH3

+ ARG45 H4

Distagravencia 278Aring

Tipus pont drsquohidrogen

Interaccioacute entre CH3 de LEU65 H3 i CH3 de T

Distagravencia 414Aring

Tipus hidrofogravebica

414 Aring

Lisina 77 (H4) interaccioacute amb el grup fosfat a una distagravencia de 433Aring

H3-H4DNA

H2A-H2BDNA

Lisina 74 (H2A) tambeacute hauria drsquointeraccionar

Distagravencia 714Aring

No srsquoestableix una interaccioacute aparent

Problema de la literatura O problema de la cristalografia

Hipogravetesi

bull Estudiat en un temps diferent la distagravencia entre la LISINA i el GRUP FOSFAT del DNA permetria la interaccioacute electrostagravetica

Premisa

bull El nucleosoma eacutes un sistema en moviment

bull La cristalografia no ens permet considerar-lo com a tal (ldquofoto estagraveticardquo)

PDB 1P3I Crystallographic Studies Of Nucleosome Core Particles Containing Histone Sin Mutant (resolucioacute 230Aring)

PDB 1P3I

COOH

H3N+ C H

CH2

CH2

CH2

NH3+

Distagravencia 353AringTipus interaccioacute electrostagravetica

R

grup NH3+ Lys1075 grup fosfat adenina 133

Hipogravetesi

bull Estudiat en un temps diferent la distagravencia entre la LISINA i el GRUP FOSFAT del DNA permetria la interaccioacute electrostagravetica

Premisa

bull El nucleosoma eacutes un sistema en moviment

bull La cristalmiddotlografia no ens permet considerar-lo com a tal (ldquofoto estagraveticardquo)

CONCLUSIOacute AL TROBAR UN SEGON PDB A ON SIacute QUE ES MANTEacute LA INTERACCIOacute CONCLUIumlM QUE EacuteS IMPORTANT TAL I COM HAVIacuteEM TROBAT TOT I QUE EN EL NOSTRE MODEL NO HO PUGUEM OBSERVAR

Interaccioacute H3-DNA

Interaccioacute H4-DNA

SHL ndash15

SHL +15

233 Aring

271 Aring

508 Aring

6831 Aring

SHL ndash15

SHL +15

R63 H3 O1P T17J

D24 H4 O1P A-13J

R63 H3

O1P C-14J

D24 H4

O1P T18I

SHL ndash15 SHL +15

Interaccioacute H2B-DNA

Interaccioacute H2A-DNA

Cua C-terminal de H2A

No interaccioacute amb DNA del nucleosoma

Interaccioacute amb H1

Interaccioacute cua N-terminal H2A amb el nucleosoma

Interaccions electroestagravetiques

LYS i ARG amb OP DNA

EVOLUCIOacute DE LES HISTONES

SUPERPOSICIOacuteSTAMP

ClustalW HMMER

STAMP STAMP

LOW SCORES

Alineament STAMP (H4 H2A H2B)

Alinear H3 manualment

STAMP

SUPERPOSICIOacute DE LES HISTONES

H2A At

H2A Dm

H2A Ce

H2A HsH2A Xl

H4 HsH4 Ce

H4 Dm

H4 AtH4 Xl

Mfervidus1

Mfervidus2

H3 CeH3 Hs

H3 XlH3 Dm

H2B At

H2B Hs

H2B Xl

H2B CeH2B Dm

H1 At

H1 CeH1 Dm

H1 Hs

H1 Xl

H5 Ggallus

NUCLEOSOMA PROCARIOTA

bull Mateixa funcioacute a eucariotes i procariotes resoldre el problema de lrsquoempaquetament del DNA

bull Nucleosoma arquea tetragravemer + ~80pb DNAbull 2 tipus drsquohistona amb sequumlegravencia i estructura

conservada bull Formen diacutemers perograve no especiacutefics homo i

heterodiacutemers

bull Histones arquees meacutes petites (nomeacutes histone fold)

CLUSTAL W(160) multiple sequence alignment

1A7W --------------------------MELPIAPIGRIIKDAGAERVSDDARI-TLAKILE 1HTA -------------------------MGELPIAPIGRIIKNAGAERVSDDARI-ALAKVLE 1kx5B SGRGKGGKGLGKGGAKRHRKVLRDNIQGITKPAIRRLARRGGVKRISGLIYEETRGVLKV 1A7W EMGRDIASEAIKLARHAGRKTIKAEDIELAVRRFK---------- 1HTA EMGEEIASEAVKLAKHAGRKTIKAEDIELARKMF-----------1kx5B FLENVIRDAVTYTEHA-KRKT--VTAMDVVYALKRQGRTLYGFGG

No Domain1 Domain2 Sc RMS Len1 Len2 Align NFit Eq Secs I S P(m)

Pair 1 1A7W 1HTA 934 059 68 68 67 67 66 0 8485 10000 736e-46 Pair 2 1A7W 1kx5B 567 152 68 102 68 67 65 0 2462 10000 000037

Pair 3 1HTA 1kx5B 574 131 68 102 68 65 64 0 2969 10000 761e-06

ALINIAMENT ESTRUCTURAL

BIBLIOGRAFIALlibresbull Wolfe A Chromatin (Structure amp Function) Academic Press 2a edicioacute (1995)bull Calladine Understanding DNA Acdameic Pressbull Sinden DNA Structure and Function Academic PressArticlesbull Curt A Davey et al Solvent mediated interactions in the structura of the

nucleosome core particle at 19 Aring resolution J Mol Biol 319 p1097-1113 (2002)

bull Luger et al Crystal structure of the nucleosome core particle at 28 Aring resolution Nature 389 p251-260 (1997)

bull Flaus A Et al Mechanisms for nucleosome mobilisation Biopolymers 68 p463-578 (2003)

bull Richmond T et al The structure of DNA in the nucleosome core Nature 423 p145-150 (2003)

bull Protacio RU et al Effects of Histone Tail Domains on the Rate of Transcriptional Elongation throught a Nucleosome Mol Cell Biol Vol 20 n 23 p8866-8878

Websbull httpwwwciencianetVerArticuloHistonaidArticulo=dsfjuhh7hqjeub9z1f58vkbull httpwwwbiosciohio-stateedu~microbioArchaealhistonesbull httpwwwweb-bookscomMoBioFreeCh3D1htmbull httpwwwbmbpsueducoursesbmb4004_9_active_cromatinpd

Bases de dadesbull SCOPbull PDBbull National Human Genome Research Institute (Histone Sequence Database)

Programesbull STAMPbull ClustalWbull HMMERbull Rasmol

1 Sobre lrsquoestructura del nucleosoma digues quines afirmacions soacuten certes

1) Serveix per resoldre el problema de compactacioacute del DNA

2) Les regions exograveniques del DNA acostumen a estar a les zones linker per aixiacute estar meacutes accesibles als factors de transcripcioacute

3) Les histones srsquouneixen al DNA de forma sequumlegravencia no-depenent

4) Eacutes un sistema molt poc dinagravemic per permetre lrsquoestabilitat dels cromosomas metafagravesics

a 123

b 24

c 13

d 4

e 1234

2 Sobre els components del nucleosoma sabem que

a) Les histones del core estan molt ben conservades mentre que la H1 no

b) El DNA srsquoenrotlla formant 176 voltes al voltant de les histones del nucli que correspon a uns 146pb

c) Les dues anteriors

d) LrsquoH1 estabilitza el nucleosoma i organitza el DNA linker

e) Totes les anteriors

3 Sobre les histones digues quina opcioacute eacutes falsa

a) Soacuten proteiumlnes globulars bagravesiques molt riques en Arg i Lys

b) Les histones desacetilades tenen molt baixa afinitat pel DNA i premetran la transcripcioacute gegravenica

c) Trobem dos tipus drsquohistones totes de baix per molecular

d) Apareixen en lrsquoSCOP com a all alpha protein amb dominis histone fold

e) Srsquoorganitzen en un octagravemer format per un tetragravemer 2(H3-H4) i dos diacutemers (H2A-H2B)

4 En relacioacute a les interaccions entre les histones i el DNA digues quinaes de les seguumlents afirmacions eacutessoacuten falsaes

1) La interaccioacute entre les histones i el DNA es sequumlegravencia depenent

2) Les treonines interaccionen mitjanccedilant ponts drsquohidrogen realitzats amb el grup alcohol de la cadena lateral

3) Les interaccions srsquoestableixen principalment entre residus bagravesics de la hegravelix C-terminal el loop L1 i el loop L2 de les histones i els fosfats del DNA

4) Les interaccions srsquoestableixen principalment entre residus bagravesics de la hegravelix N-terminal el loop L1 i el loop L2 de les histones i els fosfats del DNA

a 1 2 i 3

b 1 i 3

c 2 i 4

d 4

e 1 2 3 i 4

5 En lrsquoestabliment de les interaccions Histona-DNA digues quina de les seguumlents afirmacions eacutes CERTA en relacioacute amb el paper de lrsquoaigua

a Lrsquoaigua facilita les interaccions entre les proteiumlnes i el DNA permetent la interaccioacute per ponts drsquohidrogen entre residus de les histones i del DNA quan aquests estan massa allunyats o mal orientats

b Lrsquoestabliment de ponts drsquohidrogen indirectes suposen una disminucioacute de la estabilitat del sistema

c Les molegravecules dlsquoaigua srsquoordenen al voltant del DNA deixant el core del nucleosoma sense solvatar

d 1 i 2 soacuten certes

e Cap de les anteriors eacutes certa

6 Senyala lales afirmacions INCORRECTAES sobre el nucleosoma

a Les histones core i la histona linker comparteixen un mateix domini estructural anomenat histone fold b El tetragravemer central del nucleosoma estagrave format per 2 histones H3 i 2 histones H4

c El domini histone fold estagrave format per 3 hegravelix alfa i 2 loops (L1 i L2)

d Els monogravemers drsquohistona es capiculen per formar els diacutemers gragravecies a interaccions hidrofogravebiques entre les hegravelix alfa i entre els loops de les histones e Les afirmacions a i d soacuten falses

7 Senyala les afirmacions CORRECTES sobre el nucleosoma

1) La sequumlegravencia drsquoaminoagravecids del domini histone fold de les histones H2A H2B H3 i H4 estagrave menys conservada que la seva estructura i plegament

2) El nucleosoma procariota estagrave format per 2 homo o heterodiacutemers i resol el problema de lrsquoempaquetament del DNA

3) Lrsquoorientacioacute de les cadenes laterals dels aminoagravecids de les histones eacutes variable segons la presegravencia o absegravencia del DNA

4) Les histones H1 soacuten les meacutes conservades evolutivament mentre que les H3 soacuten les que ho estan menys

a) 123 b) 13c) 24 d) 4

e) 1234

8 Tria la resposta correcte

1) Les histones presenten alta homologia de sequumlegravencia i per tant destructura

2) Les interaccions directes per formar el tetragravemer sestableixen entre lH3 dun diacutemer H3-H4 i lH3 de lalatre diacutemer H3-H4lsquo

3) Els dos diacutemers H2AH2B no interaccionen entre ells per formar loctagravemer

4) Els cations divalents juguen un paper fonamental ja que se situen a la regioacute C-terminal de les hegravelix alfa estabilitzant-les

a) 1 i 3 b) 2 i 4 c) 12 i 3 d)123 i 4 e)4

PREGUNTES DrsquoASSAIG NUCLEOSOMA

1- Senyala quina importancia teacute lrsquoaigua en el nucleosoma

En el nucleosoma lrsquoaigua es disposa al voltant del DNA i en lrsquoespai entre que hi ha entre el core drsquohistones i el DNA

En el nucleosoma lrsquoaigua juga un paper fonamental en lrsquoestabliment de les interaccions Histona-DNA ja que permet la interaccionar mitjanccedilant ponts drsquohidrogen de residus que es troben massa allunyats (distagravencia gt 28 Å) o que es troben mal orientats (els ponts drsquohidrogen nomeacutes es donen quan els residus estan disposats en linia recta en lrsquoespai admetent variacions de +- 35ordm) Lrsquoefecte principal que faragrave aixograve eacutes que permetragrave que la interaccioacute entre les histones i el DNA sigui sequumlegravencia independent (tot i que aixograve tambeacute es veu afavorit per altres coses) ja que permetragrave que aquesta no depengui dels residus concrets que hi hagi al DNA ni de la seva disposicioacute perquegrave podrem establir interaccions mitjanccedilant una o meacutes molegravecules drsquoaigua per tal drsquointeraccionar amb el DNA

2 Indica quina eacutes lrsquoestructura drsquoun octagravemer i digues quines proteiumlnes interaccionen entre elles per formar-lo

Lrsquooctagravemer estagrave format per dues cogravepies de cada una de les 4 histones core Es formen 2 heterodiacutemers H2A-H2B i dos heterodiacutemers H3-H4 gragravecies a interaccions hidrofogravebiques entre les hegravelix α2 i ponts H entre aa dels loops Les histones dels diacutemers interaccionen de manera capiculadaEls dos diacutemers H3-H4 srsquouneixen fortament als turns centrals del DNA formant el tetragravemer central Els altres dos diacutemers H2A-H2B interaccionen amb el tetragravemer per formar lrsquooctagravemer drsquohistones del nucleosoma El tetragravemer estagrave format per la unioacute dels 2 diacutemers H3-H4 formant una estructura del tipus 4-hegravelix-bundle Les uacuteniques histones que interaccionen directament soacuten H3-H3rsquo (les H4 queden als extrems del tetragravemer) Les interaccions que srsquoestableixen soacuten ponts H i interaccions hidrofogravebiquesLrsquooctagravemer es forma per la unioacute dels dos diacutemers H2A-H2B al tetragravemer Interaccioacute directa entre H4 i H2B mitjanccedilant ponts H i un cluster hidrofogravebic (aquest estagrave format per 3 Tyr que no interaccionen a traveacutes dels seus oxiacutegens sinoacute dels anells) Tambeacute es forma una estructura del tipus 4-hegravelix-bundleA meacutes tambeacute srsquoestableixen interaccions entre els dos diacutemers H2A-H2B

FI DE LA PRESENTACIOacutersquo

• Slide 1
• Slide 2
• CARACTERIacuteSTIQUES DEL NUCLEOSOMA
• El DNA al nucleosoma
• LOCALITZACIOacute DEL NUCLEOSOMA
• ESTRUCTURA DEL NUCLEOSOMA
• Slide 7
• Slide 8
• DINAgraveMICA DEL NUCLEOSOMA
• Slide 10
• Slide 11
• HISTONES
• CLASSIFICACIOacute SCOP
• TIPUS DrsquoHISTONES
• HISTONE FOLD
• 1KX5
• DOMINI HISTONE FOLD
• Slide 18
• Slide 19
• Slide 20
• Slide 21
• Slide 22
• Slide 23
• Slide 24
• INTERACCIONS AL NUCLEOSOMA
• TIPUS DrsquoINTERACCIONS
• TIPUS DrsquoINTERACCIONS
• INTERACCIONS HISTONA-HISTONA
• Slide 29
• Octagravemer drsquohistones (core nucleosomal)
• Slide 31
• Slide 32
• H3 i H4 interaccionen via histone fold formant un heterodiacutemer
• H2A i H2B interaccionen via histone fold formant un heterodiacutemer
• 1 INTERACCIONS HIDROFOgraveBIQUES
• Slide 36
• 3 ALTRES INTERACCIONS SECUNDAgraveRIES
• Per quegrave es formen aquests heterodiacutemers i no uns altres o homodiacutemers
• Slide 39
• Tetragravemer H3-H4H3rsquo-H4rsquo
• Slide 41
• 1 Ponts H entre H3-H3rsquo
• 2 Interaccions hidrofogravebiques entre H3-H3rsquo
• Slide 44
• Slide 45
• Tetragravemer-diacutemer interaccions H4-H2B
• Cluster hidrofogravebic
• Diacutemer-diacutemer interaccions H2A-H2BH2Arsquo
• Slide 49
• INTERACCIOacute AMB IONS
• INTERACCIONS HISTONA-DNA
• Slide 52
• IMPORTAgraveNCIA DE LrsquoAIGUA
• INTERACCIOacute PER PONTS DrsquoH
• Slide 55
• Slide 56
• Slide 57
• Slide 58
• Interaccioacute diacutemer H2AH2B -DNA
• Slide 60
• Slide 61
• Slide 62
• Slide 63
• Slide 64
• Interaccioacute H2B-DNA
• Slide 66
• Slide 67
• Interaccioacute diacutemer H3H4-DNA
• Slide 69
• Slide 70
• Slide 71
• Slide 72
• Slide 73
• Slide 74
• Slide 75
• Slide 76
• Slide 77
• Slide 78
• Slide 79
• Interaccioacute H3-DNA
• Slide 81
• Interaccioacute H4-DNA
• Slide 83
• Slide 84
• Slide 85
• Slide 86
• Slide 87
• Interaccioacute H2A-DNA
• Slide 89
• EVOLUCIOacute DE LES HISTONES
• SUPERPOSICIOacute
• Slide 92
• Slide 93
• Slide 94
• SUPERPOSICIOacute DE LES HISTONES
• Slide 96
• NUCLEOSOMA PROCARIOTA
• ALINIAMENT ESTRUCTURAL
• BIBLIOGRAFIA
• Slide 100
• Slide 102
• Slide 103
• Slide 104
• Slide 105
• Slide 106
• Slide 107
• Slide 108
• Slide 109
• FI DE LA PRESENTACIOacute

Histona H2B

Pes molecular 13774 kDa

Nuacutemero drsquoaa 125

Lys+Arg 20 Lys

8 Arg224

3+1 HEgraveLIX

αC

Histona H3

Pes molecular 1527 kDa

Nuacutemero drsquoaa 135

Lys+Arg 13 Lys

18 Arg229

3+1 HEgraveLIX

αN

Histona H4

Pes molecular 11236 kDa

Nuacutemero drsquoaa 102

Lys+Arg 11 Lys

14 Arg245

3 HEgraveLIX

Exemple D85R78 de la H4Srsquoestableix un

doble pont H

Establiment de ponts H entre residus drsquouna histona

Arg78

Asp85

277 Aring

H2B

Glu83 interacciona amb fosfat de DNA

Glu90

Arg83

INTERACCIONS AL NUCLEOSOMA

DirectesIndirectes

Ponts drsquohidroge

n amb lrsquoH2O

Ponts drsquohidroge

n

Interaccions

iograveniques

Interaccions van

der Waals

Interaccions

hidrofogravebiques

Electroestagravetica

Van der Waals

TIPUS DrsquoINTERACCIONS

ab

bael

r

qqE

4

1 Energia 100-150 kcalmol

Distagravencia Fins 10-15Aring

r

baC

r

baCE

abab

ab 12

12

6

6

Energia 1-2 kcalmol

Distagravencia 4-5Aring

TIPUS DrsquoINTERACCIONS Ponts drsquohidrogenbull Impliquen la interaccioacute drsquoun agravetom donador

(electropositiu) i un aceptor (electronegatiu) drsquohidrogen

bull Enllaccedil 85 iogravenic i 15 covalentbull Energia 1- 45 kcalmolbull Distagravencia 28 Aring

EFECTE COLmiddotLABORATIU

Interaccions hidrofogravebiquesbull No soacuten una interaccioacute progravepiament ditabull Associacioacute drsquoagravetoms hidrofogravebics en un ambient

hidrofiacutelic la estabilitat del sistema ( molegravecules de solvent lliure)

INTERACCIONS HISTONA-HISTONA

bull Anagravelisis biofiacutesics cross-linking i modelatge Anagravelisis biofiacutesics cross-linking i modelatge molecularmolecular tetragravemer H3-H4 teacute paper central en lrsquoorganitzacioacute del nucleosoma ja que srsquouneixen fortament als turns centrals del DNA H2A-H2B interaccionen amb les dues cares del tetragravemer i llavors amb DNA

bull CristalmiddotlografiaCristalmiddotlografia histones core interaccionen entre elles de manera selectiva

Extrem N-term teacute paper important en interaccioacute prot-prot de fora nucleosoma

bull H1 interacciona amb H2

Octagravemer drsquohistones (core nucleosomal)

H3-H4

H3rsquo-H4rsquo

H2A-H2B

H2Arsquo-H2Brsquo

Tetragravemer

Diacutemer

Diacutemer

Octagravemer

ELS DIacuteMERSH2A-H2B

H3-H4

TIPUS DrsquoINTERACCIONS

1 Entre les hegravelix α 2 interaccions hidrofogravebiques

2 Entre els loops ponts drsquohidrogen

3 Altres interaccions

H3 i H4 interaccionen via histone fold formant un

heterodiacutemer

H4

H3

H2A i H2B interaccionen via histone fold formant un

heterodiacutemer

H2B

H2A

1 INTERACCIONS HIDROFOgraveBIQUES

H2A leu51 val54 leu55 leu58 thr59 ile62 leu63

H2B ala71 ile70 phe67 val66 val63 phe62 met59

H2A

H2B

2 INTERACCIONS PONT H entre L1 drsquouna histona i L2 de lrsquoaltra

L2

L1

L1

L2

H2B

H2A

Ser52

Ile78348Aring

3 ALTRES INTERACCIONS SECUNDAgraveRIES

H3-H4 H2A-H2B

Ile62

Ile29 Tyr39

Per quegrave es formen aquests heterodiacutemers i no uns altres o homodiacutemers

bull Empaquetament complementarindash diferegravencies en la

interaccioacute de hegravelix αndash diferegravencies de les seves

extensions N-terminals ndash diferegravencies dels loops L1-

L2

EL TETRAgraveMER

Tetragravemer H3-H4H3rsquo-H4rsquo

H4rsquoH4

H3 H3rsquo

TIPUS DrsquoINTERACCIONS

bull Les interaccions entre els dos diacutemers H3-H4 per formar el tetragravemer es formen entre les histones H3-H3rsquo mitjanccedilant un 4-hegravelix bundle

bull Interaccions1 Ponts H2 Hidrofogravebiques

1 Ponts H entre H3-H3rsquo

His133

His133

Asp123

Asp123

2 Interaccions hidrofogravebiques entre H3-H3rsquo

Residus hidrofogravebics

LrsquoOCTAgraveMER INTERACCIONS

TETRAgraveMERS-DIacuteMERS

Interaccioacute entre diacutemers H2A-H2BH4-H3

H2A-H2B

H3-H4

H2B

H4

Tetragravemer-diacutemer interaccions H4-H2B

H2B H4

Cluster hidrofogravebic

Ponts H

H2B

H4

Glu90

His75

Glu73Arg92

H2B

H4

Tyr80 Tyr72

Tyr88

Diacutemer-diacutemer interaccions H2A-H2BH2Arsquo

Asn38

His79

Glu41

32 Aring 28 Aring

bull Es formen interaccions mitjanccedilant els dominis histone-fold per formar els diacutemers

bull Es formen 3 4-hegravelix-bundlendash 1 associacioacute H3rsquo-H3 per formar tetragravemer

bull Ponts H bull Enllaccedilos hidrofogravebics

ndash 2 associacions H2B-H4 per formar octagravemer bull Ponts H bull Cluster hidrofogravebic

RESUM

INTERACCIOacute AMB IONS

bull Gran importagravencia dels cations divalents

bull Llocs drsquounioacute especiacutefics a ions com el Mg2+ Na+Mn2+ i el Cl-

bull Poden coordinar-se amb molegravecules drsquoaigua

INTERACCIONS HISTONA-DNA

INTERACCIONS HISTONA-DNA

bull Les interaccions histona-DNA es donen en aquelles regions en que el solc menor queda encarat a la part interior (SHL)

bull Impliquen principalmentndash LYS i ARG de les histones ndash Fosfats del DNA

INDEPENDEgraveNCIA DE LA SEQUumlEgraveNCIA DE DNA

bull Els residus implicats en les interaccions formen part majoritagraveriament dels loops L1 i L2 la hegravelix N-terminal i la cua N-termianl de les histones

IMPORTAgraveNCIA DE LrsquoAIGUAHIDRATACIOacute

bull Paper clau en lrsquoestabliment de les interaccions histona-DNA Lrsquoaigua es troba andash Solc menor del DNA (ldquoespines de hidratacioacuterdquo)ndash Grups fosfat del DNAndash Entre histones i DNA ndashdistagravencia lt35Aringndash

bull Serveixen drsquoenllaccedil per formar els ponts drsquohidrogen entre histona i DNA

bull Gran importagravencia en la dinagravemica i estabilitat del nucleosoma Permet interaccioacute sequumlegravencia-independent

INTERACCIOacute PER PONTS DrsquoH

INTERACCIOacute DIRECTEbull 116 ponts drsquohidrogen directes histona-DNA

INTERACCIOacute INDIRECTEbull 121 molegravecules drsquoH2O intervenen en les

interaccions histona-DNAndash 358 interaccions per ponts drsquohidrogen (3 per

molegravecula)bull actuaragrave tant de donador com drsquoacceptor de

ponts drsquohidrogen bull actuaran drsquoaiguumles drsquoassistegravencia o aiguumles

facilitadores

AUGMENT DE LrsquoENTROPIA DEL SISTEMA

Interaccions directes involucrades principalment les ARG i LYS per cagraverrega positiva que presenten

Pont drsquohidrogen establert en una distagravencia de 287Aring

Exemple

Arg36 (H4) + grup fosfat del DNA

Lys122 (H3) grup fosfat DNA

Distagravencia 678Aring

No eacutes possible establir un pont drsquohidrogen directe

SOLUCIOacute H2O

facilitadora

Interaccions indirectes

H2O 2762 facilita la formacioacute del pont drsquohidrogen entre la lisina 122 de la H3 i el grup fosfat del DNA

Per dues molegravecules que hi intervenen (DNA i histona) srsquoalliberen dues molegravecules drsquoaigua

Per alliberar les mateixes dues molegravecules drsquoaigua cal la participacioacute de tres grups (DNA histona i molegravecula drsquoaigua fent de pont)

Interaccioacute diacutemer H2AH2B -DNA

Interaccioacute H2A-DNA

grup NH2 -R- Arg35 (H2A) grup fosfat timina 39

Distagravencia 265Aring

Tipus pont drsquohidrogen (distagravencia ograveptima i orientacioacute en liacutenia recte de lrsquohidrogen del grup NH2 respecte lrsquooxigen del grup fosfat)

COOH

H3N+ C H

CH2

CH2

CH2

NH

C

NH2 NH2

Arginina

+

R

grup NH2 -R- Arg42 (H2A) grup fosfat guanina ndash35

Distagravencia 494AringTipus interaccioacute electrostagravetica

Distagravencia 498AringTipus interaccioacute electrostagravetica

grup fosfat timina 54

grup NH2 -R- Arg77(H2A)

grup NH2 -R- Arg35 (H2A) grup fosfat timina 39

Distagravencia 265Aring

Tipus pont drsquohidrogen (distagravencia ograveptima i orientacioacute en liacutenia recte de lrsquohidrogen del grup NH2 respecte lrsquooxigen del grup fosfat)

COOH

H3N+ C H

CH2

CH2

CH2

NH

C

NH2 NH2

Arginina

+

R

Interaccioacute H2B-DNA

grup NH2 -R- Arg83 (H2B) grup fosfat adenina ndash33

Distagravencia 342AringTipus interaccioacute electrostagravetica

grup OH -R- Thr85 (H2B) grup fosfat guanina ndash34

Distagravencia 300AringTipus pont drsquohidrogen

Treonina

Hidrogen lagravebil del grup alcohol

COOH

H3N+ C H

CH

OH CH3R

Interaccioacute diacutemer H3H4-DNA

Interaccioacute entre N de LYS77 H4 i O2P de A-33

Distagravencia 433Aring

Tipus electroestagravetica

448 Aring

Interaccioacute entre N de LYS115 H3 i O2P de A-33

Distagravencia 507Aring

Tipus electroestagravetica

574 Aring

261 Aring

Interaccioacute entre OH- THR30 H3 i O1P A13 a traveacutes de H2Obull THR - H2O

Distagravencia250 AringTipus pont drsquoH

bull H2O ndash O1P Distagravencia290 AringTipus pont drsquoH

Interaccioacute entre NH3+ de

ARG83 H3 i O1P de G27 Distagravencia 574AringTipus electroestagravetica

Interaccioacute entre OH- THR80 H4 i O1P C28

Distagravencia261Aring

Tipus pont drsquoH25 Aring

29 Aring

275 Aring

420 Aring

278 Aring

Interaccioacute entre NH3+ de

ARG45 H4 i O1P de T7

Distagravencia 510Aring

Tipus electroestagravetica

Interaccioacute OH- de THR118 H3 i O1P de G31

Distagravencia 275Aring

Tipus pont drsquohidrogen

Interaccioacute entre OH- de THR118 H3 NH3

+ ARG45 H4

Distagravencia 278Aring

Tipus pont drsquohidrogen

Interaccioacute entre CH3 de LEU65 H3 i CH3 de T

Distagravencia 414Aring

Tipus hidrofogravebica

414 Aring

Lisina 77 (H4) interaccioacute amb el grup fosfat a una distagravencia de 433Aring

H3-H4DNA

H2A-H2BDNA

Lisina 74 (H2A) tambeacute hauria drsquointeraccionar

Distagravencia 714Aring

No srsquoestableix una interaccioacute aparent

Problema de la literatura O problema de la cristalografia

Hipogravetesi

bull Estudiat en un temps diferent la distagravencia entre la LISINA i el GRUP FOSFAT del DNA permetria la interaccioacute electrostagravetica

Premisa

bull El nucleosoma eacutes un sistema en moviment

bull La cristalografia no ens permet considerar-lo com a tal (ldquofoto estagraveticardquo)

PDB 1P3I Crystallographic Studies Of Nucleosome Core Particles Containing Histone Sin Mutant (resolucioacute 230Aring)

PDB 1P3I

COOH

H3N+ C H

CH2

CH2

CH2

NH3+

Distagravencia 353AringTipus interaccioacute electrostagravetica

R

grup NH3+ Lys1075 grup fosfat adenina 133

Hipogravetesi

bull Estudiat en un temps diferent la distagravencia entre la LISINA i el GRUP FOSFAT del DNA permetria la interaccioacute electrostagravetica

Premisa

bull El nucleosoma eacutes un sistema en moviment

bull La cristalmiddotlografia no ens permet considerar-lo com a tal (ldquofoto estagraveticardquo)

CONCLUSIOacute AL TROBAR UN SEGON PDB A ON SIacute QUE ES MANTEacute LA INTERACCIOacute CONCLUIumlM QUE EacuteS IMPORTANT TAL I COM HAVIacuteEM TROBAT TOT I QUE EN EL NOSTRE MODEL NO HO PUGUEM OBSERVAR

Interaccioacute H3-DNA

Interaccioacute H4-DNA

SHL ndash15

SHL +15

233 Aring

271 Aring

508 Aring

6831 Aring

SHL ndash15

SHL +15

R63 H3 O1P T17J

D24 H4 O1P A-13J

R63 H3

O1P C-14J

D24 H4

O1P T18I

SHL ndash15 SHL +15

Interaccioacute H2B-DNA

Interaccioacute H2A-DNA

Cua C-terminal de H2A

No interaccioacute amb DNA del nucleosoma

Interaccioacute amb H1

Interaccioacute cua N-terminal H2A amb el nucleosoma

Interaccions electroestagravetiques

LYS i ARG amb OP DNA

EVOLUCIOacute DE LES HISTONES

SUPERPOSICIOacuteSTAMP

ClustalW HMMER

STAMP STAMP

LOW SCORES

Alineament STAMP (H4 H2A H2B)

Alinear H3 manualment

STAMP

SUPERPOSICIOacute DE LES HISTONES

H2A At

H2A Dm

H2A Ce

H2A HsH2A Xl

H4 HsH4 Ce

H4 Dm

H4 AtH4 Xl

Mfervidus1

Mfervidus2

H3 CeH3 Hs

H3 XlH3 Dm

H2B At

H2B Hs

H2B Xl

H2B CeH2B Dm

H1 At

H1 CeH1 Dm

H1 Hs

H1 Xl

H5 Ggallus

NUCLEOSOMA PROCARIOTA

bull Mateixa funcioacute a eucariotes i procariotes resoldre el problema de lrsquoempaquetament del DNA

bull Nucleosoma arquea tetragravemer + ~80pb DNAbull 2 tipus drsquohistona amb sequumlegravencia i estructura

conservada bull Formen diacutemers perograve no especiacutefics homo i

heterodiacutemers

bull Histones arquees meacutes petites (nomeacutes histone fold)

CLUSTAL W(160) multiple sequence alignment

1A7W --------------------------MELPIAPIGRIIKDAGAERVSDDARI-TLAKILE 1HTA -------------------------MGELPIAPIGRIIKNAGAERVSDDARI-ALAKVLE 1kx5B SGRGKGGKGLGKGGAKRHRKVLRDNIQGITKPAIRRLARRGGVKRISGLIYEETRGVLKV 1A7W EMGRDIASEAIKLARHAGRKTIKAEDIELAVRRFK---------- 1HTA EMGEEIASEAVKLAKHAGRKTIKAEDIELARKMF-----------1kx5B FLENVIRDAVTYTEHA-KRKT--VTAMDVVYALKRQGRTLYGFGG

No Domain1 Domain2 Sc RMS Len1 Len2 Align NFit Eq Secs I S P(m)

Pair 1 1A7W 1HTA 934 059 68 68 67 67 66 0 8485 10000 736e-46 Pair 2 1A7W 1kx5B 567 152 68 102 68 67 65 0 2462 10000 000037

Pair 3 1HTA 1kx5B 574 131 68 102 68 65 64 0 2969 10000 761e-06

ALINIAMENT ESTRUCTURAL

BIBLIOGRAFIALlibresbull Wolfe A Chromatin (Structure amp Function) Academic Press 2a edicioacute (1995)bull Calladine Understanding DNA Acdameic Pressbull Sinden DNA Structure and Function Academic PressArticlesbull Curt A Davey et al Solvent mediated interactions in the structura of the

nucleosome core particle at 19 Aring resolution J Mol Biol 319 p1097-1113 (2002)

bull Luger et al Crystal structure of the nucleosome core particle at 28 Aring resolution Nature 389 p251-260 (1997)

bull Flaus A Et al Mechanisms for nucleosome mobilisation Biopolymers 68 p463-578 (2003)

bull Richmond T et al The structure of DNA in the nucleosome core Nature 423 p145-150 (2003)

bull Protacio RU et al Effects of Histone Tail Domains on the Rate of Transcriptional Elongation throught a Nucleosome Mol Cell Biol Vol 20 n 23 p8866-8878

Websbull httpwwwciencianetVerArticuloHistonaidArticulo=dsfjuhh7hqjeub9z1f58vkbull httpwwwbiosciohio-stateedu~microbioArchaealhistonesbull httpwwwweb-bookscomMoBioFreeCh3D1htmbull httpwwwbmbpsueducoursesbmb4004_9_active_cromatinpd

Bases de dadesbull SCOPbull PDBbull National Human Genome Research Institute (Histone Sequence Database)

Programesbull STAMPbull ClustalWbull HMMERbull Rasmol

1 Sobre lrsquoestructura del nucleosoma digues quines afirmacions soacuten certes

1) Serveix per resoldre el problema de compactacioacute del DNA

2) Les regions exograveniques del DNA acostumen a estar a les zones linker per aixiacute estar meacutes accesibles als factors de transcripcioacute

3) Les histones srsquouneixen al DNA de forma sequumlegravencia no-depenent

4) Eacutes un sistema molt poc dinagravemic per permetre lrsquoestabilitat dels cromosomas metafagravesics

a 123

b 24

c 13

d 4

e 1234

2 Sobre els components del nucleosoma sabem que

a) Les histones del core estan molt ben conservades mentre que la H1 no

b) El DNA srsquoenrotlla formant 176 voltes al voltant de les histones del nucli que correspon a uns 146pb

c) Les dues anteriors

d) LrsquoH1 estabilitza el nucleosoma i organitza el DNA linker

e) Totes les anteriors

3 Sobre les histones digues quina opcioacute eacutes falsa

a) Soacuten proteiumlnes globulars bagravesiques molt riques en Arg i Lys

b) Les histones desacetilades tenen molt baixa afinitat pel DNA i premetran la transcripcioacute gegravenica

c) Trobem dos tipus drsquohistones totes de baix per molecular

d) Apareixen en lrsquoSCOP com a all alpha protein amb dominis histone fold

e) Srsquoorganitzen en un octagravemer format per un tetragravemer 2(H3-H4) i dos diacutemers (H2A-H2B)

4 En relacioacute a les interaccions entre les histones i el DNA digues quinaes de les seguumlents afirmacions eacutessoacuten falsaes

1) La interaccioacute entre les histones i el DNA es sequumlegravencia depenent

2) Les treonines interaccionen mitjanccedilant ponts drsquohidrogen realitzats amb el grup alcohol de la cadena lateral

3) Les interaccions srsquoestableixen principalment entre residus bagravesics de la hegravelix C-terminal el loop L1 i el loop L2 de les histones i els fosfats del DNA

4) Les interaccions srsquoestableixen principalment entre residus bagravesics de la hegravelix N-terminal el loop L1 i el loop L2 de les histones i els fosfats del DNA

a 1 2 i 3

b 1 i 3

c 2 i 4

d 4

e 1 2 3 i 4

5 En lrsquoestabliment de les interaccions Histona-DNA digues quina de les seguumlents afirmacions eacutes CERTA en relacioacute amb el paper de lrsquoaigua

a Lrsquoaigua facilita les interaccions entre les proteiumlnes i el DNA permetent la interaccioacute per ponts drsquohidrogen entre residus de les histones i del DNA quan aquests estan massa allunyats o mal orientats

b Lrsquoestabliment de ponts drsquohidrogen indirectes suposen una disminucioacute de la estabilitat del sistema

c Les molegravecules dlsquoaigua srsquoordenen al voltant del DNA deixant el core del nucleosoma sense solvatar

d 1 i 2 soacuten certes

e Cap de les anteriors eacutes certa

6 Senyala lales afirmacions INCORRECTAES sobre el nucleosoma

a Les histones core i la histona linker comparteixen un mateix domini estructural anomenat histone fold b El tetragravemer central del nucleosoma estagrave format per 2 histones H3 i 2 histones H4

c El domini histone fold estagrave format per 3 hegravelix alfa i 2 loops (L1 i L2)

d Els monogravemers drsquohistona es capiculen per formar els diacutemers gragravecies a interaccions hidrofogravebiques entre les hegravelix alfa i entre els loops de les histones e Les afirmacions a i d soacuten falses

7 Senyala les afirmacions CORRECTES sobre el nucleosoma

1) La sequumlegravencia drsquoaminoagravecids del domini histone fold de les histones H2A H2B H3 i H4 estagrave menys conservada que la seva estructura i plegament

2) El nucleosoma procariota estagrave format per 2 homo o heterodiacutemers i resol el problema de lrsquoempaquetament del DNA

3) Lrsquoorientacioacute de les cadenes laterals dels aminoagravecids de les histones eacutes variable segons la presegravencia o absegravencia del DNA

4) Les histones H1 soacuten les meacutes conservades evolutivament mentre que les H3 soacuten les que ho estan menys

a) 123 b) 13c) 24 d) 4

e) 1234

8 Tria la resposta correcte

1) Les histones presenten alta homologia de sequumlegravencia i per tant destructura

2) Les interaccions directes per formar el tetragravemer sestableixen entre lH3 dun diacutemer H3-H4 i lH3 de lalatre diacutemer H3-H4lsquo

3) Els dos diacutemers H2AH2B no interaccionen entre ells per formar loctagravemer

4) Els cations divalents juguen un paper fonamental ja que se situen a la regioacute C-terminal de les hegravelix alfa estabilitzant-les

a) 1 i 3 b) 2 i 4 c) 12 i 3 d)123 i 4 e)4

PREGUNTES DrsquoASSAIG NUCLEOSOMA

1- Senyala quina importancia teacute lrsquoaigua en el nucleosoma

En el nucleosoma lrsquoaigua es disposa al voltant del DNA i en lrsquoespai entre que hi ha entre el core drsquohistones i el DNA

En el nucleosoma lrsquoaigua juga un paper fonamental en lrsquoestabliment de les interaccions Histona-DNA ja que permet la interaccionar mitjanccedilant ponts drsquohidrogen de residus que es troben massa allunyats (distagravencia gt 28 Å) o que es troben mal orientats (els ponts drsquohidrogen nomeacutes es donen quan els residus estan disposats en linia recta en lrsquoespai admetent variacions de +- 35ordm) Lrsquoefecte principal que faragrave aixograve eacutes que permetragrave que la interaccioacute entre les histones i el DNA sigui sequumlegravencia independent (tot i que aixograve tambeacute es veu afavorit per altres coses) ja que permetragrave que aquesta no depengui dels residus concrets que hi hagi al DNA ni de la seva disposicioacute perquegrave podrem establir interaccions mitjanccedilant una o meacutes molegravecules drsquoaigua per tal drsquointeraccionar amb el DNA

2 Indica quina eacutes lrsquoestructura drsquoun octagravemer i digues quines proteiumlnes interaccionen entre elles per formar-lo

Lrsquooctagravemer estagrave format per dues cogravepies de cada una de les 4 histones core Es formen 2 heterodiacutemers H2A-H2B i dos heterodiacutemers H3-H4 gragravecies a interaccions hidrofogravebiques entre les hegravelix α2 i ponts H entre aa dels loops Les histones dels diacutemers interaccionen de manera capiculadaEls dos diacutemers H3-H4 srsquouneixen fortament als turns centrals del DNA formant el tetragravemer central Els altres dos diacutemers H2A-H2B interaccionen amb el tetragravemer per formar lrsquooctagravemer drsquohistones del nucleosoma El tetragravemer estagrave format per la unioacute dels 2 diacutemers H3-H4 formant una estructura del tipus 4-hegravelix-bundle Les uacuteniques histones que interaccionen directament soacuten H3-H3rsquo (les H4 queden als extrems del tetragravemer) Les interaccions que srsquoestableixen soacuten ponts H i interaccions hidrofogravebiquesLrsquooctagravemer es forma per la unioacute dels dos diacutemers H2A-H2B al tetragravemer Interaccioacute directa entre H4 i H2B mitjanccedilant ponts H i un cluster hidrofogravebic (aquest estagrave format per 3 Tyr que no interaccionen a traveacutes dels seus oxiacutegens sinoacute dels anells) Tambeacute es forma una estructura del tipus 4-hegravelix-bundleA meacutes tambeacute srsquoestableixen interaccions entre els dos diacutemers H2A-H2B

FI DE LA PRESENTACIOacutersquo

• Slide 1
• Slide 2
• CARACTERIacuteSTIQUES DEL NUCLEOSOMA
• El DNA al nucleosoma
• LOCALITZACIOacute DEL NUCLEOSOMA
• ESTRUCTURA DEL NUCLEOSOMA
• Slide 7
• Slide 8
• DINAgraveMICA DEL NUCLEOSOMA
• Slide 10
• Slide 11
• HISTONES
• CLASSIFICACIOacute SCOP
• TIPUS DrsquoHISTONES
• HISTONE FOLD
• 1KX5
• DOMINI HISTONE FOLD
• Slide 18
• Slide 19
• Slide 20
• Slide 21
• Slide 22
• Slide 23
• Slide 24
• INTERACCIONS AL NUCLEOSOMA
• TIPUS DrsquoINTERACCIONS
• TIPUS DrsquoINTERACCIONS
• INTERACCIONS HISTONA-HISTONA
• Slide 29
• Octagravemer drsquohistones (core nucleosomal)
• Slide 31
• Slide 32
• H3 i H4 interaccionen via histone fold formant un heterodiacutemer
• H2A i H2B interaccionen via histone fold formant un heterodiacutemer
• 1 INTERACCIONS HIDROFOgraveBIQUES
• Slide 36
• 3 ALTRES INTERACCIONS SECUNDAgraveRIES
• Per quegrave es formen aquests heterodiacutemers i no uns altres o homodiacutemers
• Slide 39
• Tetragravemer H3-H4H3rsquo-H4rsquo
• Slide 41
• 1 Ponts H entre H3-H3rsquo
• 2 Interaccions hidrofogravebiques entre H3-H3rsquo
• Slide 44
• Slide 45
• Tetragravemer-diacutemer interaccions H4-H2B
• Cluster hidrofogravebic
• Diacutemer-diacutemer interaccions H2A-H2BH2Arsquo
• Slide 49
• INTERACCIOacute AMB IONS
• INTERACCIONS HISTONA-DNA
• Slide 52
• IMPORTAgraveNCIA DE LrsquoAIGUA
• INTERACCIOacute PER PONTS DrsquoH
• Slide 55
• Slide 56
• Slide 57
• Slide 58
• Interaccioacute diacutemer H2AH2B -DNA
• Slide 60
• Slide 61
• Slide 62
• Slide 63
• Slide 64
• Interaccioacute H2B-DNA
• Slide 66
• Slide 67
• Interaccioacute diacutemer H3H4-DNA
• Slide 69
• Slide 70
• Slide 71
• Slide 72
• Slide 73
• Slide 74
• Slide 75
• Slide 76
• Slide 77
• Slide 78
• Slide 79
• Interaccioacute H3-DNA
• Slide 81
• Interaccioacute H4-DNA
• Slide 83
• Slide 84
• Slide 85
• Slide 86
• Slide 87
• Interaccioacute H2A-DNA
• Slide 89
• EVOLUCIOacute DE LES HISTONES
• SUPERPOSICIOacute
• Slide 92
• Slide 93
• Slide 94
• SUPERPOSICIOacute DE LES HISTONES
• Slide 96
• NUCLEOSOMA PROCARIOTA
• ALINIAMENT ESTRUCTURAL
• BIBLIOGRAFIA
• Slide 100
• Slide 102
• Slide 103
• Slide 104
• Slide 105
• Slide 106
• Slide 107
• Slide 108
• Slide 109
• FI DE LA PRESENTACIOacute

Histona H3

Pes molecular 1527 kDa

Nuacutemero drsquoaa 135

Lys+Arg 13 Lys

18 Arg229

3+1 HEgraveLIX

αN

Histona H4

Pes molecular 11236 kDa

Nuacutemero drsquoaa 102

Lys+Arg 11 Lys

14 Arg245

3 HEgraveLIX

Exemple D85R78 de la H4Srsquoestableix un

doble pont H

Establiment de ponts H entre residus drsquouna histona

Arg78

Asp85

277 Aring

H2B

Glu83 interacciona amb fosfat de DNA

Glu90

Arg83

INTERACCIONS AL NUCLEOSOMA

DirectesIndirectes

Ponts drsquohidroge

n amb lrsquoH2O

Ponts drsquohidroge

n

Interaccions

iograveniques

Interaccions van

der Waals

Interaccions

hidrofogravebiques

Electroestagravetica

Van der Waals

TIPUS DrsquoINTERACCIONS

ab

bael

r

qqE

4

1 Energia 100-150 kcalmol

Distagravencia Fins 10-15Aring

r

baC

r

baCE

abab

ab 12

12

6

6

Energia 1-2 kcalmol

Distagravencia 4-5Aring

TIPUS DrsquoINTERACCIONS Ponts drsquohidrogenbull Impliquen la interaccioacute drsquoun agravetom donador

(electropositiu) i un aceptor (electronegatiu) drsquohidrogen

bull Enllaccedil 85 iogravenic i 15 covalentbull Energia 1- 45 kcalmolbull Distagravencia 28 Aring

EFECTE COLmiddotLABORATIU

Interaccions hidrofogravebiquesbull No soacuten una interaccioacute progravepiament ditabull Associacioacute drsquoagravetoms hidrofogravebics en un ambient

hidrofiacutelic la estabilitat del sistema ( molegravecules de solvent lliure)

INTERACCIONS HISTONA-HISTONA

bull Anagravelisis biofiacutesics cross-linking i modelatge Anagravelisis biofiacutesics cross-linking i modelatge molecularmolecular tetragravemer H3-H4 teacute paper central en lrsquoorganitzacioacute del nucleosoma ja que srsquouneixen fortament als turns centrals del DNA H2A-H2B interaccionen amb les dues cares del tetragravemer i llavors amb DNA

bull CristalmiddotlografiaCristalmiddotlografia histones core interaccionen entre elles de manera selectiva

Extrem N-term teacute paper important en interaccioacute prot-prot de fora nucleosoma

bull H1 interacciona amb H2

Octagravemer drsquohistones (core nucleosomal)

H3-H4

H3rsquo-H4rsquo

H2A-H2B

H2Arsquo-H2Brsquo

Tetragravemer

Diacutemer

Diacutemer

Octagravemer

ELS DIacuteMERSH2A-H2B

H3-H4

TIPUS DrsquoINTERACCIONS

1 Entre les hegravelix α 2 interaccions hidrofogravebiques

2 Entre els loops ponts drsquohidrogen

3 Altres interaccions

H3 i H4 interaccionen via histone fold formant un

heterodiacutemer

H4

H3

H2A i H2B interaccionen via histone fold formant un

heterodiacutemer

H2B

H2A

1 INTERACCIONS HIDROFOgraveBIQUES

H2A leu51 val54 leu55 leu58 thr59 ile62 leu63

H2B ala71 ile70 phe67 val66 val63 phe62 met59

H2A

H2B

2 INTERACCIONS PONT H entre L1 drsquouna histona i L2 de lrsquoaltra

L2

L1

L1

L2

H2B

H2A

Ser52

Ile78348Aring

3 ALTRES INTERACCIONS SECUNDAgraveRIES

H3-H4 H2A-H2B

Ile62

Ile29 Tyr39

Per quegrave es formen aquests heterodiacutemers i no uns altres o homodiacutemers

bull Empaquetament complementarindash diferegravencies en la

interaccioacute de hegravelix αndash diferegravencies de les seves

extensions N-terminals ndash diferegravencies dels loops L1-

L2

EL TETRAgraveMER

Tetragravemer H3-H4H3rsquo-H4rsquo

H4rsquoH4

H3 H3rsquo

TIPUS DrsquoINTERACCIONS

bull Les interaccions entre els dos diacutemers H3-H4 per formar el tetragravemer es formen entre les histones H3-H3rsquo mitjanccedilant un 4-hegravelix bundle

bull Interaccions1 Ponts H2 Hidrofogravebiques

1 Ponts H entre H3-H3rsquo

His133

His133

Asp123

Asp123

2 Interaccions hidrofogravebiques entre H3-H3rsquo

Residus hidrofogravebics

LrsquoOCTAgraveMER INTERACCIONS

TETRAgraveMERS-DIacuteMERS

Interaccioacute entre diacutemers H2A-H2BH4-H3

H2A-H2B

H3-H4

H2B

H4

Tetragravemer-diacutemer interaccions H4-H2B

H2B H4

Cluster hidrofogravebic

Ponts H

H2B

H4

Glu90

His75

Glu73Arg92

H2B

H4

Tyr80 Tyr72

Tyr88

Diacutemer-diacutemer interaccions H2A-H2BH2Arsquo

Asn38

His79

Glu41

32 Aring 28 Aring

bull Es formen interaccions mitjanccedilant els dominis histone-fold per formar els diacutemers

bull Es formen 3 4-hegravelix-bundlendash 1 associacioacute H3rsquo-H3 per formar tetragravemer

bull Ponts H bull Enllaccedilos hidrofogravebics

ndash 2 associacions H2B-H4 per formar octagravemer bull Ponts H bull Cluster hidrofogravebic

RESUM

INTERACCIOacute AMB IONS

bull Gran importagravencia dels cations divalents

bull Llocs drsquounioacute especiacutefics a ions com el Mg2+ Na+Mn2+ i el Cl-

bull Poden coordinar-se amb molegravecules drsquoaigua

INTERACCIONS HISTONA-DNA

INTERACCIONS HISTONA-DNA

bull Les interaccions histona-DNA es donen en aquelles regions en que el solc menor queda encarat a la part interior (SHL)

bull Impliquen principalmentndash LYS i ARG de les histones ndash Fosfats del DNA

INDEPENDEgraveNCIA DE LA SEQUumlEgraveNCIA DE DNA

bull Els residus implicats en les interaccions formen part majoritagraveriament dels loops L1 i L2 la hegravelix N-terminal i la cua N-termianl de les histones

IMPORTAgraveNCIA DE LrsquoAIGUAHIDRATACIOacute

bull Paper clau en lrsquoestabliment de les interaccions histona-DNA Lrsquoaigua es troba andash Solc menor del DNA (ldquoespines de hidratacioacuterdquo)ndash Grups fosfat del DNAndash Entre histones i DNA ndashdistagravencia lt35Aringndash

bull Serveixen drsquoenllaccedil per formar els ponts drsquohidrogen entre histona i DNA

bull Gran importagravencia en la dinagravemica i estabilitat del nucleosoma Permet interaccioacute sequumlegravencia-independent

INTERACCIOacute PER PONTS DrsquoH

INTERACCIOacute DIRECTEbull 116 ponts drsquohidrogen directes histona-DNA

INTERACCIOacute INDIRECTEbull 121 molegravecules drsquoH2O intervenen en les

interaccions histona-DNAndash 358 interaccions per ponts drsquohidrogen (3 per

molegravecula)bull actuaragrave tant de donador com drsquoacceptor de

ponts drsquohidrogen bull actuaran drsquoaiguumles drsquoassistegravencia o aiguumles

facilitadores

AUGMENT DE LrsquoENTROPIA DEL SISTEMA

Interaccions directes involucrades principalment les ARG i LYS per cagraverrega positiva que presenten

Pont drsquohidrogen establert en una distagravencia de 287Aring

Exemple

Arg36 (H4) + grup fosfat del DNA

Lys122 (H3) grup fosfat DNA

Distagravencia 678Aring

No eacutes possible establir un pont drsquohidrogen directe

SOLUCIOacute H2O

facilitadora

Interaccions indirectes

H2O 2762 facilita la formacioacute del pont drsquohidrogen entre la lisina 122 de la H3 i el grup fosfat del DNA

Per dues molegravecules que hi intervenen (DNA i histona) srsquoalliberen dues molegravecules drsquoaigua

Per alliberar les mateixes dues molegravecules drsquoaigua cal la participacioacute de tres grups (DNA histona i molegravecula drsquoaigua fent de pont)

Interaccioacute diacutemer H2AH2B -DNA

Interaccioacute H2A-DNA

grup NH2 -R- Arg35 (H2A) grup fosfat timina 39

Distagravencia 265Aring

Tipus pont drsquohidrogen (distagravencia ograveptima i orientacioacute en liacutenia recte de lrsquohidrogen del grup NH2 respecte lrsquooxigen del grup fosfat)

COOH

H3N+ C H

CH2

CH2

CH2

NH

C

NH2 NH2

Arginina

+

R

grup NH2 -R- Arg42 (H2A) grup fosfat guanina ndash35

Distagravencia 494AringTipus interaccioacute electrostagravetica

Distagravencia 498AringTipus interaccioacute electrostagravetica

grup fosfat timina 54

grup NH2 -R- Arg77(H2A)

grup NH2 -R- Arg35 (H2A) grup fosfat timina 39

Distagravencia 265Aring

Tipus pont drsquohidrogen (distagravencia ograveptima i orientacioacute en liacutenia recte de lrsquohidrogen del grup NH2 respecte lrsquooxigen del grup fosfat)

COOH

H3N+ C H

CH2

CH2

CH2

NH

C

NH2 NH2

Arginina

+

R

Interaccioacute H2B-DNA

grup NH2 -R- Arg83 (H2B) grup fosfat adenina ndash33

Distagravencia 342AringTipus interaccioacute electrostagravetica

grup OH -R- Thr85 (H2B) grup fosfat guanina ndash34

Distagravencia 300AringTipus pont drsquohidrogen

Treonina

Hidrogen lagravebil del grup alcohol

COOH

H3N+ C H

CH

OH CH3R

Interaccioacute diacutemer H3H4-DNA

Interaccioacute entre N de LYS77 H4 i O2P de A-33

Distagravencia 433Aring

Tipus electroestagravetica

448 Aring

Interaccioacute entre N de LYS115 H3 i O2P de A-33

Distagravencia 507Aring

Tipus electroestagravetica

574 Aring

261 Aring

Interaccioacute entre OH- THR30 H3 i O1P A13 a traveacutes de H2Obull THR - H2O

Distagravencia250 AringTipus pont drsquoH

bull H2O ndash O1P Distagravencia290 AringTipus pont drsquoH

Interaccioacute entre NH3+ de

ARG83 H3 i O1P de G27 Distagravencia 574AringTipus electroestagravetica

Interaccioacute entre OH- THR80 H4 i O1P C28

Distagravencia261Aring

Tipus pont drsquoH25 Aring

29 Aring

275 Aring

420 Aring

278 Aring

Interaccioacute entre NH3+ de

ARG45 H4 i O1P de T7

Distagravencia 510Aring

Tipus electroestagravetica

Interaccioacute OH- de THR118 H3 i O1P de G31

Distagravencia 275Aring

Tipus pont drsquohidrogen

Interaccioacute entre OH- de THR118 H3 NH3

+ ARG45 H4

Distagravencia 278Aring

Tipus pont drsquohidrogen

Interaccioacute entre CH3 de LEU65 H3 i CH3 de T

Distagravencia 414Aring

Tipus hidrofogravebica

414 Aring

Lisina 77 (H4) interaccioacute amb el grup fosfat a una distagravencia de 433Aring

H3-H4DNA

H2A-H2BDNA

Lisina 74 (H2A) tambeacute hauria drsquointeraccionar

Distagravencia 714Aring

No srsquoestableix una interaccioacute aparent

Problema de la literatura O problema de la cristalografia

Hipogravetesi

bull Estudiat en un temps diferent la distagravencia entre la LISINA i el GRUP FOSFAT del DNA permetria la interaccioacute electrostagravetica

Premisa

bull El nucleosoma eacutes un sistema en moviment

bull La cristalografia no ens permet considerar-lo com a tal (ldquofoto estagraveticardquo)

PDB 1P3I Crystallographic Studies Of Nucleosome Core Particles Containing Histone Sin Mutant (resolucioacute 230Aring)

PDB 1P3I

COOH

H3N+ C H

CH2

CH2

CH2

NH3+

Distagravencia 353AringTipus interaccioacute electrostagravetica

R

grup NH3+ Lys1075 grup fosfat adenina 133

Hipogravetesi

bull Estudiat en un temps diferent la distagravencia entre la LISINA i el GRUP FOSFAT del DNA permetria la interaccioacute electrostagravetica

Premisa

bull El nucleosoma eacutes un sistema en moviment

bull La cristalmiddotlografia no ens permet considerar-lo com a tal (ldquofoto estagraveticardquo)

CONCLUSIOacute AL TROBAR UN SEGON PDB A ON SIacute QUE ES MANTEacute LA INTERACCIOacute CONCLUIumlM QUE EacuteS IMPORTANT TAL I COM HAVIacuteEM TROBAT TOT I QUE EN EL NOSTRE MODEL NO HO PUGUEM OBSERVAR

Interaccioacute H3-DNA

Interaccioacute H4-DNA

SHL ndash15

SHL +15

233 Aring

271 Aring

508 Aring

6831 Aring

SHL ndash15

SHL +15

R63 H3 O1P T17J

D24 H4 O1P A-13J

R63 H3

O1P C-14J

D24 H4

O1P T18I

SHL ndash15 SHL +15

Interaccioacute H2B-DNA

Interaccioacute H2A-DNA

Cua C-terminal de H2A

No interaccioacute amb DNA del nucleosoma

Interaccioacute amb H1

Interaccioacute cua N-terminal H2A amb el nucleosoma

Interaccions electroestagravetiques

LYS i ARG amb OP DNA

EVOLUCIOacute DE LES HISTONES

SUPERPOSICIOacuteSTAMP

ClustalW HMMER

STAMP STAMP

LOW SCORES

Alineament STAMP (H4 H2A H2B)

Alinear H3 manualment

STAMP

SUPERPOSICIOacute DE LES HISTONES

H2A At

H2A Dm

H2A Ce

H2A HsH2A Xl

H4 HsH4 Ce

H4 Dm

H4 AtH4 Xl

Mfervidus1

Mfervidus2

H3 CeH3 Hs

H3 XlH3 Dm

H2B At

H2B Hs

H2B Xl

H2B CeH2B Dm

H1 At

H1 CeH1 Dm

H1 Hs

H1 Xl

H5 Ggallus

NUCLEOSOMA PROCARIOTA

bull Mateixa funcioacute a eucariotes i procariotes resoldre el problema de lrsquoempaquetament del DNA

bull Nucleosoma arquea tetragravemer + ~80pb DNAbull 2 tipus drsquohistona amb sequumlegravencia i estructura

conservada bull Formen diacutemers perograve no especiacutefics homo i

heterodiacutemers

bull Histones arquees meacutes petites (nomeacutes histone fold)

CLUSTAL W(160) multiple sequence alignment

1A7W --------------------------MELPIAPIGRIIKDAGAERVSDDARI-TLAKILE 1HTA -------------------------MGELPIAPIGRIIKNAGAERVSDDARI-ALAKVLE 1kx5B SGRGKGGKGLGKGGAKRHRKVLRDNIQGITKPAIRRLARRGGVKRISGLIYEETRGVLKV 1A7W EMGRDIASEAIKLARHAGRKTIKAEDIELAVRRFK---------- 1HTA EMGEEIASEAVKLAKHAGRKTIKAEDIELARKMF-----------1kx5B FLENVIRDAVTYTEHA-KRKT--VTAMDVVYALKRQGRTLYGFGG

No Domain1 Domain2 Sc RMS Len1 Len2 Align NFit Eq Secs I S P(m)

Pair 1 1A7W 1HTA 934 059 68 68 67 67 66 0 8485 10000 736e-46 Pair 2 1A7W 1kx5B 567 152 68 102 68 67 65 0 2462 10000 000037

Pair 3 1HTA 1kx5B 574 131 68 102 68 65 64 0 2969 10000 761e-06

ALINIAMENT ESTRUCTURAL

BIBLIOGRAFIALlibresbull Wolfe A Chromatin (Structure amp Function) Academic Press 2a edicioacute (1995)bull Calladine Understanding DNA Acdameic Pressbull Sinden DNA Structure and Function Academic PressArticlesbull Curt A Davey et al Solvent mediated interactions in the structura of the

nucleosome core particle at 19 Aring resolution J Mol Biol 319 p1097-1113 (2002)

bull Luger et al Crystal structure of the nucleosome core particle at 28 Aring resolution Nature 389 p251-260 (1997)

bull Flaus A Et al Mechanisms for nucleosome mobilisation Biopolymers 68 p463-578 (2003)

bull Richmond T et al The structure of DNA in the nucleosome core Nature 423 p145-150 (2003)

bull Protacio RU et al Effects of Histone Tail Domains on the Rate of Transcriptional Elongation throught a Nucleosome Mol Cell Biol Vol 20 n 23 p8866-8878

Websbull httpwwwciencianetVerArticuloHistonaidArticulo=dsfjuhh7hqjeub9z1f58vkbull httpwwwbiosciohio-stateedu~microbioArchaealhistonesbull httpwwwweb-bookscomMoBioFreeCh3D1htmbull httpwwwbmbpsueducoursesbmb4004_9_active_cromatinpd

Bases de dadesbull SCOPbull PDBbull National Human Genome Research Institute (Histone Sequence Database)

Programesbull STAMPbull ClustalWbull HMMERbull Rasmol

1 Sobre lrsquoestructura del nucleosoma digues quines afirmacions soacuten certes

1) Serveix per resoldre el problema de compactacioacute del DNA

2) Les regions exograveniques del DNA acostumen a estar a les zones linker per aixiacute estar meacutes accesibles als factors de transcripcioacute

3) Les histones srsquouneixen al DNA de forma sequumlegravencia no-depenent

4) Eacutes un sistema molt poc dinagravemic per permetre lrsquoestabilitat dels cromosomas metafagravesics

a 123

b 24

c 13

d 4

e 1234

2 Sobre els components del nucleosoma sabem que

a) Les histones del core estan molt ben conservades mentre que la H1 no

b) El DNA srsquoenrotlla formant 176 voltes al voltant de les histones del nucli que correspon a uns 146pb

c) Les dues anteriors

d) LrsquoH1 estabilitza el nucleosoma i organitza el DNA linker

e) Totes les anteriors

3 Sobre les histones digues quina opcioacute eacutes falsa

a) Soacuten proteiumlnes globulars bagravesiques molt riques en Arg i Lys

b) Les histones desacetilades tenen molt baixa afinitat pel DNA i premetran la transcripcioacute gegravenica

c) Trobem dos tipus drsquohistones totes de baix per molecular

d) Apareixen en lrsquoSCOP com a all alpha protein amb dominis histone fold

e) Srsquoorganitzen en un octagravemer format per un tetragravemer 2(H3-H4) i dos diacutemers (H2A-H2B)

4 En relacioacute a les interaccions entre les histones i el DNA digues quinaes de les seguumlents afirmacions eacutessoacuten falsaes

1) La interaccioacute entre les histones i el DNA es sequumlegravencia depenent

2) Les treonines interaccionen mitjanccedilant ponts drsquohidrogen realitzats amb el grup alcohol de la cadena lateral

3) Les interaccions srsquoestableixen principalment entre residus bagravesics de la hegravelix C-terminal el loop L1 i el loop L2 de les histones i els fosfats del DNA

4) Les interaccions srsquoestableixen principalment entre residus bagravesics de la hegravelix N-terminal el loop L1 i el loop L2 de les histones i els fosfats del DNA

a 1 2 i 3

b 1 i 3

c 2 i 4

d 4

e 1 2 3 i 4

5 En lrsquoestabliment de les interaccions Histona-DNA digues quina de les seguumlents afirmacions eacutes CERTA en relacioacute amb el paper de lrsquoaigua

a Lrsquoaigua facilita les interaccions entre les proteiumlnes i el DNA permetent la interaccioacute per ponts drsquohidrogen entre residus de les histones i del DNA quan aquests estan massa allunyats o mal orientats

b Lrsquoestabliment de ponts drsquohidrogen indirectes suposen una disminucioacute de la estabilitat del sistema

c Les molegravecules dlsquoaigua srsquoordenen al voltant del DNA deixant el core del nucleosoma sense solvatar

d 1 i 2 soacuten certes

e Cap de les anteriors eacutes certa

6 Senyala lales afirmacions INCORRECTAES sobre el nucleosoma

a Les histones core i la histona linker comparteixen un mateix domini estructural anomenat histone fold b El tetragravemer central del nucleosoma estagrave format per 2 histones H3 i 2 histones H4

c El domini histone fold estagrave format per 3 hegravelix alfa i 2 loops (L1 i L2)

d Els monogravemers drsquohistona es capiculen per formar els diacutemers gragravecies a interaccions hidrofogravebiques entre les hegravelix alfa i entre els loops de les histones e Les afirmacions a i d soacuten falses

7 Senyala les afirmacions CORRECTES sobre el nucleosoma

1) La sequumlegravencia drsquoaminoagravecids del domini histone fold de les histones H2A H2B H3 i H4 estagrave menys conservada que la seva estructura i plegament

2) El nucleosoma procariota estagrave format per 2 homo o heterodiacutemers i resol el problema de lrsquoempaquetament del DNA

3) Lrsquoorientacioacute de les cadenes laterals dels aminoagravecids de les histones eacutes variable segons la presegravencia o absegravencia del DNA

4) Les histones H1 soacuten les meacutes conservades evolutivament mentre que les H3 soacuten les que ho estan menys

a) 123 b) 13c) 24 d) 4

e) 1234

8 Tria la resposta correcte

1) Les histones presenten alta homologia de sequumlegravencia i per tant destructura

2) Les interaccions directes per formar el tetragravemer sestableixen entre lH3 dun diacutemer H3-H4 i lH3 de lalatre diacutemer H3-H4lsquo

3) Els dos diacutemers H2AH2B no interaccionen entre ells per formar loctagravemer

4) Els cations divalents juguen un paper fonamental ja que se situen a la regioacute C-terminal de les hegravelix alfa estabilitzant-les

a) 1 i 3 b) 2 i 4 c) 12 i 3 d)123 i 4 e)4

PREGUNTES DrsquoASSAIG NUCLEOSOMA

1- Senyala quina importancia teacute lrsquoaigua en el nucleosoma

En el nucleosoma lrsquoaigua es disposa al voltant del DNA i en lrsquoespai entre que hi ha entre el core drsquohistones i el DNA

En el nucleosoma lrsquoaigua juga un paper fonamental en lrsquoestabliment de les interaccions Histona-DNA ja que permet la interaccionar mitjanccedilant ponts drsquohidrogen de residus que es troben massa allunyats (distagravencia gt 28 Å) o que es troben mal orientats (els ponts drsquohidrogen nomeacutes es donen quan els residus estan disposats en linia recta en lrsquoespai admetent variacions de +- 35ordm) Lrsquoefecte principal que faragrave aixograve eacutes que permetragrave que la interaccioacute entre les histones i el DNA sigui sequumlegravencia independent (tot i que aixograve tambeacute es veu afavorit per altres coses) ja que permetragrave que aquesta no depengui dels residus concrets que hi hagi al DNA ni de la seva disposicioacute perquegrave podrem establir interaccions mitjanccedilant una o meacutes molegravecules drsquoaigua per tal drsquointeraccionar amb el DNA

2 Indica quina eacutes lrsquoestructura drsquoun octagravemer i digues quines proteiumlnes interaccionen entre elles per formar-lo

Lrsquooctagravemer estagrave format per dues cogravepies de cada una de les 4 histones core Es formen 2 heterodiacutemers H2A-H2B i dos heterodiacutemers H3-H4 gragravecies a interaccions hidrofogravebiques entre les hegravelix α2 i ponts H entre aa dels loops Les histones dels diacutemers interaccionen de manera capiculadaEls dos diacutemers H3-H4 srsquouneixen fortament als turns centrals del DNA formant el tetragravemer central Els altres dos diacutemers H2A-H2B interaccionen amb el tetragravemer per formar lrsquooctagravemer drsquohistones del nucleosoma El tetragravemer estagrave format per la unioacute dels 2 diacutemers H3-H4 formant una estructura del tipus 4-hegravelix-bundle Les uacuteniques histones que interaccionen directament soacuten H3-H3rsquo (les H4 queden als extrems del tetragravemer) Les interaccions que srsquoestableixen soacuten ponts H i interaccions hidrofogravebiquesLrsquooctagravemer es forma per la unioacute dels dos diacutemers H2A-H2B al tetragravemer Interaccioacute directa entre H4 i H2B mitjanccedilant ponts H i un cluster hidrofogravebic (aquest estagrave format per 3 Tyr que no interaccionen a traveacutes dels seus oxiacutegens sinoacute dels anells) Tambeacute es forma una estructura del tipus 4-hegravelix-bundleA meacutes tambeacute srsquoestableixen interaccions entre els dos diacutemers H2A-H2B

FI DE LA PRESENTACIOacutersquo

• Slide 1
• Slide 2
• CARACTERIacuteSTIQUES DEL NUCLEOSOMA
• El DNA al nucleosoma
• LOCALITZACIOacute DEL NUCLEOSOMA
• ESTRUCTURA DEL NUCLEOSOMA
• Slide 7
• Slide 8
• DINAgraveMICA DEL NUCLEOSOMA
• Slide 10
• Slide 11
• HISTONES
• CLASSIFICACIOacute SCOP
• TIPUS DrsquoHISTONES
• HISTONE FOLD
• 1KX5
• DOMINI HISTONE FOLD
• Slide 18
• Slide 19
• Slide 20
• Slide 21
• Slide 22
• Slide 23
• Slide 24
• INTERACCIONS AL NUCLEOSOMA
• TIPUS DrsquoINTERACCIONS
• TIPUS DrsquoINTERACCIONS
• INTERACCIONS HISTONA-HISTONA
• Slide 29
• Octagravemer drsquohistones (core nucleosomal)
• Slide 31
• Slide 32
• H3 i H4 interaccionen via histone fold formant un heterodiacutemer
• H2A i H2B interaccionen via histone fold formant un heterodiacutemer
• 1 INTERACCIONS HIDROFOgraveBIQUES
• Slide 36
• 3 ALTRES INTERACCIONS SECUNDAgraveRIES
• Per quegrave es formen aquests heterodiacutemers i no uns altres o homodiacutemers
• Slide 39
• Tetragravemer H3-H4H3rsquo-H4rsquo
• Slide 41
• 1 Ponts H entre H3-H3rsquo
• 2 Interaccions hidrofogravebiques entre H3-H3rsquo
• Slide 44
• Slide 45
• Tetragravemer-diacutemer interaccions H4-H2B
• Cluster hidrofogravebic
• Diacutemer-diacutemer interaccions H2A-H2BH2Arsquo
• Slide 49
• INTERACCIOacute AMB IONS
• INTERACCIONS HISTONA-DNA
• Slide 52
• IMPORTAgraveNCIA DE LrsquoAIGUA
• INTERACCIOacute PER PONTS DrsquoH
• Slide 55
• Slide 56
• Slide 57
• Slide 58
• Interaccioacute diacutemer H2AH2B -DNA
• Slide 60
• Slide 61
• Slide 62
• Slide 63
• Slide 64
• Interaccioacute H2B-DNA
• Slide 66
• Slide 67
• Interaccioacute diacutemer H3H4-DNA
• Slide 69
• Slide 70
• Slide 71
• Slide 72
• Slide 73
• Slide 74
• Slide 75
• Slide 76
• Slide 77
• Slide 78
• Slide 79
• Interaccioacute H3-DNA
• Slide 81
• Interaccioacute H4-DNA
• Slide 83
• Slide 84
• Slide 85
• Slide 86
• Slide 87
• Interaccioacute H2A-DNA
• Slide 89
• EVOLUCIOacute DE LES HISTONES
• SUPERPOSICIOacute
• Slide 92
• Slide 93
• Slide 94
• SUPERPOSICIOacute DE LES HISTONES
• Slide 96
• NUCLEOSOMA PROCARIOTA
• ALINIAMENT ESTRUCTURAL
• BIBLIOGRAFIA
• Slide 100
• Slide 102
• Slide 103
• Slide 104
• Slide 105
• Slide 106
• Slide 107
• Slide 108
• Slide 109
• FI DE LA PRESENTACIOacute

Histona H4

Pes molecular 11236 kDa

Nuacutemero drsquoaa 102

Lys+Arg 11 Lys

14 Arg245

3 HEgraveLIX

Exemple D85R78 de la H4Srsquoestableix un

doble pont H

Establiment de ponts H entre residus drsquouna histona

Arg78

Asp85

277 Aring

H2B

Glu83 interacciona amb fosfat de DNA

Glu90

Arg83

INTERACCIONS AL NUCLEOSOMA

DirectesIndirectes

Ponts drsquohidroge

n amb lrsquoH2O

Ponts drsquohidroge

n

Interaccions

iograveniques

Interaccions van

der Waals

Interaccions

hidrofogravebiques

Electroestagravetica

Van der Waals

TIPUS DrsquoINTERACCIONS

ab

bael

r

qqE

4

1 Energia 100-150 kcalmol

Distagravencia Fins 10-15Aring

r

baC

r

baCE

abab

ab 12

12

6

6

Energia 1-2 kcalmol

Distagravencia 4-5Aring

TIPUS DrsquoINTERACCIONS Ponts drsquohidrogenbull Impliquen la interaccioacute drsquoun agravetom donador

(electropositiu) i un aceptor (electronegatiu) drsquohidrogen

bull Enllaccedil 85 iogravenic i 15 covalentbull Energia 1- 45 kcalmolbull Distagravencia 28 Aring

EFECTE COLmiddotLABORATIU

Interaccions hidrofogravebiquesbull No soacuten una interaccioacute progravepiament ditabull Associacioacute drsquoagravetoms hidrofogravebics en un ambient

hidrofiacutelic la estabilitat del sistema ( molegravecules de solvent lliure)

INTERACCIONS HISTONA-HISTONA

bull Anagravelisis biofiacutesics cross-linking i modelatge Anagravelisis biofiacutesics cross-linking i modelatge molecularmolecular tetragravemer H3-H4 teacute paper central en lrsquoorganitzacioacute del nucleosoma ja que srsquouneixen fortament als turns centrals del DNA H2A-H2B interaccionen amb les dues cares del tetragravemer i llavors amb DNA

bull CristalmiddotlografiaCristalmiddotlografia histones core interaccionen entre elles de manera selectiva

Extrem N-term teacute paper important en interaccioacute prot-prot de fora nucleosoma

bull H1 interacciona amb H2

Octagravemer drsquohistones (core nucleosomal)

H3-H4

H3rsquo-H4rsquo

H2A-H2B

H2Arsquo-H2Brsquo

Tetragravemer

Diacutemer

Diacutemer

Octagravemer

ELS DIacuteMERSH2A-H2B

H3-H4

TIPUS DrsquoINTERACCIONS

1 Entre les hegravelix α 2 interaccions hidrofogravebiques

2 Entre els loops ponts drsquohidrogen

3 Altres interaccions

H3 i H4 interaccionen via histone fold formant un

heterodiacutemer

H4

H3

H2A i H2B interaccionen via histone fold formant un

heterodiacutemer

H2B

H2A

1 INTERACCIONS HIDROFOgraveBIQUES

H2A leu51 val54 leu55 leu58 thr59 ile62 leu63

H2B ala71 ile70 phe67 val66 val63 phe62 met59

H2A

H2B

2 INTERACCIONS PONT H entre L1 drsquouna histona i L2 de lrsquoaltra

L2

L1

L1

L2

H2B

H2A

Ser52

Ile78348Aring

3 ALTRES INTERACCIONS SECUNDAgraveRIES

H3-H4 H2A-H2B

Ile62

Ile29 Tyr39

Per quegrave es formen aquests heterodiacutemers i no uns altres o homodiacutemers

bull Empaquetament complementarindash diferegravencies en la

interaccioacute de hegravelix αndash diferegravencies de les seves

extensions N-terminals ndash diferegravencies dels loops L1-

L2

EL TETRAgraveMER

Tetragravemer H3-H4H3rsquo-H4rsquo

H4rsquoH4

H3 H3rsquo

TIPUS DrsquoINTERACCIONS

bull Les interaccions entre els dos diacutemers H3-H4 per formar el tetragravemer es formen entre les histones H3-H3rsquo mitjanccedilant un 4-hegravelix bundle

bull Interaccions1 Ponts H2 Hidrofogravebiques

1 Ponts H entre H3-H3rsquo

His133

His133

Asp123

Asp123

2 Interaccions hidrofogravebiques entre H3-H3rsquo

Residus hidrofogravebics

LrsquoOCTAgraveMER INTERACCIONS

TETRAgraveMERS-DIacuteMERS

Interaccioacute entre diacutemers H2A-H2BH4-H3

H2A-H2B

H3-H4

H2B

H4

Tetragravemer-diacutemer interaccions H4-H2B

H2B H4

Cluster hidrofogravebic

Ponts H

H2B

H4

Glu90

His75

Glu73Arg92

H2B

H4

Tyr80 Tyr72

Tyr88

Diacutemer-diacutemer interaccions H2A-H2BH2Arsquo

Asn38

His79

Glu41

32 Aring 28 Aring

bull Es formen interaccions mitjanccedilant els dominis histone-fold per formar els diacutemers

bull Es formen 3 4-hegravelix-bundlendash 1 associacioacute H3rsquo-H3 per formar tetragravemer

bull Ponts H bull Enllaccedilos hidrofogravebics

ndash 2 associacions H2B-H4 per formar octagravemer bull Ponts H bull Cluster hidrofogravebic

RESUM

INTERACCIOacute AMB IONS

bull Gran importagravencia dels cations divalents

bull Llocs drsquounioacute especiacutefics a ions com el Mg2+ Na+Mn2+ i el Cl-

bull Poden coordinar-se amb molegravecules drsquoaigua

INTERACCIONS HISTONA-DNA

INTERACCIONS HISTONA-DNA

bull Les interaccions histona-DNA es donen en aquelles regions en que el solc menor queda encarat a la part interior (SHL)

bull Impliquen principalmentndash LYS i ARG de les histones ndash Fosfats del DNA

INDEPENDEgraveNCIA DE LA SEQUumlEgraveNCIA DE DNA

bull Els residus implicats en les interaccions formen part majoritagraveriament dels loops L1 i L2 la hegravelix N-terminal i la cua N-termianl de les histones

IMPORTAgraveNCIA DE LrsquoAIGUAHIDRATACIOacute

bull Paper clau en lrsquoestabliment de les interaccions histona-DNA Lrsquoaigua es troba andash Solc menor del DNA (ldquoespines de hidratacioacuterdquo)ndash Grups fosfat del DNAndash Entre histones i DNA ndashdistagravencia lt35Aringndash

bull Serveixen drsquoenllaccedil per formar els ponts drsquohidrogen entre histona i DNA

bull Gran importagravencia en la dinagravemica i estabilitat del nucleosoma Permet interaccioacute sequumlegravencia-independent

INTERACCIOacute PER PONTS DrsquoH

INTERACCIOacute DIRECTEbull 116 ponts drsquohidrogen directes histona-DNA

INTERACCIOacute INDIRECTEbull 121 molegravecules drsquoH2O intervenen en les

interaccions histona-DNAndash 358 interaccions per ponts drsquohidrogen (3 per

molegravecula)bull actuaragrave tant de donador com drsquoacceptor de

ponts drsquohidrogen bull actuaran drsquoaiguumles drsquoassistegravencia o aiguumles

facilitadores

AUGMENT DE LrsquoENTROPIA DEL SISTEMA

Interaccions directes involucrades principalment les ARG i LYS per cagraverrega positiva que presenten

Pont drsquohidrogen establert en una distagravencia de 287Aring

Exemple

Arg36 (H4) + grup fosfat del DNA

Lys122 (H3) grup fosfat DNA

Distagravencia 678Aring

No eacutes possible establir un pont drsquohidrogen directe

SOLUCIOacute H2O

facilitadora

Interaccions indirectes

H2O 2762 facilita la formacioacute del pont drsquohidrogen entre la lisina 122 de la H3 i el grup fosfat del DNA

Per dues molegravecules que hi intervenen (DNA i histona) srsquoalliberen dues molegravecules drsquoaigua

Per alliberar les mateixes dues molegravecules drsquoaigua cal la participacioacute de tres grups (DNA histona i molegravecula drsquoaigua fent de pont)

Interaccioacute diacutemer H2AH2B -DNA

Interaccioacute H2A-DNA

grup NH2 -R- Arg35 (H2A) grup fosfat timina 39

Distagravencia 265Aring

Tipus pont drsquohidrogen (distagravencia ograveptima i orientacioacute en liacutenia recte de lrsquohidrogen del grup NH2 respecte lrsquooxigen del grup fosfat)

COOH

H3N+ C H

CH2

CH2

CH2

NH

C

NH2 NH2

Arginina

+

R

grup NH2 -R- Arg42 (H2A) grup fosfat guanina ndash35

Distagravencia 494AringTipus interaccioacute electrostagravetica

Distagravencia 498AringTipus interaccioacute electrostagravetica

grup fosfat timina 54

grup NH2 -R- Arg77(H2A)

grup NH2 -R- Arg35 (H2A) grup fosfat timina 39

Distagravencia 265Aring

Tipus pont drsquohidrogen (distagravencia ograveptima i orientacioacute en liacutenia recte de lrsquohidrogen del grup NH2 respecte lrsquooxigen del grup fosfat)

COOH

H3N+ C H

CH2

CH2

CH2

NH

C

NH2 NH2

Arginina

+

R

Interaccioacute H2B-DNA

grup NH2 -R- Arg83 (H2B) grup fosfat adenina ndash33

Distagravencia 342AringTipus interaccioacute electrostagravetica

grup OH -R- Thr85 (H2B) grup fosfat guanina ndash34

Distagravencia 300AringTipus pont drsquohidrogen

Treonina

Hidrogen lagravebil del grup alcohol

COOH

H3N+ C H

CH

OH CH3R

Interaccioacute diacutemer H3H4-DNA

Interaccioacute entre N de LYS77 H4 i O2P de A-33

Distagravencia 433Aring

Tipus electroestagravetica

448 Aring

Interaccioacute entre N de LYS115 H3 i O2P de A-33

Distagravencia 507Aring

Tipus electroestagravetica

574 Aring

261 Aring

Interaccioacute entre OH- THR30 H3 i O1P A13 a traveacutes de H2Obull THR - H2O

Distagravencia250 AringTipus pont drsquoH

bull H2O ndash O1P Distagravencia290 AringTipus pont drsquoH

Interaccioacute entre NH3+ de

ARG83 H3 i O1P de G27 Distagravencia 574AringTipus electroestagravetica

Interaccioacute entre OH- THR80 H4 i O1P C28

Distagravencia261Aring

Tipus pont drsquoH25 Aring

29 Aring

275 Aring

420 Aring

278 Aring

Interaccioacute entre NH3+ de

ARG45 H4 i O1P de T7

Distagravencia 510Aring

Tipus electroestagravetica

Interaccioacute OH- de THR118 H3 i O1P de G31

Distagravencia 275Aring

Tipus pont drsquohidrogen

Interaccioacute entre OH- de THR118 H3 NH3

+ ARG45 H4

Distagravencia 278Aring

Tipus pont drsquohidrogen

Interaccioacute entre CH3 de LEU65 H3 i CH3 de T

Distagravencia 414Aring

Tipus hidrofogravebica

414 Aring

Lisina 77 (H4) interaccioacute amb el grup fosfat a una distagravencia de 433Aring

H3-H4DNA

H2A-H2BDNA

Lisina 74 (H2A) tambeacute hauria drsquointeraccionar

Distagravencia 714Aring

No srsquoestableix una interaccioacute aparent

Problema de la literatura O problema de la cristalografia

Hipogravetesi

bull Estudiat en un temps diferent la distagravencia entre la LISINA i el GRUP FOSFAT del DNA permetria la interaccioacute electrostagravetica

Premisa

bull El nucleosoma eacutes un sistema en moviment

bull La cristalografia no ens permet considerar-lo com a tal (ldquofoto estagraveticardquo)

PDB 1P3I Crystallographic Studies Of Nucleosome Core Particles Containing Histone Sin Mutant (resolucioacute 230Aring)

PDB 1P3I

COOH

H3N+ C H

CH2

CH2

CH2

NH3+

Distagravencia 353AringTipus interaccioacute electrostagravetica

R

grup NH3+ Lys1075 grup fosfat adenina 133

Hipogravetesi

bull Estudiat en un temps diferent la distagravencia entre la LISINA i el GRUP FOSFAT del DNA permetria la interaccioacute electrostagravetica

Premisa

bull El nucleosoma eacutes un sistema en moviment

bull La cristalmiddotlografia no ens permet considerar-lo com a tal (ldquofoto estagraveticardquo)

CONCLUSIOacute AL TROBAR UN SEGON PDB A ON SIacute QUE ES MANTEacute LA INTERACCIOacute CONCLUIumlM QUE EacuteS IMPORTANT TAL I COM HAVIacuteEM TROBAT TOT I QUE EN EL NOSTRE MODEL NO HO PUGUEM OBSERVAR

Interaccioacute H3-DNA

Interaccioacute H4-DNA

SHL ndash15

SHL +15

233 Aring

271 Aring

508 Aring

6831 Aring

SHL ndash15

SHL +15

R63 H3 O1P T17J

D24 H4 O1P A-13J

R63 H3

O1P C-14J

D24 H4

O1P T18I

SHL ndash15 SHL +15

Interaccioacute H2B-DNA

Interaccioacute H2A-DNA

Cua C-terminal de H2A

No interaccioacute amb DNA del nucleosoma

Interaccioacute amb H1

Interaccioacute cua N-terminal H2A amb el nucleosoma

Interaccions electroestagravetiques

LYS i ARG amb OP DNA

EVOLUCIOacute DE LES HISTONES

SUPERPOSICIOacuteSTAMP

ClustalW HMMER

STAMP STAMP

LOW SCORES

Alineament STAMP (H4 H2A H2B)

Alinear H3 manualment

STAMP

SUPERPOSICIOacute DE LES HISTONES

H2A At

H2A Dm

H2A Ce

H2A HsH2A Xl

H4 HsH4 Ce

H4 Dm

H4 AtH4 Xl

Mfervidus1

Mfervidus2

H3 CeH3 Hs

H3 XlH3 Dm

H2B At

H2B Hs

H2B Xl

H2B CeH2B Dm

H1 At

H1 CeH1 Dm

H1 Hs

H1 Xl

H5 Ggallus

NUCLEOSOMA PROCARIOTA

bull Mateixa funcioacute a eucariotes i procariotes resoldre el problema de lrsquoempaquetament del DNA

bull Nucleosoma arquea tetragravemer + ~80pb DNAbull 2 tipus drsquohistona amb sequumlegravencia i estructura

conservada bull Formen diacutemers perograve no especiacutefics homo i

heterodiacutemers

bull Histones arquees meacutes petites (nomeacutes histone fold)

CLUSTAL W(160) multiple sequence alignment

1A7W --------------------------MELPIAPIGRIIKDAGAERVSDDARI-TLAKILE 1HTA -------------------------MGELPIAPIGRIIKNAGAERVSDDARI-ALAKVLE 1kx5B SGRGKGGKGLGKGGAKRHRKVLRDNIQGITKPAIRRLARRGGVKRISGLIYEETRGVLKV 1A7W EMGRDIASEAIKLARHAGRKTIKAEDIELAVRRFK---------- 1HTA EMGEEIASEAVKLAKHAGRKTIKAEDIELARKMF-----------1kx5B FLENVIRDAVTYTEHA-KRKT--VTAMDVVYALKRQGRTLYGFGG

No Domain1 Domain2 Sc RMS Len1 Len2 Align NFit Eq Secs I S P(m)

Pair 1 1A7W 1HTA 934 059 68 68 67 67 66 0 8485 10000 736e-46 Pair 2 1A7W 1kx5B 567 152 68 102 68 67 65 0 2462 10000 000037

Pair 3 1HTA 1kx5B 574 131 68 102 68 65 64 0 2969 10000 761e-06

ALINIAMENT ESTRUCTURAL

BIBLIOGRAFIALlibresbull Wolfe A Chromatin (Structure amp Function) Academic Press 2a edicioacute (1995)bull Calladine Understanding DNA Acdameic Pressbull Sinden DNA Structure and Function Academic PressArticlesbull Curt A Davey et al Solvent mediated interactions in the structura of the

nucleosome core particle at 19 Aring resolution J Mol Biol 319 p1097-1113 (2002)

bull Luger et al Crystal structure of the nucleosome core particle at 28 Aring resolution Nature 389 p251-260 (1997)

bull Flaus A Et al Mechanisms for nucleosome mobilisation Biopolymers 68 p463-578 (2003)

bull Richmond T et al The structure of DNA in the nucleosome core Nature 423 p145-150 (2003)

bull Protacio RU et al Effects of Histone Tail Domains on the Rate of Transcriptional Elongation throught a Nucleosome Mol Cell Biol Vol 20 n 23 p8866-8878

Websbull httpwwwciencianetVerArticuloHistonaidArticulo=dsfjuhh7hqjeub9z1f58vkbull httpwwwbiosciohio-stateedu~microbioArchaealhistonesbull httpwwwweb-bookscomMoBioFreeCh3D1htmbull httpwwwbmbpsueducoursesbmb4004_9_active_cromatinpd

Bases de dadesbull SCOPbull PDBbull National Human Genome Research Institute (Histone Sequence Database)

Programesbull STAMPbull ClustalWbull HMMERbull Rasmol

1 Sobre lrsquoestructura del nucleosoma digues quines afirmacions soacuten certes

1) Serveix per resoldre el problema de compactacioacute del DNA

2) Les regions exograveniques del DNA acostumen a estar a les zones linker per aixiacute estar meacutes accesibles als factors de transcripcioacute

3) Les histones srsquouneixen al DNA de forma sequumlegravencia no-depenent

4) Eacutes un sistema molt poc dinagravemic per permetre lrsquoestabilitat dels cromosomas metafagravesics

a 123

b 24

c 13

d 4

e 1234

2 Sobre els components del nucleosoma sabem que

a) Les histones del core estan molt ben conservades mentre que la H1 no

b) El DNA srsquoenrotlla formant 176 voltes al voltant de les histones del nucli que correspon a uns 146pb

c) Les dues anteriors

d) LrsquoH1 estabilitza el nucleosoma i organitza el DNA linker

e) Totes les anteriors

3 Sobre les histones digues quina opcioacute eacutes falsa

a) Soacuten proteiumlnes globulars bagravesiques molt riques en Arg i Lys

b) Les histones desacetilades tenen molt baixa afinitat pel DNA i premetran la transcripcioacute gegravenica

c) Trobem dos tipus drsquohistones totes de baix per molecular

d) Apareixen en lrsquoSCOP com a all alpha protein amb dominis histone fold

e) Srsquoorganitzen en un octagravemer format per un tetragravemer 2(H3-H4) i dos diacutemers (H2A-H2B)

4 En relacioacute a les interaccions entre les histones i el DNA digues quinaes de les seguumlents afirmacions eacutessoacuten falsaes

1) La interaccioacute entre les histones i el DNA es sequumlegravencia depenent

2) Les treonines interaccionen mitjanccedilant ponts drsquohidrogen realitzats amb el grup alcohol de la cadena lateral

3) Les interaccions srsquoestableixen principalment entre residus bagravesics de la hegravelix C-terminal el loop L1 i el loop L2 de les histones i els fosfats del DNA

4) Les interaccions srsquoestableixen principalment entre residus bagravesics de la hegravelix N-terminal el loop L1 i el loop L2 de les histones i els fosfats del DNA

a 1 2 i 3

b 1 i 3

c 2 i 4

d 4

e 1 2 3 i 4

5 En lrsquoestabliment de les interaccions Histona-DNA digues quina de les seguumlents afirmacions eacutes CERTA en relacioacute amb el paper de lrsquoaigua

a Lrsquoaigua facilita les interaccions entre les proteiumlnes i el DNA permetent la interaccioacute per ponts drsquohidrogen entre residus de les histones i del DNA quan aquests estan massa allunyats o mal orientats

b Lrsquoestabliment de ponts drsquohidrogen indirectes suposen una disminucioacute de la estabilitat del sistema

c Les molegravecules dlsquoaigua srsquoordenen al voltant del DNA deixant el core del nucleosoma sense solvatar

d 1 i 2 soacuten certes

e Cap de les anteriors eacutes certa

6 Senyala lales afirmacions INCORRECTAES sobre el nucleosoma

a Les histones core i la histona linker comparteixen un mateix domini estructural anomenat histone fold b El tetragravemer central del nucleosoma estagrave format per 2 histones H3 i 2 histones H4

c El domini histone fold estagrave format per 3 hegravelix alfa i 2 loops (L1 i L2)

d Els monogravemers drsquohistona es capiculen per formar els diacutemers gragravecies a interaccions hidrofogravebiques entre les hegravelix alfa i entre els loops de les histones e Les afirmacions a i d soacuten falses

7 Senyala les afirmacions CORRECTES sobre el nucleosoma

1) La sequumlegravencia drsquoaminoagravecids del domini histone fold de les histones H2A H2B H3 i H4 estagrave menys conservada que la seva estructura i plegament

2) El nucleosoma procariota estagrave format per 2 homo o heterodiacutemers i resol el problema de lrsquoempaquetament del DNA

3) Lrsquoorientacioacute de les cadenes laterals dels aminoagravecids de les histones eacutes variable segons la presegravencia o absegravencia del DNA

4) Les histones H1 soacuten les meacutes conservades evolutivament mentre que les H3 soacuten les que ho estan menys

a) 123 b) 13c) 24 d) 4

e) 1234

8 Tria la resposta correcte

1) Les histones presenten alta homologia de sequumlegravencia i per tant destructura

2) Les interaccions directes per formar el tetragravemer sestableixen entre lH3 dun diacutemer H3-H4 i lH3 de lalatre diacutemer H3-H4lsquo

3) Els dos diacutemers H2AH2B no interaccionen entre ells per formar loctagravemer

4) Els cations divalents juguen un paper fonamental ja que se situen a la regioacute C-terminal de les hegravelix alfa estabilitzant-les

a) 1 i 3 b) 2 i 4 c) 12 i 3 d)123 i 4 e)4

PREGUNTES DrsquoASSAIG NUCLEOSOMA

1- Senyala quina importancia teacute lrsquoaigua en el nucleosoma

En el nucleosoma lrsquoaigua es disposa al voltant del DNA i en lrsquoespai entre que hi ha entre el core drsquohistones i el DNA

En el nucleosoma lrsquoaigua juga un paper fonamental en lrsquoestabliment de les interaccions Histona-DNA ja que permet la interaccionar mitjanccedilant ponts drsquohidrogen de residus que es troben massa allunyats (distagravencia gt 28 Å) o que es troben mal orientats (els ponts drsquohidrogen nomeacutes es donen quan els residus estan disposats en linia recta en lrsquoespai admetent variacions de +- 35ordm) Lrsquoefecte principal que faragrave aixograve eacutes que permetragrave que la interaccioacute entre les histones i el DNA sigui sequumlegravencia independent (tot i que aixograve tambeacute es veu afavorit per altres coses) ja que permetragrave que aquesta no depengui dels residus concrets que hi hagi al DNA ni de la seva disposicioacute perquegrave podrem establir interaccions mitjanccedilant una o meacutes molegravecules drsquoaigua per tal drsquointeraccionar amb el DNA

2 Indica quina eacutes lrsquoestructura drsquoun octagravemer i digues quines proteiumlnes interaccionen entre elles per formar-lo

Lrsquooctagravemer estagrave format per dues cogravepies de cada una de les 4 histones core Es formen 2 heterodiacutemers H2A-H2B i dos heterodiacutemers H3-H4 gragravecies a interaccions hidrofogravebiques entre les hegravelix α2 i ponts H entre aa dels loops Les histones dels diacutemers interaccionen de manera capiculadaEls dos diacutemers H3-H4 srsquouneixen fortament als turns centrals del DNA formant el tetragravemer central Els altres dos diacutemers H2A-H2B interaccionen amb el tetragravemer per formar lrsquooctagravemer drsquohistones del nucleosoma El tetragravemer estagrave format per la unioacute dels 2 diacutemers H3-H4 formant una estructura del tipus 4-hegravelix-bundle Les uacuteniques histones que interaccionen directament soacuten H3-H3rsquo (les H4 queden als extrems del tetragravemer) Les interaccions que srsquoestableixen soacuten ponts H i interaccions hidrofogravebiquesLrsquooctagravemer es forma per la unioacute dels dos diacutemers H2A-H2B al tetragravemer Interaccioacute directa entre H4 i H2B mitjanccedilant ponts H i un cluster hidrofogravebic (aquest estagrave format per 3 Tyr que no interaccionen a traveacutes dels seus oxiacutegens sinoacute dels anells) Tambeacute es forma una estructura del tipus 4-hegravelix-bundleA meacutes tambeacute srsquoestableixen interaccions entre els dos diacutemers H2A-H2B

FI DE LA PRESENTACIOacutersquo

• Slide 1
• Slide 2
• CARACTERIacuteSTIQUES DEL NUCLEOSOMA
• El DNA al nucleosoma
• LOCALITZACIOacute DEL NUCLEOSOMA
• ESTRUCTURA DEL NUCLEOSOMA
• Slide 7
• Slide 8
• DINAgraveMICA DEL NUCLEOSOMA
• Slide 10
• Slide 11
• HISTONES
• CLASSIFICACIOacute SCOP
• TIPUS DrsquoHISTONES
• HISTONE FOLD
• 1KX5
• DOMINI HISTONE FOLD
• Slide 18
• Slide 19
• Slide 20
• Slide 21
• Slide 22
• Slide 23
• Slide 24
• INTERACCIONS AL NUCLEOSOMA
• TIPUS DrsquoINTERACCIONS
• TIPUS DrsquoINTERACCIONS
• INTERACCIONS HISTONA-HISTONA
• Slide 29
• Octagravemer drsquohistones (core nucleosomal)
• Slide 31
• Slide 32
• H3 i H4 interaccionen via histone fold formant un heterodiacutemer
• H2A i H2B interaccionen via histone fold formant un heterodiacutemer
• 1 INTERACCIONS HIDROFOgraveBIQUES
• Slide 36
• 3 ALTRES INTERACCIONS SECUNDAgraveRIES
• Per quegrave es formen aquests heterodiacutemers i no uns altres o homodiacutemers
• Slide 39
• Tetragravemer H3-H4H3rsquo-H4rsquo
• Slide 41
• 1 Ponts H entre H3-H3rsquo
• 2 Interaccions hidrofogravebiques entre H3-H3rsquo
• Slide 44
• Slide 45
• Tetragravemer-diacutemer interaccions H4-H2B
• Cluster hidrofogravebic
• Diacutemer-diacutemer interaccions H2A-H2BH2Arsquo
• Slide 49
• INTERACCIOacute AMB IONS
• INTERACCIONS HISTONA-DNA
• Slide 52
• IMPORTAgraveNCIA DE LrsquoAIGUA
• INTERACCIOacute PER PONTS DrsquoH
• Slide 55
• Slide 56
• Slide 57
• Slide 58
• Interaccioacute diacutemer H2AH2B -DNA
• Slide 60
• Slide 61
• Slide 62
• Slide 63
• Slide 64
• Interaccioacute H2B-DNA
• Slide 66
• Slide 67
• Interaccioacute diacutemer H3H4-DNA
• Slide 69
• Slide 70
• Slide 71
• Slide 72
• Slide 73
• Slide 74
• Slide 75
• Slide 76
• Slide 77
• Slide 78
• Slide 79
• Interaccioacute H3-DNA
• Slide 81
• Interaccioacute H4-DNA
• Slide 83
• Slide 84
• Slide 85
• Slide 86
• Slide 87
• Interaccioacute H2A-DNA
• Slide 89
• EVOLUCIOacute DE LES HISTONES
• SUPERPOSICIOacute
• Slide 92
• Slide 93
• Slide 94
• SUPERPOSICIOacute DE LES HISTONES
• Slide 96
• NUCLEOSOMA PROCARIOTA
• ALINIAMENT ESTRUCTURAL
• BIBLIOGRAFIA
• Slide 100
• Slide 102
• Slide 103
• Slide 104
• Slide 105
• Slide 106
• Slide 107
• Slide 108
• Slide 109
• FI DE LA PRESENTACIOacute

Exemple D85R78 de la H4Srsquoestableix un

doble pont H

Establiment de ponts H entre residus drsquouna histona

Arg78

Asp85

277 Aring

H2B

Glu83 interacciona amb fosfat de DNA

Glu90

Arg83

INTERACCIONS AL NUCLEOSOMA

DirectesIndirectes

Ponts drsquohidroge

n amb lrsquoH2O

Ponts drsquohidroge

n

Interaccions

iograveniques

Interaccions van

der Waals

Interaccions

hidrofogravebiques

Electroestagravetica

Van der Waals

TIPUS DrsquoINTERACCIONS

ab

bael

r

qqE

4

1 Energia 100-150 kcalmol

Distagravencia Fins 10-15Aring

r

baC

r

baCE

abab

ab 12

12

6

6

Energia 1-2 kcalmol

Distagravencia 4-5Aring

TIPUS DrsquoINTERACCIONS Ponts drsquohidrogenbull Impliquen la interaccioacute drsquoun agravetom donador

(electropositiu) i un aceptor (electronegatiu) drsquohidrogen

bull Enllaccedil 85 iogravenic i 15 covalentbull Energia 1- 45 kcalmolbull Distagravencia 28 Aring

EFECTE COLmiddotLABORATIU

Interaccions hidrofogravebiquesbull No soacuten una interaccioacute progravepiament ditabull Associacioacute drsquoagravetoms hidrofogravebics en un ambient

hidrofiacutelic la estabilitat del sistema ( molegravecules de solvent lliure)

INTERACCIONS HISTONA-HISTONA

bull Anagravelisis biofiacutesics cross-linking i modelatge Anagravelisis biofiacutesics cross-linking i modelatge molecularmolecular tetragravemer H3-H4 teacute paper central en lrsquoorganitzacioacute del nucleosoma ja que srsquouneixen fortament als turns centrals del DNA H2A-H2B interaccionen amb les dues cares del tetragravemer i llavors amb DNA

bull CristalmiddotlografiaCristalmiddotlografia histones core interaccionen entre elles de manera selectiva

Extrem N-term teacute paper important en interaccioacute prot-prot de fora nucleosoma

bull H1 interacciona amb H2

Octagravemer drsquohistones (core nucleosomal)

H3-H4

H3rsquo-H4rsquo

H2A-H2B

H2Arsquo-H2Brsquo

Tetragravemer

Diacutemer

Diacutemer

Octagravemer

ELS DIacuteMERSH2A-H2B

H3-H4

TIPUS DrsquoINTERACCIONS

1 Entre les hegravelix α 2 interaccions hidrofogravebiques

2 Entre els loops ponts drsquohidrogen

3 Altres interaccions

H3 i H4 interaccionen via histone fold formant un

heterodiacutemer

H4

H3

H2A i H2B interaccionen via histone fold formant un

heterodiacutemer

H2B

H2A

1 INTERACCIONS HIDROFOgraveBIQUES

H2A leu51 val54 leu55 leu58 thr59 ile62 leu63

H2B ala71 ile70 phe67 val66 val63 phe62 met59

H2A

H2B

2 INTERACCIONS PONT H entre L1 drsquouna histona i L2 de lrsquoaltra

L2

L1

L1

L2

H2B

H2A

Ser52

Ile78348Aring

3 ALTRES INTERACCIONS SECUNDAgraveRIES

H3-H4 H2A-H2B

Ile62

Ile29 Tyr39

Per quegrave es formen aquests heterodiacutemers i no uns altres o homodiacutemers

bull Empaquetament complementarindash diferegravencies en la

interaccioacute de hegravelix αndash diferegravencies de les seves

extensions N-terminals ndash diferegravencies dels loops L1-

L2

EL TETRAgraveMER

Tetragravemer H3-H4H3rsquo-H4rsquo

H4rsquoH4

H3 H3rsquo

TIPUS DrsquoINTERACCIONS

bull Les interaccions entre els dos diacutemers H3-H4 per formar el tetragravemer es formen entre les histones H3-H3rsquo mitjanccedilant un 4-hegravelix bundle

bull Interaccions1 Ponts H2 Hidrofogravebiques

1 Ponts H entre H3-H3rsquo

His133

His133

Asp123

Asp123

2 Interaccions hidrofogravebiques entre H3-H3rsquo

Residus hidrofogravebics

LrsquoOCTAgraveMER INTERACCIONS

TETRAgraveMERS-DIacuteMERS

Interaccioacute entre diacutemers H2A-H2BH4-H3

H2A-H2B

H3-H4

H2B

H4

Tetragravemer-diacutemer interaccions H4-H2B

H2B H4

Cluster hidrofogravebic

Ponts H

H2B

H4

Glu90

His75

Glu73Arg92

H2B

H4

Tyr80 Tyr72

Tyr88

Diacutemer-diacutemer interaccions H2A-H2BH2Arsquo

Asn38

His79

Glu41

32 Aring 28 Aring

bull Es formen interaccions mitjanccedilant els dominis histone-fold per formar els diacutemers

bull Es formen 3 4-hegravelix-bundlendash 1 associacioacute H3rsquo-H3 per formar tetragravemer

bull Ponts H bull Enllaccedilos hidrofogravebics

ndash 2 associacions H2B-H4 per formar octagravemer bull Ponts H bull Cluster hidrofogravebic

RESUM

INTERACCIOacute AMB IONS

bull Gran importagravencia dels cations divalents

bull Llocs drsquounioacute especiacutefics a ions com el Mg2+ Na+Mn2+ i el Cl-

bull Poden coordinar-se amb molegravecules drsquoaigua

INTERACCIONS HISTONA-DNA

INTERACCIONS HISTONA-DNA

bull Les interaccions histona-DNA es donen en aquelles regions en que el solc menor queda encarat a la part interior (SHL)

bull Impliquen principalmentndash LYS i ARG de les histones ndash Fosfats del DNA

INDEPENDEgraveNCIA DE LA SEQUumlEgraveNCIA DE DNA

bull Els residus implicats en les interaccions formen part majoritagraveriament dels loops L1 i L2 la hegravelix N-terminal i la cua N-termianl de les histones

IMPORTAgraveNCIA DE LrsquoAIGUAHIDRATACIOacute

bull Paper clau en lrsquoestabliment de les interaccions histona-DNA Lrsquoaigua es troba andash Solc menor del DNA (ldquoespines de hidratacioacuterdquo)ndash Grups fosfat del DNAndash Entre histones i DNA ndashdistagravencia lt35Aringndash

bull Serveixen drsquoenllaccedil per formar els ponts drsquohidrogen entre histona i DNA

bull Gran importagravencia en la dinagravemica i estabilitat del nucleosoma Permet interaccioacute sequumlegravencia-independent

INTERACCIOacute PER PONTS DrsquoH

INTERACCIOacute DIRECTEbull 116 ponts drsquohidrogen directes histona-DNA

INTERACCIOacute INDIRECTEbull 121 molegravecules drsquoH2O intervenen en les

interaccions histona-DNAndash 358 interaccions per ponts drsquohidrogen (3 per

molegravecula)bull actuaragrave tant de donador com drsquoacceptor de

ponts drsquohidrogen bull actuaran drsquoaiguumles drsquoassistegravencia o aiguumles

facilitadores

AUGMENT DE LrsquoENTROPIA DEL SISTEMA

Interaccions directes involucrades principalment les ARG i LYS per cagraverrega positiva que presenten

Pont drsquohidrogen establert en una distagravencia de 287Aring

Exemple

Arg36 (H4) + grup fosfat del DNA

Lys122 (H3) grup fosfat DNA

Distagravencia 678Aring

No eacutes possible establir un pont drsquohidrogen directe

SOLUCIOacute H2O

facilitadora

Interaccions indirectes

H2O 2762 facilita la formacioacute del pont drsquohidrogen entre la lisina 122 de la H3 i el grup fosfat del DNA

Per dues molegravecules que hi intervenen (DNA i histona) srsquoalliberen dues molegravecules drsquoaigua

Per alliberar les mateixes dues molegravecules drsquoaigua cal la participacioacute de tres grups (DNA histona i molegravecula drsquoaigua fent de pont)

Interaccioacute diacutemer H2AH2B -DNA

Interaccioacute H2A-DNA

grup NH2 -R- Arg35 (H2A) grup fosfat timina 39

Distagravencia 265Aring

Tipus pont drsquohidrogen (distagravencia ograveptima i orientacioacute en liacutenia recte de lrsquohidrogen del grup NH2 respecte lrsquooxigen del grup fosfat)

COOH

H3N+ C H

CH2

CH2

CH2

NH

C

NH2 NH2

Arginina

+

R

grup NH2 -R- Arg42 (H2A) grup fosfat guanina ndash35

Distagravencia 494AringTipus interaccioacute electrostagravetica

Distagravencia 498AringTipus interaccioacute electrostagravetica

grup fosfat timina 54

grup NH2 -R- Arg77(H2A)

grup NH2 -R- Arg35 (H2A) grup fosfat timina 39

Distagravencia 265Aring

Tipus pont drsquohidrogen (distagravencia ograveptima i orientacioacute en liacutenia recte de lrsquohidrogen del grup NH2 respecte lrsquooxigen del grup fosfat)

COOH

H3N+ C H

CH2

CH2

CH2

NH

C

NH2 NH2

Arginina

+

R

Interaccioacute H2B-DNA

grup NH2 -R- Arg83 (H2B) grup fosfat adenina ndash33

Distagravencia 342AringTipus interaccioacute electrostagravetica

grup OH -R- Thr85 (H2B) grup fosfat guanina ndash34

Distagravencia 300AringTipus pont drsquohidrogen

Treonina

Hidrogen lagravebil del grup alcohol

COOH

H3N+ C H

CH

OH CH3R

Interaccioacute diacutemer H3H4-DNA

Interaccioacute entre N de LYS77 H4 i O2P de A-33

Distagravencia 433Aring

Tipus electroestagravetica

448 Aring

Interaccioacute entre N de LYS115 H3 i O2P de A-33

Distagravencia 507Aring

Tipus electroestagravetica

574 Aring

261 Aring

Interaccioacute entre OH- THR30 H3 i O1P A13 a traveacutes de H2Obull THR - H2O

Distagravencia250 AringTipus pont drsquoH

bull H2O ndash O1P Distagravencia290 AringTipus pont drsquoH

Interaccioacute entre NH3+ de

ARG83 H3 i O1P de G27 Distagravencia 574AringTipus electroestagravetica

Interaccioacute entre OH- THR80 H4 i O1P C28

Distagravencia261Aring

Tipus pont drsquoH25 Aring

29 Aring

275 Aring

420 Aring

278 Aring

Interaccioacute entre NH3+ de

ARG45 H4 i O1P de T7

Distagravencia 510Aring

Tipus electroestagravetica

Interaccioacute OH- de THR118 H3 i O1P de G31

Distagravencia 275Aring

Tipus pont drsquohidrogen

Interaccioacute entre OH- de THR118 H3 NH3

+ ARG45 H4

Distagravencia 278Aring

Tipus pont drsquohidrogen

Interaccioacute entre CH3 de LEU65 H3 i CH3 de T

Distagravencia 414Aring

Tipus hidrofogravebica

414 Aring

Lisina 77 (H4) interaccioacute amb el grup fosfat a una distagravencia de 433Aring

H3-H4DNA

H2A-H2BDNA

Lisina 74 (H2A) tambeacute hauria drsquointeraccionar

Distagravencia 714Aring

No srsquoestableix una interaccioacute aparent

Problema de la literatura O problema de la cristalografia

Hipogravetesi

bull Estudiat en un temps diferent la distagravencia entre la LISINA i el GRUP FOSFAT del DNA permetria la interaccioacute electrostagravetica

Premisa

bull El nucleosoma eacutes un sistema en moviment

bull La cristalografia no ens permet considerar-lo com a tal (ldquofoto estagraveticardquo)

PDB 1P3I Crystallographic Studies Of Nucleosome Core Particles Containing Histone Sin Mutant (resolucioacute 230Aring)

PDB 1P3I

COOH

H3N+ C H

CH2

CH2

CH2

NH3+

Distagravencia 353AringTipus interaccioacute electrostagravetica

R

grup NH3+ Lys1075 grup fosfat adenina 133

Hipogravetesi

bull Estudiat en un temps diferent la distagravencia entre la LISINA i el GRUP FOSFAT del DNA permetria la interaccioacute electrostagravetica

Premisa

bull El nucleosoma eacutes un sistema en moviment

bull La cristalmiddotlografia no ens permet considerar-lo com a tal (ldquofoto estagraveticardquo)

CONCLUSIOacute AL TROBAR UN SEGON PDB A ON SIacute QUE ES MANTEacute LA INTERACCIOacute CONCLUIumlM QUE EacuteS IMPORTANT TAL I COM HAVIacuteEM TROBAT TOT I QUE EN EL NOSTRE MODEL NO HO PUGUEM OBSERVAR

Interaccioacute H3-DNA

Interaccioacute H4-DNA

SHL ndash15

SHL +15

233 Aring

271 Aring

508 Aring

6831 Aring

SHL ndash15

SHL +15

R63 H3 O1P T17J

D24 H4 O1P A-13J

R63 H3

O1P C-14J

D24 H4

O1P T18I

SHL ndash15 SHL +15

Interaccioacute H2B-DNA

Interaccioacute H2A-DNA

Cua C-terminal de H2A

No interaccioacute amb DNA del nucleosoma

Interaccioacute amb H1

Interaccioacute cua N-terminal H2A amb el nucleosoma

Interaccions electroestagravetiques

LYS i ARG amb OP DNA

EVOLUCIOacute DE LES HISTONES

SUPERPOSICIOacuteSTAMP

ClustalW HMMER

STAMP STAMP

LOW SCORES

Alineament STAMP (H4 H2A H2B)

Alinear H3 manualment

STAMP

SUPERPOSICIOacute DE LES HISTONES

H2A At

H2A Dm

H2A Ce

H2A HsH2A Xl

H4 HsH4 Ce

H4 Dm

H4 AtH4 Xl

Mfervidus1

Mfervidus2

H3 CeH3 Hs

H3 XlH3 Dm

H2B At

H2B Hs

H2B Xl

H2B CeH2B Dm

H1 At

H1 CeH1 Dm

H1 Hs

H1 Xl

H5 Ggallus

NUCLEOSOMA PROCARIOTA

bull Mateixa funcioacute a eucariotes i procariotes resoldre el problema de lrsquoempaquetament del DNA

bull Nucleosoma arquea tetragravemer + ~80pb DNAbull 2 tipus drsquohistona amb sequumlegravencia i estructura

conservada bull Formen diacutemers perograve no especiacutefics homo i

heterodiacutemers

bull Histones arquees meacutes petites (nomeacutes histone fold)

CLUSTAL W(160) multiple sequence alignment

1A7W --------------------------MELPIAPIGRIIKDAGAERVSDDARI-TLAKILE 1HTA -------------------------MGELPIAPIGRIIKNAGAERVSDDARI-ALAKVLE 1kx5B SGRGKGGKGLGKGGAKRHRKVLRDNIQGITKPAIRRLARRGGVKRISGLIYEETRGVLKV 1A7W EMGRDIASEAIKLARHAGRKTIKAEDIELAVRRFK---------- 1HTA EMGEEIASEAVKLAKHAGRKTIKAEDIELARKMF-----------1kx5B FLENVIRDAVTYTEHA-KRKT--VTAMDVVYALKRQGRTLYGFGG

No Domain1 Domain2 Sc RMS Len1 Len2 Align NFit Eq Secs I S P(m)

Pair 1 1A7W 1HTA 934 059 68 68 67 67 66 0 8485 10000 736e-46 Pair 2 1A7W 1kx5B 567 152 68 102 68 67 65 0 2462 10000 000037

Pair 3 1HTA 1kx5B 574 131 68 102 68 65 64 0 2969 10000 761e-06

ALINIAMENT ESTRUCTURAL

BIBLIOGRAFIALlibresbull Wolfe A Chromatin (Structure amp Function) Academic Press 2a edicioacute (1995)bull Calladine Understanding DNA Acdameic Pressbull Sinden DNA Structure and Function Academic PressArticlesbull Curt A Davey et al Solvent mediated interactions in the structura of the

nucleosome core particle at 19 Aring resolution J Mol Biol 319 p1097-1113 (2002)

bull Luger et al Crystal structure of the nucleosome core particle at 28 Aring resolution Nature 389 p251-260 (1997)

bull Flaus A Et al Mechanisms for nucleosome mobilisation Biopolymers 68 p463-578 (2003)

bull Richmond T et al The structure of DNA in the nucleosome core Nature 423 p145-150 (2003)

bull Protacio RU et al Effects of Histone Tail Domains on the Rate of Transcriptional Elongation throught a Nucleosome Mol Cell Biol Vol 20 n 23 p8866-8878

Websbull httpwwwciencianetVerArticuloHistonaidArticulo=dsfjuhh7hqjeub9z1f58vkbull httpwwwbiosciohio-stateedu~microbioArchaealhistonesbull httpwwwweb-bookscomMoBioFreeCh3D1htmbull httpwwwbmbpsueducoursesbmb4004_9_active_cromatinpd

Bases de dadesbull SCOPbull PDBbull National Human Genome Research Institute (Histone Sequence Database)

Programesbull STAMPbull ClustalWbull HMMERbull Rasmol

1 Sobre lrsquoestructura del nucleosoma digues quines afirmacions soacuten certes

1) Serveix per resoldre el problema de compactacioacute del DNA

2) Les regions exograveniques del DNA acostumen a estar a les zones linker per aixiacute estar meacutes accesibles als factors de transcripcioacute

3) Les histones srsquouneixen al DNA de forma sequumlegravencia no-depenent

4) Eacutes un sistema molt poc dinagravemic per permetre lrsquoestabilitat dels cromosomas metafagravesics

a 123

b 24

c 13

d 4

e 1234

2 Sobre els components del nucleosoma sabem que

a) Les histones del core estan molt ben conservades mentre que la H1 no

b) El DNA srsquoenrotlla formant 176 voltes al voltant de les histones del nucli que correspon a uns 146pb

c) Les dues anteriors

d) LrsquoH1 estabilitza el nucleosoma i organitza el DNA linker

e) Totes les anteriors

3 Sobre les histones digues quina opcioacute eacutes falsa

a) Soacuten proteiumlnes globulars bagravesiques molt riques en Arg i Lys

b) Les histones desacetilades tenen molt baixa afinitat pel DNA i premetran la transcripcioacute gegravenica

c) Trobem dos tipus drsquohistones totes de baix per molecular

d) Apareixen en lrsquoSCOP com a all alpha protein amb dominis histone fold

e) Srsquoorganitzen en un octagravemer format per un tetragravemer 2(H3-H4) i dos diacutemers (H2A-H2B)

4 En relacioacute a les interaccions entre les histones i el DNA digues quinaes de les seguumlents afirmacions eacutessoacuten falsaes

1) La interaccioacute entre les histones i el DNA es sequumlegravencia depenent

2) Les treonines interaccionen mitjanccedilant ponts drsquohidrogen realitzats amb el grup alcohol de la cadena lateral

3) Les interaccions srsquoestableixen principalment entre residus bagravesics de la hegravelix C-terminal el loop L1 i el loop L2 de les histones i els fosfats del DNA

4) Les interaccions srsquoestableixen principalment entre residus bagravesics de la hegravelix N-terminal el loop L1 i el loop L2 de les histones i els fosfats del DNA

a 1 2 i 3

b 1 i 3

c 2 i 4

d 4

e 1 2 3 i 4

5 En lrsquoestabliment de les interaccions Histona-DNA digues quina de les seguumlents afirmacions eacutes CERTA en relacioacute amb el paper de lrsquoaigua

a Lrsquoaigua facilita les interaccions entre les proteiumlnes i el DNA permetent la interaccioacute per ponts drsquohidrogen entre residus de les histones i del DNA quan aquests estan massa allunyats o mal orientats

b Lrsquoestabliment de ponts drsquohidrogen indirectes suposen una disminucioacute de la estabilitat del sistema

c Les molegravecules dlsquoaigua srsquoordenen al voltant del DNA deixant el core del nucleosoma sense solvatar

d 1 i 2 soacuten certes

e Cap de les anteriors eacutes certa

6 Senyala lales afirmacions INCORRECTAES sobre el nucleosoma

a Les histones core i la histona linker comparteixen un mateix domini estructural anomenat histone fold b El tetragravemer central del nucleosoma estagrave format per 2 histones H3 i 2 histones H4

c El domini histone fold estagrave format per 3 hegravelix alfa i 2 loops (L1 i L2)

d Els monogravemers drsquohistona es capiculen per formar els diacutemers gragravecies a interaccions hidrofogravebiques entre les hegravelix alfa i entre els loops de les histones e Les afirmacions a i d soacuten falses

7 Senyala les afirmacions CORRECTES sobre el nucleosoma

1) La sequumlegravencia drsquoaminoagravecids del domini histone fold de les histones H2A H2B H3 i H4 estagrave menys conservada que la seva estructura i plegament

2) El nucleosoma procariota estagrave format per 2 homo o heterodiacutemers i resol el problema de lrsquoempaquetament del DNA

3) Lrsquoorientacioacute de les cadenes laterals dels aminoagravecids de les histones eacutes variable segons la presegravencia o absegravencia del DNA

4) Les histones H1 soacuten les meacutes conservades evolutivament mentre que les H3 soacuten les que ho estan menys

a) 123 b) 13c) 24 d) 4

e) 1234

8 Tria la resposta correcte

1) Les histones presenten alta homologia de sequumlegravencia i per tant destructura

2) Les interaccions directes per formar el tetragravemer sestableixen entre lH3 dun diacutemer H3-H4 i lH3 de lalatre diacutemer H3-H4lsquo

3) Els dos diacutemers H2AH2B no interaccionen entre ells per formar loctagravemer

4) Els cations divalents juguen un paper fonamental ja que se situen a la regioacute C-terminal de les hegravelix alfa estabilitzant-les

a) 1 i 3 b) 2 i 4 c) 12 i 3 d)123 i 4 e)4

PREGUNTES DrsquoASSAIG NUCLEOSOMA

1- Senyala quina importancia teacute lrsquoaigua en el nucleosoma

En el nucleosoma lrsquoaigua es disposa al voltant del DNA i en lrsquoespai entre que hi ha entre el core drsquohistones i el DNA

En el nucleosoma lrsquoaigua juga un paper fonamental en lrsquoestabliment de les interaccions Histona-DNA ja que permet la interaccionar mitjanccedilant ponts drsquohidrogen de residus que es troben massa allunyats (distagravencia gt 28 Å) o que es troben mal orientats (els ponts drsquohidrogen nomeacutes es donen quan els residus estan disposats en linia recta en lrsquoespai admetent variacions de +- 35ordm) Lrsquoefecte principal que faragrave aixograve eacutes que permetragrave que la interaccioacute entre les histones i el DNA sigui sequumlegravencia independent (tot i que aixograve tambeacute es veu afavorit per altres coses) ja que permetragrave que aquesta no depengui dels residus concrets que hi hagi al DNA ni de la seva disposicioacute perquegrave podrem establir interaccions mitjanccedilant una o meacutes molegravecules drsquoaigua per tal drsquointeraccionar amb el DNA

2 Indica quina eacutes lrsquoestructura drsquoun octagravemer i digues quines proteiumlnes interaccionen entre elles per formar-lo

Lrsquooctagravemer estagrave format per dues cogravepies de cada una de les 4 histones core Es formen 2 heterodiacutemers H2A-H2B i dos heterodiacutemers H3-H4 gragravecies a interaccions hidrofogravebiques entre les hegravelix α2 i ponts H entre aa dels loops Les histones dels diacutemers interaccionen de manera capiculadaEls dos diacutemers H3-H4 srsquouneixen fortament als turns centrals del DNA formant el tetragravemer central Els altres dos diacutemers H2A-H2B interaccionen amb el tetragravemer per formar lrsquooctagravemer drsquohistones del nucleosoma El tetragravemer estagrave format per la unioacute dels 2 diacutemers H3-H4 formant una estructura del tipus 4-hegravelix-bundle Les uacuteniques histones que interaccionen directament soacuten H3-H3rsquo (les H4 queden als extrems del tetragravemer) Les interaccions que srsquoestableixen soacuten ponts H i interaccions hidrofogravebiquesLrsquooctagravemer es forma per la unioacute dels dos diacutemers H2A-H2B al tetragravemer Interaccioacute directa entre H4 i H2B mitjanccedilant ponts H i un cluster hidrofogravebic (aquest estagrave format per 3 Tyr que no interaccionen a traveacutes dels seus oxiacutegens sinoacute dels anells) Tambeacute es forma una estructura del tipus 4-hegravelix-bundleA meacutes tambeacute srsquoestableixen interaccions entre els dos diacutemers H2A-H2B

FI DE LA PRESENTACIOacutersquo

• Slide 1
• Slide 2
• CARACTERIacuteSTIQUES DEL NUCLEOSOMA
• El DNA al nucleosoma
• LOCALITZACIOacute DEL NUCLEOSOMA
• ESTRUCTURA DEL NUCLEOSOMA
• Slide 7
• Slide 8
• DINAgraveMICA DEL NUCLEOSOMA
• Slide 10
• Slide 11
• HISTONES
• CLASSIFICACIOacute SCOP
• TIPUS DrsquoHISTONES
• HISTONE FOLD
• 1KX5
• DOMINI HISTONE FOLD
• Slide 18
• Slide 19
• Slide 20
• Slide 21
• Slide 22
• Slide 23
• Slide 24
• INTERACCIONS AL NUCLEOSOMA
• TIPUS DrsquoINTERACCIONS
• TIPUS DrsquoINTERACCIONS
• INTERACCIONS HISTONA-HISTONA
• Slide 29
• Octagravemer drsquohistones (core nucleosomal)
• Slide 31
• Slide 32
• H3 i H4 interaccionen via histone fold formant un heterodiacutemer
• H2A i H2B interaccionen via histone fold formant un heterodiacutemer
• 1 INTERACCIONS HIDROFOgraveBIQUES
• Slide 36
• 3 ALTRES INTERACCIONS SECUNDAgraveRIES
• Per quegrave es formen aquests heterodiacutemers i no uns altres o homodiacutemers
• Slide 39
• Tetragravemer H3-H4H3rsquo-H4rsquo
• Slide 41
• 1 Ponts H entre H3-H3rsquo
• 2 Interaccions hidrofogravebiques entre H3-H3rsquo
• Slide 44
• Slide 45
• Tetragravemer-diacutemer interaccions H4-H2B
• Cluster hidrofogravebic
• Diacutemer-diacutemer interaccions H2A-H2BH2Arsquo
• Slide 49
• INTERACCIOacute AMB IONS
• INTERACCIONS HISTONA-DNA
• Slide 52
• IMPORTAgraveNCIA DE LrsquoAIGUA
• INTERACCIOacute PER PONTS DrsquoH
• Slide 55
• Slide 56
• Slide 57
• Slide 58
• Interaccioacute diacutemer H2AH2B -DNA
• Slide 60
• Slide 61
• Slide 62
• Slide 63
• Slide 64
• Interaccioacute H2B-DNA
• Slide 66
• Slide 67
• Interaccioacute diacutemer H3H4-DNA
• Slide 69
• Slide 70
• Slide 71
• Slide 72
• Slide 73
• Slide 74
• Slide 75
• Slide 76
• Slide 77
• Slide 78
• Slide 79
• Interaccioacute H3-DNA
• Slide 81
• Interaccioacute H4-DNA
• Slide 83
• Slide 84
• Slide 85
• Slide 86
• Slide 87
• Interaccioacute H2A-DNA
• Slide 89
• EVOLUCIOacute DE LES HISTONES
• SUPERPOSICIOacute
• Slide 92
• Slide 93
• Slide 94
• SUPERPOSICIOacute DE LES HISTONES
• Slide 96
• NUCLEOSOMA PROCARIOTA
• ALINIAMENT ESTRUCTURAL
• BIBLIOGRAFIA
• Slide 100
• Slide 102
• Slide 103
• Slide 104
• Slide 105
• Slide 106
• Slide 107
• Slide 108
• Slide 109
• FI DE LA PRESENTACIOacute

H2B

Glu83 interacciona amb fosfat de DNA

Glu90

Arg83

INTERACCIONS AL NUCLEOSOMA

DirectesIndirectes

Ponts drsquohidroge

n amb lrsquoH2O

Ponts drsquohidroge

n

Interaccions

iograveniques

Interaccions van

der Waals

Interaccions

hidrofogravebiques

Electroestagravetica

Van der Waals

TIPUS DrsquoINTERACCIONS

ab

bael

r

qqE

4

1 Energia 100-150 kcalmol

Distagravencia Fins 10-15Aring

r

baC

r

baCE

abab

ab 12

12

6

6

Energia 1-2 kcalmol

Distagravencia 4-5Aring

TIPUS DrsquoINTERACCIONS Ponts drsquohidrogenbull Impliquen la interaccioacute drsquoun agravetom donador

(electropositiu) i un aceptor (electronegatiu) drsquohidrogen

bull Enllaccedil 85 iogravenic i 15 covalentbull Energia 1- 45 kcalmolbull Distagravencia 28 Aring

EFECTE COLmiddotLABORATIU

Interaccions hidrofogravebiquesbull No soacuten una interaccioacute progravepiament ditabull Associacioacute drsquoagravetoms hidrofogravebics en un ambient

hidrofiacutelic la estabilitat del sistema ( molegravecules de solvent lliure)

INTERACCIONS HISTONA-HISTONA

bull Anagravelisis biofiacutesics cross-linking i modelatge Anagravelisis biofiacutesics cross-linking i modelatge molecularmolecular tetragravemer H3-H4 teacute paper central en lrsquoorganitzacioacute del nucleosoma ja que srsquouneixen fortament als turns centrals del DNA H2A-H2B interaccionen amb les dues cares del tetragravemer i llavors amb DNA

bull CristalmiddotlografiaCristalmiddotlografia histones core interaccionen entre elles de manera selectiva

Extrem N-term teacute paper important en interaccioacute prot-prot de fora nucleosoma

bull H1 interacciona amb H2

Octagravemer drsquohistones (core nucleosomal)

H3-H4

H3rsquo-H4rsquo

H2A-H2B

H2Arsquo-H2Brsquo

Tetragravemer

Diacutemer

Diacutemer

Octagravemer

ELS DIacuteMERSH2A-H2B

H3-H4

TIPUS DrsquoINTERACCIONS

1 Entre les hegravelix α 2 interaccions hidrofogravebiques

2 Entre els loops ponts drsquohidrogen

3 Altres interaccions

H3 i H4 interaccionen via histone fold formant un

heterodiacutemer

H4

H3

H2A i H2B interaccionen via histone fold formant un

heterodiacutemer

H2B

H2A

1 INTERACCIONS HIDROFOgraveBIQUES

H2A leu51 val54 leu55 leu58 thr59 ile62 leu63

H2B ala71 ile70 phe67 val66 val63 phe62 met59

H2A

H2B

2 INTERACCIONS PONT H entre L1 drsquouna histona i L2 de lrsquoaltra

L2

L1

L1

L2

H2B

H2A

Ser52

Ile78348Aring

3 ALTRES INTERACCIONS SECUNDAgraveRIES

H3-H4 H2A-H2B

Ile62

Ile29 Tyr39

Per quegrave es formen aquests heterodiacutemers i no uns altres o homodiacutemers

bull Empaquetament complementarindash diferegravencies en la

interaccioacute de hegravelix αndash diferegravencies de les seves

extensions N-terminals ndash diferegravencies dels loops L1-

L2

EL TETRAgraveMER

Tetragravemer H3-H4H3rsquo-H4rsquo

H4rsquoH4

H3 H3rsquo

TIPUS DrsquoINTERACCIONS

bull Les interaccions entre els dos diacutemers H3-H4 per formar el tetragravemer es formen entre les histones H3-H3rsquo mitjanccedilant un 4-hegravelix bundle

bull Interaccions1 Ponts H2 Hidrofogravebiques

1 Ponts H entre H3-H3rsquo

His133

His133

Asp123

Asp123

2 Interaccions hidrofogravebiques entre H3-H3rsquo

Residus hidrofogravebics

LrsquoOCTAgraveMER INTERACCIONS

TETRAgraveMERS-DIacuteMERS

Interaccioacute entre diacutemers H2A-H2BH4-H3

H2A-H2B

H3-H4

H2B

H4

Tetragravemer-diacutemer interaccions H4-H2B

H2B H4

Cluster hidrofogravebic

Ponts H

H2B

H4

Glu90

His75

Glu73Arg92

H2B

H4

Tyr80 Tyr72

Tyr88

Diacutemer-diacutemer interaccions H2A-H2BH2Arsquo

Asn38

His79

Glu41

32 Aring 28 Aring

bull Es formen interaccions mitjanccedilant els dominis histone-fold per formar els diacutemers

bull Es formen 3 4-hegravelix-bundlendash 1 associacioacute H3rsquo-H3 per formar tetragravemer

bull Ponts H bull Enllaccedilos hidrofogravebics

ndash 2 associacions H2B-H4 per formar octagravemer bull Ponts H bull Cluster hidrofogravebic

RESUM

INTERACCIOacute AMB IONS

bull Gran importagravencia dels cations divalents

bull Llocs drsquounioacute especiacutefics a ions com el Mg2+ Na+Mn2+ i el Cl-

bull Poden coordinar-se amb molegravecules drsquoaigua

INTERACCIONS HISTONA-DNA

INTERACCIONS HISTONA-DNA

bull Les interaccions histona-DNA es donen en aquelles regions en que el solc menor queda encarat a la part interior (SHL)

bull Impliquen principalmentndash LYS i ARG de les histones ndash Fosfats del DNA

INDEPENDEgraveNCIA DE LA SEQUumlEgraveNCIA DE DNA

bull Els residus implicats en les interaccions formen part majoritagraveriament dels loops L1 i L2 la hegravelix N-terminal i la cua N-termianl de les histones

IMPORTAgraveNCIA DE LrsquoAIGUAHIDRATACIOacute

bull Paper clau en lrsquoestabliment de les interaccions histona-DNA Lrsquoaigua es troba andash Solc menor del DNA (ldquoespines de hidratacioacuterdquo)ndash Grups fosfat del DNAndash Entre histones i DNA ndashdistagravencia lt35Aringndash

bull Serveixen drsquoenllaccedil per formar els ponts drsquohidrogen entre histona i DNA

bull Gran importagravencia en la dinagravemica i estabilitat del nucleosoma Permet interaccioacute sequumlegravencia-independent

INTERACCIOacute PER PONTS DrsquoH

INTERACCIOacute DIRECTEbull 116 ponts drsquohidrogen directes histona-DNA

INTERACCIOacute INDIRECTEbull 121 molegravecules drsquoH2O intervenen en les

interaccions histona-DNAndash 358 interaccions per ponts drsquohidrogen (3 per

molegravecula)bull actuaragrave tant de donador com drsquoacceptor de

ponts drsquohidrogen bull actuaran drsquoaiguumles drsquoassistegravencia o aiguumles

facilitadores

AUGMENT DE LrsquoENTROPIA DEL SISTEMA

Interaccions directes involucrades principalment les ARG i LYS per cagraverrega positiva que presenten

Pont drsquohidrogen establert en una distagravencia de 287Aring

Exemple

Arg36 (H4) + grup fosfat del DNA

Lys122 (H3) grup fosfat DNA

Distagravencia 678Aring

No eacutes possible establir un pont drsquohidrogen directe

SOLUCIOacute H2O

facilitadora

Interaccions indirectes

H2O 2762 facilita la formacioacute del pont drsquohidrogen entre la lisina 122 de la H3 i el grup fosfat del DNA

Per dues molegravecules que hi intervenen (DNA i histona) srsquoalliberen dues molegravecules drsquoaigua

Per alliberar les mateixes dues molegravecules drsquoaigua cal la participacioacute de tres grups (DNA histona i molegravecula drsquoaigua fent de pont)

Interaccioacute diacutemer H2AH2B -DNA

Interaccioacute H2A-DNA

grup NH2 -R- Arg35 (H2A) grup fosfat timina 39

Distagravencia 265Aring

Tipus pont drsquohidrogen (distagravencia ograveptima i orientacioacute en liacutenia recte de lrsquohidrogen del grup NH2 respecte lrsquooxigen del grup fosfat)

COOH

H3N+ C H

CH2

CH2

CH2

NH

C

NH2 NH2

Arginina

+

R

grup NH2 -R- Arg42 (H2A) grup fosfat guanina ndash35

Distagravencia 494AringTipus interaccioacute electrostagravetica

Distagravencia 498AringTipus interaccioacute electrostagravetica

grup fosfat timina 54

grup NH2 -R- Arg77(H2A)

grup NH2 -R- Arg35 (H2A) grup fosfat timina 39

Distagravencia 265Aring

Tipus pont drsquohidrogen (distagravencia ograveptima i orientacioacute en liacutenia recte de lrsquohidrogen del grup NH2 respecte lrsquooxigen del grup fosfat)

COOH

H3N+ C H

CH2

CH2

CH2

NH

C

NH2 NH2

Arginina

+

R

Interaccioacute H2B-DNA

grup NH2 -R- Arg83 (H2B) grup fosfat adenina ndash33

Distagravencia 342AringTipus interaccioacute electrostagravetica

grup OH -R- Thr85 (H2B) grup fosfat guanina ndash34

Distagravencia 300AringTipus pont drsquohidrogen

Treonina

Hidrogen lagravebil del grup alcohol

COOH

H3N+ C H

CH

OH CH3R

Interaccioacute diacutemer H3H4-DNA

Interaccioacute entre N de LYS77 H4 i O2P de A-33

Distagravencia 433Aring

Tipus electroestagravetica

448 Aring

Interaccioacute entre N de LYS115 H3 i O2P de A-33

Distagravencia 507Aring

Tipus electroestagravetica

574 Aring

261 Aring

Interaccioacute entre OH- THR30 H3 i O1P A13 a traveacutes de H2Obull THR - H2O

Distagravencia250 AringTipus pont drsquoH

bull H2O ndash O1P Distagravencia290 AringTipus pont drsquoH

Interaccioacute entre NH3+ de

ARG83 H3 i O1P de G27 Distagravencia 574AringTipus electroestagravetica

Interaccioacute entre OH- THR80 H4 i O1P C28

Distagravencia261Aring

Tipus pont drsquoH25 Aring

29 Aring

275 Aring

420 Aring

278 Aring

Interaccioacute entre NH3+ de

ARG45 H4 i O1P de T7

Distagravencia 510Aring

Tipus electroestagravetica

Interaccioacute OH- de THR118 H3 i O1P de G31

Distagravencia 275Aring

Tipus pont drsquohidrogen

Interaccioacute entre OH- de THR118 H3 NH3

+ ARG45 H4

Distagravencia 278Aring

Tipus pont drsquohidrogen

Interaccioacute entre CH3 de LEU65 H3 i CH3 de T

Distagravencia 414Aring

Tipus hidrofogravebica

414 Aring

Lisina 77 (H4) interaccioacute amb el grup fosfat a una distagravencia de 433Aring

H3-H4DNA

H2A-H2BDNA

Lisina 74 (H2A) tambeacute hauria drsquointeraccionar

Distagravencia 714Aring

No srsquoestableix una interaccioacute aparent

Problema de la literatura O problema de la cristalografia

Hipogravetesi

bull Estudiat en un temps diferent la distagravencia entre la LISINA i el GRUP FOSFAT del DNA permetria la interaccioacute electrostagravetica

Premisa

bull El nucleosoma eacutes un sistema en moviment

bull La cristalografia no ens permet considerar-lo com a tal (ldquofoto estagraveticardquo)

PDB 1P3I Crystallographic Studies Of Nucleosome Core Particles Containing Histone Sin Mutant (resolucioacute 230Aring)

PDB 1P3I

COOH

H3N+ C H

CH2

CH2

CH2

NH3+

Distagravencia 353AringTipus interaccioacute electrostagravetica

R

grup NH3+ Lys1075 grup fosfat adenina 133

Hipogravetesi

bull Estudiat en un temps diferent la distagravencia entre la LISINA i el GRUP FOSFAT del DNA permetria la interaccioacute electrostagravetica

Premisa

bull El nucleosoma eacutes un sistema en moviment

bull La cristalmiddotlografia no ens permet considerar-lo com a tal (ldquofoto estagraveticardquo)

CONCLUSIOacute AL TROBAR UN SEGON PDB A ON SIacute QUE ES MANTEacute LA INTERACCIOacute CONCLUIumlM QUE EacuteS IMPORTANT TAL I COM HAVIacuteEM TROBAT TOT I QUE EN EL NOSTRE MODEL NO HO PUGUEM OBSERVAR

Interaccioacute H3-DNA

Interaccioacute H4-DNA

SHL ndash15

SHL +15

233 Aring

271 Aring

508 Aring

6831 Aring

SHL ndash15

SHL +15

R63 H3 O1P T17J

D24 H4 O1P A-13J

R63 H3

O1P C-14J

D24 H4

O1P T18I

SHL ndash15 SHL +15

Interaccioacute H2B-DNA

Interaccioacute H2A-DNA

Cua C-terminal de H2A

No interaccioacute amb DNA del nucleosoma

Interaccioacute amb H1

Interaccioacute cua N-terminal H2A amb el nucleosoma

Interaccions electroestagravetiques

LYS i ARG amb OP DNA

EVOLUCIOacute DE LES HISTONES

SUPERPOSICIOacuteSTAMP

ClustalW HMMER

STAMP STAMP

LOW SCORES

Alineament STAMP (H4 H2A H2B)

Alinear H3 manualment

STAMP

SUPERPOSICIOacute DE LES HISTONES

H2A At

H2A Dm

H2A Ce

H2A HsH2A Xl

H4 HsH4 Ce

H4 Dm

H4 AtH4 Xl

Mfervidus1

Mfervidus2

H3 CeH3 Hs

H3 XlH3 Dm

H2B At

H2B Hs

H2B Xl

H2B CeH2B Dm

H1 At

H1 CeH1 Dm

H1 Hs

H1 Xl

H5 Ggallus

NUCLEOSOMA PROCARIOTA

bull Mateixa funcioacute a eucariotes i procariotes resoldre el problema de lrsquoempaquetament del DNA

bull Nucleosoma arquea tetragravemer + ~80pb DNAbull 2 tipus drsquohistona amb sequumlegravencia i estructura

conservada bull Formen diacutemers perograve no especiacutefics homo i

heterodiacutemers

bull Histones arquees meacutes petites (nomeacutes histone fold)

CLUSTAL W(160) multiple sequence alignment

1A7W --------------------------MELPIAPIGRIIKDAGAERVSDDARI-TLAKILE 1HTA -------------------------MGELPIAPIGRIIKNAGAERVSDDARI-ALAKVLE 1kx5B SGRGKGGKGLGKGGAKRHRKVLRDNIQGITKPAIRRLARRGGVKRISGLIYEETRGVLKV 1A7W EMGRDIASEAIKLARHAGRKTIKAEDIELAVRRFK---------- 1HTA EMGEEIASEAVKLAKHAGRKTIKAEDIELARKMF-----------1kx5B FLENVIRDAVTYTEHA-KRKT--VTAMDVVYALKRQGRTLYGFGG

No Domain1 Domain2 Sc RMS Len1 Len2 Align NFit Eq Secs I S P(m)

Pair 1 1A7W 1HTA 934 059 68 68 67 67 66 0 8485 10000 736e-46 Pair 2 1A7W 1kx5B 567 152 68 102 68 67 65 0 2462 10000 000037

Pair 3 1HTA 1kx5B 574 131 68 102 68 65 64 0 2969 10000 761e-06

ALINIAMENT ESTRUCTURAL

BIBLIOGRAFIALlibresbull Wolfe A Chromatin (Structure amp Function) Academic Press 2a edicioacute (1995)bull Calladine Understanding DNA Acdameic Pressbull Sinden DNA Structure and Function Academic PressArticlesbull Curt A Davey et al Solvent mediated interactions in the structura of the

nucleosome core particle at 19 Aring resolution J Mol Biol 319 p1097-1113 (2002)

bull Luger et al Crystal structure of the nucleosome core particle at 28 Aring resolution Nature 389 p251-260 (1997)

bull Flaus A Et al Mechanisms for nucleosome mobilisation Biopolymers 68 p463-578 (2003)

bull Richmond T et al The structure of DNA in the nucleosome core Nature 423 p145-150 (2003)

bull Protacio RU et al Effects of Histone Tail Domains on the Rate of Transcriptional Elongation throught a Nucleosome Mol Cell Biol Vol 20 n 23 p8866-8878

Websbull httpwwwciencianetVerArticuloHistonaidArticulo=dsfjuhh7hqjeub9z1f58vkbull httpwwwbiosciohio-stateedu~microbioArchaealhistonesbull httpwwwweb-bookscomMoBioFreeCh3D1htmbull httpwwwbmbpsueducoursesbmb4004_9_active_cromatinpd

Bases de dadesbull SCOPbull PDBbull National Human Genome Research Institute (Histone Sequence Database)

Programesbull STAMPbull ClustalWbull HMMERbull Rasmol

1 Sobre lrsquoestructura del nucleosoma digues quines afirmacions soacuten certes

1) Serveix per resoldre el problema de compactacioacute del DNA

2) Les regions exograveniques del DNA acostumen a estar a les zones linker per aixiacute estar meacutes accesibles als factors de transcripcioacute

3) Les histones srsquouneixen al DNA de forma sequumlegravencia no-depenent

4) Eacutes un sistema molt poc dinagravemic per permetre lrsquoestabilitat dels cromosomas metafagravesics

a 123

b 24

c 13

d 4

e 1234

2 Sobre els components del nucleosoma sabem que

a) Les histones del core estan molt ben conservades mentre que la H1 no

b) El DNA srsquoenrotlla formant 176 voltes al voltant de les histones del nucli que correspon a uns 146pb

c) Les dues anteriors

d) LrsquoH1 estabilitza el nucleosoma i organitza el DNA linker

e) Totes les anteriors

3 Sobre les histones digues quina opcioacute eacutes falsa

a) Soacuten proteiumlnes globulars bagravesiques molt riques en Arg i Lys

b) Les histones desacetilades tenen molt baixa afinitat pel DNA i premetran la transcripcioacute gegravenica

c) Trobem dos tipus drsquohistones totes de baix per molecular

d) Apareixen en lrsquoSCOP com a all alpha protein amb dominis histone fold

e) Srsquoorganitzen en un octagravemer format per un tetragravemer 2(H3-H4) i dos diacutemers (H2A-H2B)

4 En relacioacute a les interaccions entre les histones i el DNA digues quinaes de les seguumlents afirmacions eacutessoacuten falsaes

1) La interaccioacute entre les histones i el DNA es sequumlegravencia depenent

2) Les treonines interaccionen mitjanccedilant ponts drsquohidrogen realitzats amb el grup alcohol de la cadena lateral

3) Les interaccions srsquoestableixen principalment entre residus bagravesics de la hegravelix C-terminal el loop L1 i el loop L2 de les histones i els fosfats del DNA

4) Les interaccions srsquoestableixen principalment entre residus bagravesics de la hegravelix N-terminal el loop L1 i el loop L2 de les histones i els fosfats del DNA

a 1 2 i 3

b 1 i 3

c 2 i 4

d 4

e 1 2 3 i 4

5 En lrsquoestabliment de les interaccions Histona-DNA digues quina de les seguumlents afirmacions eacutes CERTA en relacioacute amb el paper de lrsquoaigua

a Lrsquoaigua facilita les interaccions entre les proteiumlnes i el DNA permetent la interaccioacute per ponts drsquohidrogen entre residus de les histones i del DNA quan aquests estan massa allunyats o mal orientats

b Lrsquoestabliment de ponts drsquohidrogen indirectes suposen una disminucioacute de la estabilitat del sistema

c Les molegravecules dlsquoaigua srsquoordenen al voltant del DNA deixant el core del nucleosoma sense solvatar

d 1 i 2 soacuten certes

e Cap de les anteriors eacutes certa

6 Senyala lales afirmacions INCORRECTAES sobre el nucleosoma

a Les histones core i la histona linker comparteixen un mateix domini estructural anomenat histone fold b El tetragravemer central del nucleosoma estagrave format per 2 histones H3 i 2 histones H4

c El domini histone fold estagrave format per 3 hegravelix alfa i 2 loops (L1 i L2)

d Els monogravemers drsquohistona es capiculen per formar els diacutemers gragravecies a interaccions hidrofogravebiques entre les hegravelix alfa i entre els loops de les histones e Les afirmacions a i d soacuten falses

7 Senyala les afirmacions CORRECTES sobre el nucleosoma

1) La sequumlegravencia drsquoaminoagravecids del domini histone fold de les histones H2A H2B H3 i H4 estagrave menys conservada que la seva estructura i plegament

2) El nucleosoma procariota estagrave format per 2 homo o heterodiacutemers i resol el problema de lrsquoempaquetament del DNA

3) Lrsquoorientacioacute de les cadenes laterals dels aminoagravecids de les histones eacutes variable segons la presegravencia o absegravencia del DNA

4) Les histones H1 soacuten les meacutes conservades evolutivament mentre que les H3 soacuten les que ho estan menys

a) 123 b) 13c) 24 d) 4

e) 1234

8 Tria la resposta correcte

1) Les histones presenten alta homologia de sequumlegravencia i per tant destructura

2) Les interaccions directes per formar el tetragravemer sestableixen entre lH3 dun diacutemer H3-H4 i lH3 de lalatre diacutemer H3-H4lsquo

3) Els dos diacutemers H2AH2B no interaccionen entre ells per formar loctagravemer

4) Els cations divalents juguen un paper fonamental ja que se situen a la regioacute C-terminal de les hegravelix alfa estabilitzant-les

a) 1 i 3 b) 2 i 4 c) 12 i 3 d)123 i 4 e)4

PREGUNTES DrsquoASSAIG NUCLEOSOMA

1- Senyala quina importancia teacute lrsquoaigua en el nucleosoma

En el nucleosoma lrsquoaigua es disposa al voltant del DNA i en lrsquoespai entre que hi ha entre el core drsquohistones i el DNA

En el nucleosoma lrsquoaigua juga un paper fonamental en lrsquoestabliment de les interaccions Histona-DNA ja que permet la interaccionar mitjanccedilant ponts drsquohidrogen de residus que es troben massa allunyats (distagravencia gt 28 Å) o que es troben mal orientats (els ponts drsquohidrogen nomeacutes es donen quan els residus estan disposats en linia recta en lrsquoespai admetent variacions de +- 35ordm) Lrsquoefecte principal que faragrave aixograve eacutes que permetragrave que la interaccioacute entre les histones i el DNA sigui sequumlegravencia independent (tot i que aixograve tambeacute es veu afavorit per altres coses) ja que permetragrave que aquesta no depengui dels residus concrets que hi hagi al DNA ni de la seva disposicioacute perquegrave podrem establir interaccions mitjanccedilant una o meacutes molegravecules drsquoaigua per tal drsquointeraccionar amb el DNA

2 Indica quina eacutes lrsquoestructura drsquoun octagravemer i digues quines proteiumlnes interaccionen entre elles per formar-lo

Lrsquooctagravemer estagrave format per dues cogravepies de cada una de les 4 histones core Es formen 2 heterodiacutemers H2A-H2B i dos heterodiacutemers H3-H4 gragravecies a interaccions hidrofogravebiques entre les hegravelix α2 i ponts H entre aa dels loops Les histones dels diacutemers interaccionen de manera capiculadaEls dos diacutemers H3-H4 srsquouneixen fortament als turns centrals del DNA formant el tetragravemer central Els altres dos diacutemers H2A-H2B interaccionen amb el tetragravemer per formar lrsquooctagravemer drsquohistones del nucleosoma El tetragravemer estagrave format per la unioacute dels 2 diacutemers H3-H4 formant una estructura del tipus 4-hegravelix-bundle Les uacuteniques histones que interaccionen directament soacuten H3-H3rsquo (les H4 queden als extrems del tetragravemer) Les interaccions que srsquoestableixen soacuten ponts H i interaccions hidrofogravebiquesLrsquooctagravemer es forma per la unioacute dels dos diacutemers H2A-H2B al tetragravemer Interaccioacute directa entre H4 i H2B mitjanccedilant ponts H i un cluster hidrofogravebic (aquest estagrave format per 3 Tyr que no interaccionen a traveacutes dels seus oxiacutegens sinoacute dels anells) Tambeacute es forma una estructura del tipus 4-hegravelix-bundleA meacutes tambeacute srsquoestableixen interaccions entre els dos diacutemers H2A-H2B

FI DE LA PRESENTACIOacutersquo

• Slide 1
• Slide 2
• CARACTERIacuteSTIQUES DEL NUCLEOSOMA
• El DNA al nucleosoma
• LOCALITZACIOacute DEL NUCLEOSOMA
• ESTRUCTURA DEL NUCLEOSOMA
• Slide 7
• Slide 8
• DINAgraveMICA DEL NUCLEOSOMA
• Slide 10
• Slide 11
• HISTONES
• CLASSIFICACIOacute SCOP
• TIPUS DrsquoHISTONES
• HISTONE FOLD
• 1KX5
• DOMINI HISTONE FOLD
• Slide 18
• Slide 19
• Slide 20
• Slide 21
• Slide 22
• Slide 23
• Slide 24
• INTERACCIONS AL NUCLEOSOMA
• TIPUS DrsquoINTERACCIONS
• TIPUS DrsquoINTERACCIONS
• INTERACCIONS HISTONA-HISTONA
• Slide 29
• Octagravemer drsquohistones (core nucleosomal)
• Slide 31
• Slide 32
• H3 i H4 interaccionen via histone fold formant un heterodiacutemer
• H2A i H2B interaccionen via histone fold formant un heterodiacutemer
• 1 INTERACCIONS HIDROFOgraveBIQUES
• Slide 36
• 3 ALTRES INTERACCIONS SECUNDAgraveRIES
• Per quegrave es formen aquests heterodiacutemers i no uns altres o homodiacutemers
• Slide 39
• Tetragravemer H3-H4H3rsquo-H4rsquo
• Slide 41
• 1 Ponts H entre H3-H3rsquo
• 2 Interaccions hidrofogravebiques entre H3-H3rsquo
• Slide 44
• Slide 45
• Tetragravemer-diacutemer interaccions H4-H2B
• Cluster hidrofogravebic
• Diacutemer-diacutemer interaccions H2A-H2BH2Arsquo
• Slide 49
• INTERACCIOacute AMB IONS
• INTERACCIONS HISTONA-DNA
• Slide 52
• IMPORTAgraveNCIA DE LrsquoAIGUA
• INTERACCIOacute PER PONTS DrsquoH
• Slide 55
• Slide 56
• Slide 57
• Slide 58
• Interaccioacute diacutemer H2AH2B -DNA
• Slide 60
• Slide 61
• Slide 62
• Slide 63
• Slide 64
• Interaccioacute H2B-DNA
• Slide 66
• Slide 67
• Interaccioacute diacutemer H3H4-DNA
• Slide 69
• Slide 70
• Slide 71
• Slide 72
• Slide 73
• Slide 74
• Slide 75
• Slide 76
• Slide 77
• Slide 78
• Slide 79
• Interaccioacute H3-DNA
• Slide 81
• Interaccioacute H4-DNA
• Slide 83
• Slide 84
• Slide 85
• Slide 86
• Slide 87
• Interaccioacute H2A-DNA
• Slide 89
• EVOLUCIOacute DE LES HISTONES
• SUPERPOSICIOacute
• Slide 92
• Slide 93
• Slide 94
• SUPERPOSICIOacute DE LES HISTONES
• Slide 96
• NUCLEOSOMA PROCARIOTA
• ALINIAMENT ESTRUCTURAL
• BIBLIOGRAFIA
• Slide 100
• Slide 102
• Slide 103
• Slide 104
• Slide 105
• Slide 106
• Slide 107
• Slide 108
• Slide 109
• FI DE LA PRESENTACIOacute

INTERACCIONS AL NUCLEOSOMA

DirectesIndirectes

Ponts drsquohidroge

n amb lrsquoH2O

Ponts drsquohidroge

n

Interaccions

iograveniques

Interaccions van

der Waals

Interaccions

hidrofogravebiques

Electroestagravetica

Van der Waals

TIPUS DrsquoINTERACCIONS

ab

bael

r

qqE

4

1 Energia 100-150 kcalmol

Distagravencia Fins 10-15Aring

r

baC

r

baCE

abab

ab 12

12

6

6

Energia 1-2 kcalmol

Distagravencia 4-5Aring

TIPUS DrsquoINTERACCIONS Ponts drsquohidrogenbull Impliquen la interaccioacute drsquoun agravetom donador

(electropositiu) i un aceptor (electronegatiu) drsquohidrogen

bull Enllaccedil 85 iogravenic i 15 covalentbull Energia 1- 45 kcalmolbull Distagravencia 28 Aring

EFECTE COLmiddotLABORATIU

Interaccions hidrofogravebiquesbull No soacuten una interaccioacute progravepiament ditabull Associacioacute drsquoagravetoms hidrofogravebics en un ambient

hidrofiacutelic la estabilitat del sistema ( molegravecules de solvent lliure)

INTERACCIONS HISTONA-HISTONA

bull Anagravelisis biofiacutesics cross-linking i modelatge Anagravelisis biofiacutesics cross-linking i modelatge molecularmolecular tetragravemer H3-H4 teacute paper central en lrsquoorganitzacioacute del nucleosoma ja que srsquouneixen fortament als turns centrals del DNA H2A-H2B interaccionen amb les dues cares del tetragravemer i llavors amb DNA

bull CristalmiddotlografiaCristalmiddotlografia histones core interaccionen entre elles de manera selectiva

Extrem N-term teacute paper important en interaccioacute prot-prot de fora nucleosoma

bull H1 interacciona amb H2

Octagravemer drsquohistones (core nucleosomal)

H3-H4

H3rsquo-H4rsquo

H2A-H2B

H2Arsquo-H2Brsquo

Tetragravemer

Diacutemer

Diacutemer

Octagravemer

ELS DIacuteMERSH2A-H2B

H3-H4

TIPUS DrsquoINTERACCIONS

1 Entre les hegravelix α 2 interaccions hidrofogravebiques

2 Entre els loops ponts drsquohidrogen

3 Altres interaccions

H3 i H4 interaccionen via histone fold formant un

heterodiacutemer

H4

H3

H2A i H2B interaccionen via histone fold formant un

heterodiacutemer

H2B

H2A

1 INTERACCIONS HIDROFOgraveBIQUES

H2A leu51 val54 leu55 leu58 thr59 ile62 leu63

H2B ala71 ile70 phe67 val66 val63 phe62 met59

H2A

H2B

2 INTERACCIONS PONT H entre L1 drsquouna histona i L2 de lrsquoaltra

L2

L1

L1

L2

H2B

H2A

Ser52

Ile78348Aring

3 ALTRES INTERACCIONS SECUNDAgraveRIES

H3-H4 H2A-H2B

Ile62

Ile29 Tyr39

Per quegrave es formen aquests heterodiacutemers i no uns altres o homodiacutemers

bull Empaquetament complementarindash diferegravencies en la

interaccioacute de hegravelix αndash diferegravencies de les seves

extensions N-terminals ndash diferegravencies dels loops L1-

L2

EL TETRAgraveMER

Tetragravemer H3-H4H3rsquo-H4rsquo

H4rsquoH4

H3 H3rsquo

TIPUS DrsquoINTERACCIONS

bull Les interaccions entre els dos diacutemers H3-H4 per formar el tetragravemer es formen entre les histones H3-H3rsquo mitjanccedilant un 4-hegravelix bundle

bull Interaccions1 Ponts H2 Hidrofogravebiques

1 Ponts H entre H3-H3rsquo

His133

His133

Asp123

Asp123

2 Interaccions hidrofogravebiques entre H3-H3rsquo

Residus hidrofogravebics

LrsquoOCTAgraveMER INTERACCIONS

TETRAgraveMERS-DIacuteMERS

Interaccioacute entre diacutemers H2A-H2BH4-H3

H2A-H2B

H3-H4

H2B

H4

Tetragravemer-diacutemer interaccions H4-H2B

H2B H4

Cluster hidrofogravebic

Ponts H

H2B

H4

Glu90

His75

Glu73Arg92

H2B

H4

Tyr80 Tyr72

Tyr88

Diacutemer-diacutemer interaccions H2A-H2BH2Arsquo

Asn38

His79

Glu41

32 Aring 28 Aring

bull Es formen interaccions mitjanccedilant els dominis histone-fold per formar els diacutemers

bull Es formen 3 4-hegravelix-bundlendash 1 associacioacute H3rsquo-H3 per formar tetragravemer

bull Ponts H bull Enllaccedilos hidrofogravebics

ndash 2 associacions H2B-H4 per formar octagravemer bull Ponts H bull Cluster hidrofogravebic

RESUM

INTERACCIOacute AMB IONS

bull Gran importagravencia dels cations divalents

bull Llocs drsquounioacute especiacutefics a ions com el Mg2+ Na+Mn2+ i el Cl-

bull Poden coordinar-se amb molegravecules drsquoaigua

INTERACCIONS HISTONA-DNA

INTERACCIONS HISTONA-DNA

bull Les interaccions histona-DNA es donen en aquelles regions en que el solc menor queda encarat a la part interior (SHL)

bull Impliquen principalmentndash LYS i ARG de les histones ndash Fosfats del DNA

INDEPENDEgraveNCIA DE LA SEQUumlEgraveNCIA DE DNA

bull Els residus implicats en les interaccions formen part majoritagraveriament dels loops L1 i L2 la hegravelix N-terminal i la cua N-termianl de les histones

IMPORTAgraveNCIA DE LrsquoAIGUAHIDRATACIOacute

bull Paper clau en lrsquoestabliment de les interaccions histona-DNA Lrsquoaigua es troba andash Solc menor del DNA (ldquoespines de hidratacioacuterdquo)ndash Grups fosfat del DNAndash Entre histones i DNA ndashdistagravencia lt35Aringndash

bull Serveixen drsquoenllaccedil per formar els ponts drsquohidrogen entre histona i DNA

bull Gran importagravencia en la dinagravemica i estabilitat del nucleosoma Permet interaccioacute sequumlegravencia-independent

INTERACCIOacute PER PONTS DrsquoH

INTERACCIOacute DIRECTEbull 116 ponts drsquohidrogen directes histona-DNA

INTERACCIOacute INDIRECTEbull 121 molegravecules drsquoH2O intervenen en les

interaccions histona-DNAndash 358 interaccions per ponts drsquohidrogen (3 per

molegravecula)bull actuaragrave tant de donador com drsquoacceptor de

ponts drsquohidrogen bull actuaran drsquoaiguumles drsquoassistegravencia o aiguumles

facilitadores

AUGMENT DE LrsquoENTROPIA DEL SISTEMA

Interaccions directes involucrades principalment les ARG i LYS per cagraverrega positiva que presenten

Pont drsquohidrogen establert en una distagravencia de 287Aring

Exemple

Arg36 (H4) + grup fosfat del DNA

Lys122 (H3) grup fosfat DNA

Distagravencia 678Aring

No eacutes possible establir un pont drsquohidrogen directe

SOLUCIOacute H2O

facilitadora

Interaccions indirectes

H2O 2762 facilita la formacioacute del pont drsquohidrogen entre la lisina 122 de la H3 i el grup fosfat del DNA

Per dues molegravecules que hi intervenen (DNA i histona) srsquoalliberen dues molegravecules drsquoaigua

Per alliberar les mateixes dues molegravecules drsquoaigua cal la participacioacute de tres grups (DNA histona i molegravecula drsquoaigua fent de pont)

Interaccioacute diacutemer H2AH2B -DNA

Interaccioacute H2A-DNA

grup NH2 -R- Arg35 (H2A) grup fosfat timina 39

Distagravencia 265Aring

Tipus pont drsquohidrogen (distagravencia ograveptima i orientacioacute en liacutenia recte de lrsquohidrogen del grup NH2 respecte lrsquooxigen del grup fosfat)

COOH

H3N+ C H

CH2

CH2

CH2

NH

C

NH2 NH2

Arginina

+

R

grup NH2 -R- Arg42 (H2A) grup fosfat guanina ndash35

Distagravencia 494AringTipus interaccioacute electrostagravetica

Distagravencia 498AringTipus interaccioacute electrostagravetica

grup fosfat timina 54

grup NH2 -R- Arg77(H2A)

grup NH2 -R- Arg35 (H2A) grup fosfat timina 39

Distagravencia 265Aring

Tipus pont drsquohidrogen (distagravencia ograveptima i orientacioacute en liacutenia recte de lrsquohidrogen del grup NH2 respecte lrsquooxigen del grup fosfat)

COOH

H3N+ C H

CH2

CH2

CH2

NH

C

NH2 NH2

Arginina

+

R

Interaccioacute H2B-DNA

grup NH2 -R- Arg83 (H2B) grup fosfat adenina ndash33

Distagravencia 342AringTipus interaccioacute electrostagravetica

grup OH -R- Thr85 (H2B) grup fosfat guanina ndash34

Distagravencia 300AringTipus pont drsquohidrogen

Treonina

Hidrogen lagravebil del grup alcohol

COOH

H3N+ C H

CH

OH CH3R

Interaccioacute diacutemer H3H4-DNA

Interaccioacute entre N de LYS77 H4 i O2P de A-33

Distagravencia 433Aring

Tipus electroestagravetica

448 Aring

Interaccioacute entre N de LYS115 H3 i O2P de A-33

Distagravencia 507Aring

Tipus electroestagravetica

574 Aring

261 Aring

Interaccioacute entre OH- THR30 H3 i O1P A13 a traveacutes de H2Obull THR - H2O

Distagravencia250 AringTipus pont drsquoH

bull H2O ndash O1P Distagravencia290 AringTipus pont drsquoH

Interaccioacute entre NH3+ de

ARG83 H3 i O1P de G27 Distagravencia 574AringTipus electroestagravetica

Interaccioacute entre OH- THR80 H4 i O1P C28

Distagravencia261Aring

Tipus pont drsquoH25 Aring

29 Aring

275 Aring

420 Aring

278 Aring

Interaccioacute entre NH3+ de

ARG45 H4 i O1P de T7

Distagravencia 510Aring

Tipus electroestagravetica

Interaccioacute OH- de THR118 H3 i O1P de G31

Distagravencia 275Aring

Tipus pont drsquohidrogen

Interaccioacute entre OH- de THR118 H3 NH3

+ ARG45 H4

Distagravencia 278Aring

Tipus pont drsquohidrogen

Interaccioacute entre CH3 de LEU65 H3 i CH3 de T

Distagravencia 414Aring

Tipus hidrofogravebica

414 Aring

Lisina 77 (H4) interaccioacute amb el grup fosfat a una distagravencia de 433Aring

H3-H4DNA

H2A-H2BDNA

Lisina 74 (H2A) tambeacute hauria drsquointeraccionar

Distagravencia 714Aring

No srsquoestableix una interaccioacute aparent

Problema de la literatura O problema de la cristalografia

Hipogravetesi

bull Estudiat en un temps diferent la distagravencia entre la LISINA i el GRUP FOSFAT del DNA permetria la interaccioacute electrostagravetica

Premisa

bull El nucleosoma eacutes un sistema en moviment

bull La cristalografia no ens permet considerar-lo com a tal (ldquofoto estagraveticardquo)

PDB 1P3I Crystallographic Studies Of Nucleosome Core Particles Containing Histone Sin Mutant (resolucioacute 230Aring)

PDB 1P3I

COOH

H3N+ C H

CH2

CH2

CH2

NH3+

Distagravencia 353AringTipus interaccioacute electrostagravetica

R

grup NH3+ Lys1075 grup fosfat adenina 133

Hipogravetesi

bull Estudiat en un temps diferent la distagravencia entre la LISINA i el GRUP FOSFAT del DNA permetria la interaccioacute electrostagravetica

Premisa

bull El nucleosoma eacutes un sistema en moviment

bull La cristalmiddotlografia no ens permet considerar-lo com a tal (ldquofoto estagraveticardquo)

CONCLUSIOacute AL TROBAR UN SEGON PDB A ON SIacute QUE ES MANTEacute LA INTERACCIOacute CONCLUIumlM QUE EacuteS IMPORTANT TAL I COM HAVIacuteEM TROBAT TOT I QUE EN EL NOSTRE MODEL NO HO PUGUEM OBSERVAR

Interaccioacute H3-DNA

Interaccioacute H4-DNA

SHL ndash15

SHL +15

233 Aring

271 Aring

508 Aring

6831 Aring

SHL ndash15

SHL +15

R63 H3 O1P T17J

D24 H4 O1P A-13J

R63 H3

O1P C-14J

D24 H4

O1P T18I

SHL ndash15 SHL +15

Interaccioacute H2B-DNA

Interaccioacute H2A-DNA

Cua C-terminal de H2A

No interaccioacute amb DNA del nucleosoma

Interaccioacute amb H1

Interaccioacute cua N-terminal H2A amb el nucleosoma

Interaccions electroestagravetiques

LYS i ARG amb OP DNA

EVOLUCIOacute DE LES HISTONES

SUPERPOSICIOacuteSTAMP

ClustalW HMMER

STAMP STAMP

LOW SCORES

Alineament STAMP (H4 H2A H2B)

Alinear H3 manualment

STAMP

SUPERPOSICIOacute DE LES HISTONES

H2A At

H2A Dm

H2A Ce

H2A HsH2A Xl

H4 HsH4 Ce

H4 Dm

H4 AtH4 Xl

Mfervidus1

Mfervidus2

H3 CeH3 Hs

H3 XlH3 Dm

H2B At

H2B Hs

H2B Xl

H2B CeH2B Dm

H1 At

H1 CeH1 Dm

H1 Hs

H1 Xl

H5 Ggallus

NUCLEOSOMA PROCARIOTA

bull Mateixa funcioacute a eucariotes i procariotes resoldre el problema de lrsquoempaquetament del DNA

bull Nucleosoma arquea tetragravemer + ~80pb DNAbull 2 tipus drsquohistona amb sequumlegravencia i estructura

conservada bull Formen diacutemers perograve no especiacutefics homo i

heterodiacutemers

bull Histones arquees meacutes petites (nomeacutes histone fold)

CLUSTAL W(160) multiple sequence alignment

1A7W --------------------------MELPIAPIGRIIKDAGAERVSDDARI-TLAKILE 1HTA -------------------------MGELPIAPIGRIIKNAGAERVSDDARI-ALAKVLE 1kx5B SGRGKGGKGLGKGGAKRHRKVLRDNIQGITKPAIRRLARRGGVKRISGLIYEETRGVLKV 1A7W EMGRDIASEAIKLARHAGRKTIKAEDIELAVRRFK---------- 1HTA EMGEEIASEAVKLAKHAGRKTIKAEDIELARKMF-----------1kx5B FLENVIRDAVTYTEHA-KRKT--VTAMDVVYALKRQGRTLYGFGG

No Domain1 Domain2 Sc RMS Len1 Len2 Align NFit Eq Secs I S P(m)

Pair 1 1A7W 1HTA 934 059 68 68 67 67 66 0 8485 10000 736e-46 Pair 2 1A7W 1kx5B 567 152 68 102 68 67 65 0 2462 10000 000037

Pair 3 1HTA 1kx5B 574 131 68 102 68 65 64 0 2969 10000 761e-06

ALINIAMENT ESTRUCTURAL

BIBLIOGRAFIALlibresbull Wolfe A Chromatin (Structure amp Function) Academic Press 2a edicioacute (1995)bull Calladine Understanding DNA Acdameic Pressbull Sinden DNA Structure and Function Academic PressArticlesbull Curt A Davey et al Solvent mediated interactions in the structura of the

nucleosome core particle at 19 Aring resolution J Mol Biol 319 p1097-1113 (2002)

bull Luger et al Crystal structure of the nucleosome core particle at 28 Aring resolution Nature 389 p251-260 (1997)

bull Flaus A Et al Mechanisms for nucleosome mobilisation Biopolymers 68 p463-578 (2003)

bull Richmond T et al The structure of DNA in the nucleosome core Nature 423 p145-150 (2003)

bull Protacio RU et al Effects of Histone Tail Domains on the Rate of Transcriptional Elongation throught a Nucleosome Mol Cell Biol Vol 20 n 23 p8866-8878

Websbull httpwwwciencianetVerArticuloHistonaidArticulo=dsfjuhh7hqjeub9z1f58vkbull httpwwwbiosciohio-stateedu~microbioArchaealhistonesbull httpwwwweb-bookscomMoBioFreeCh3D1htmbull httpwwwbmbpsueducoursesbmb4004_9_active_cromatinpd

Bases de dadesbull SCOPbull PDBbull National Human Genome Research Institute (Histone Sequence Database)

Programesbull STAMPbull ClustalWbull HMMERbull Rasmol

1 Sobre lrsquoestructura del nucleosoma digues quines afirmacions soacuten certes

1) Serveix per resoldre el problema de compactacioacute del DNA

2) Les regions exograveniques del DNA acostumen a estar a les zones linker per aixiacute estar meacutes accesibles als factors de transcripcioacute

3) Les histones srsquouneixen al DNA de forma sequumlegravencia no-depenent

4) Eacutes un sistema molt poc dinagravemic per permetre lrsquoestabilitat dels cromosomas metafagravesics

a 123

b 24

c 13

d 4

e 1234

2 Sobre els components del nucleosoma sabem que

a) Les histones del core estan molt ben conservades mentre que la H1 no

b) El DNA srsquoenrotlla formant 176 voltes al voltant de les histones del nucli que correspon a uns 146pb

c) Les dues anteriors

d) LrsquoH1 estabilitza el nucleosoma i organitza el DNA linker

e) Totes les anteriors

3 Sobre les histones digues quina opcioacute eacutes falsa

a) Soacuten proteiumlnes globulars bagravesiques molt riques en Arg i Lys

b) Les histones desacetilades tenen molt baixa afinitat pel DNA i premetran la transcripcioacute gegravenica

c) Trobem dos tipus drsquohistones totes de baix per molecular

d) Apareixen en lrsquoSCOP com a all alpha protein amb dominis histone fold

e) Srsquoorganitzen en un octagravemer format per un tetragravemer 2(H3-H4) i dos diacutemers (H2A-H2B)

4 En relacioacute a les interaccions entre les histones i el DNA digues quinaes de les seguumlents afirmacions eacutessoacuten falsaes

1) La interaccioacute entre les histones i el DNA es sequumlegravencia depenent

2) Les treonines interaccionen mitjanccedilant ponts drsquohidrogen realitzats amb el grup alcohol de la cadena lateral

3) Les interaccions srsquoestableixen principalment entre residus bagravesics de la hegravelix C-terminal el loop L1 i el loop L2 de les histones i els fosfats del DNA

4) Les interaccions srsquoestableixen principalment entre residus bagravesics de la hegravelix N-terminal el loop L1 i el loop L2 de les histones i els fosfats del DNA

a 1 2 i 3

b 1 i 3

c 2 i 4

d 4

e 1 2 3 i 4

5 En lrsquoestabliment de les interaccions Histona-DNA digues quina de les seguumlents afirmacions eacutes CERTA en relacioacute amb el paper de lrsquoaigua

a Lrsquoaigua facilita les interaccions entre les proteiumlnes i el DNA permetent la interaccioacute per ponts drsquohidrogen entre residus de les histones i del DNA quan aquests estan massa allunyats o mal orientats

b Lrsquoestabliment de ponts drsquohidrogen indirectes suposen una disminucioacute de la estabilitat del sistema

c Les molegravecules dlsquoaigua srsquoordenen al voltant del DNA deixant el core del nucleosoma sense solvatar

d 1 i 2 soacuten certes

e Cap de les anteriors eacutes certa

6 Senyala lales afirmacions INCORRECTAES sobre el nucleosoma

a Les histones core i la histona linker comparteixen un mateix domini estructural anomenat histone fold b El tetragravemer central del nucleosoma estagrave format per 2 histones H3 i 2 histones H4

c El domini histone fold estagrave format per 3 hegravelix alfa i 2 loops (L1 i L2)

d Els monogravemers drsquohistona es capiculen per formar els diacutemers gragravecies a interaccions hidrofogravebiques entre les hegravelix alfa i entre els loops de les histones e Les afirmacions a i d soacuten falses

7 Senyala les afirmacions CORRECTES sobre el nucleosoma

1) La sequumlegravencia drsquoaminoagravecids del domini histone fold de les histones H2A H2B H3 i H4 estagrave menys conservada que la seva estructura i plegament

2) El nucleosoma procariota estagrave format per 2 homo o heterodiacutemers i resol el problema de lrsquoempaquetament del DNA

3) Lrsquoorientacioacute de les cadenes laterals dels aminoagravecids de les histones eacutes variable segons la presegravencia o absegravencia del DNA

4) Les histones H1 soacuten les meacutes conservades evolutivament mentre que les H3 soacuten les que ho estan menys

a) 123 b) 13c) 24 d) 4

e) 1234

8 Tria la resposta correcte

1) Les histones presenten alta homologia de sequumlegravencia i per tant destructura

2) Les interaccions directes per formar el tetragravemer sestableixen entre lH3 dun diacutemer H3-H4 i lH3 de lalatre diacutemer H3-H4lsquo

3) Els dos diacutemers H2AH2B no interaccionen entre ells per formar loctagravemer

4) Els cations divalents juguen un paper fonamental ja que se situen a la regioacute C-terminal de les hegravelix alfa estabilitzant-les

a) 1 i 3 b) 2 i 4 c) 12 i 3 d)123 i 4 e)4

PREGUNTES DrsquoASSAIG NUCLEOSOMA

1- Senyala quina importancia teacute lrsquoaigua en el nucleosoma

En el nucleosoma lrsquoaigua es disposa al voltant del DNA i en lrsquoespai entre que hi ha entre el core drsquohistones i el DNA

En el nucleosoma lrsquoaigua juga un paper fonamental en lrsquoestabliment de les interaccions Histona-DNA ja que permet la interaccionar mitjanccedilant ponts drsquohidrogen de residus que es troben massa allunyats (distagravencia gt 28 Å) o que es troben mal orientats (els ponts drsquohidrogen nomeacutes es donen quan els residus estan disposats en linia recta en lrsquoespai admetent variacions de +- 35ordm) Lrsquoefecte principal que faragrave aixograve eacutes que permetragrave que la interaccioacute entre les histones i el DNA sigui sequumlegravencia independent (tot i que aixograve tambeacute es veu afavorit per altres coses) ja que permetragrave que aquesta no depengui dels residus concrets que hi hagi al DNA ni de la seva disposicioacute perquegrave podrem establir interaccions mitjanccedilant una o meacutes molegravecules drsquoaigua per tal drsquointeraccionar amb el DNA

2 Indica quina eacutes lrsquoestructura drsquoun octagravemer i digues quines proteiumlnes interaccionen entre elles per formar-lo

Lrsquooctagravemer estagrave format per dues cogravepies de cada una de les 4 histones core Es formen 2 heterodiacutemers H2A-H2B i dos heterodiacutemers H3-H4 gragravecies a interaccions hidrofogravebiques entre les hegravelix α2 i ponts H entre aa dels loops Les histones dels diacutemers interaccionen de manera capiculadaEls dos diacutemers H3-H4 srsquouneixen fortament als turns centrals del DNA formant el tetragravemer central Els altres dos diacutemers H2A-H2B interaccionen amb el tetragravemer per formar lrsquooctagravemer drsquohistones del nucleosoma El tetragravemer estagrave format per la unioacute dels 2 diacutemers H3-H4 formant una estructura del tipus 4-hegravelix-bundle Les uacuteniques histones que interaccionen directament soacuten H3-H3rsquo (les H4 queden als extrems del tetragravemer) Les interaccions que srsquoestableixen soacuten ponts H i interaccions hidrofogravebiquesLrsquooctagravemer es forma per la unioacute dels dos diacutemers H2A-H2B al tetragravemer Interaccioacute directa entre H4 i H2B mitjanccedilant ponts H i un cluster hidrofogravebic (aquest estagrave format per 3 Tyr que no interaccionen a traveacutes dels seus oxiacutegens sinoacute dels anells) Tambeacute es forma una estructura del tipus 4-hegravelix-bundleA meacutes tambeacute srsquoestableixen interaccions entre els dos diacutemers H2A-H2B

FI DE LA PRESENTACIOacutersquo

• Slide 1
• Slide 2
• CARACTERIacuteSTIQUES DEL NUCLEOSOMA
• El DNA al nucleosoma
• LOCALITZACIOacute DEL NUCLEOSOMA
• ESTRUCTURA DEL NUCLEOSOMA
• Slide 7
• Slide 8
• DINAgraveMICA DEL NUCLEOSOMA
• Slide 10
• Slide 11
• HISTONES
• CLASSIFICACIOacute SCOP
• TIPUS DrsquoHISTONES
• HISTONE FOLD
• 1KX5
• DOMINI HISTONE FOLD
• Slide 18
• Slide 19
• Slide 20
• Slide 21
• Slide 22
• Slide 23
• Slide 24
• INTERACCIONS AL NUCLEOSOMA
• TIPUS DrsquoINTERACCIONS
• TIPUS DrsquoINTERACCIONS
• INTERACCIONS HISTONA-HISTONA
• Slide 29
• Octagravemer drsquohistones (core nucleosomal)
• Slide 31
• Slide 32
• H3 i H4 interaccionen via histone fold formant un heterodiacutemer
• H2A i H2B interaccionen via histone fold formant un heterodiacutemer
• 1 INTERACCIONS HIDROFOgraveBIQUES
• Slide 36
• 3 ALTRES INTERACCIONS SECUNDAgraveRIES
• Per quegrave es formen aquests heterodiacutemers i no uns altres o homodiacutemers
• Slide 39
• Tetragravemer H3-H4H3rsquo-H4rsquo
• Slide 41
• 1 Ponts H entre H3-H3rsquo
• 2 Interaccions hidrofogravebiques entre H3-H3rsquo
• Slide 44
• Slide 45
• Tetragravemer-diacutemer interaccions H4-H2B
• Cluster hidrofogravebic
• Diacutemer-diacutemer interaccions H2A-H2BH2Arsquo
• Slide 49
• INTERACCIOacute AMB IONS
• INTERACCIONS HISTONA-DNA
• Slide 52
• IMPORTAgraveNCIA DE LrsquoAIGUA
• INTERACCIOacute PER PONTS DrsquoH
• Slide 55
• Slide 56
• Slide 57
• Slide 58
• Interaccioacute diacutemer H2AH2B -DNA
• Slide 60
• Slide 61
• Slide 62
• Slide 63
• Slide 64
• Interaccioacute H2B-DNA
• Slide 66
• Slide 67
• Interaccioacute diacutemer H3H4-DNA
• Slide 69
• Slide 70
• Slide 71
• Slide 72
• Slide 73
• Slide 74
• Slide 75
• Slide 76
• Slide 77
• Slide 78
• Slide 79
• Interaccioacute H3-DNA
• Slide 81
• Interaccioacute H4-DNA
• Slide 83
• Slide 84
• Slide 85
• Slide 86
• Slide 87
• Interaccioacute H2A-DNA
• Slide 89
• EVOLUCIOacute DE LES HISTONES
• SUPERPOSICIOacute
• Slide 92
• Slide 93
• Slide 94
• SUPERPOSICIOacute DE LES HISTONES
• Slide 96
• NUCLEOSOMA PROCARIOTA
• ALINIAMENT ESTRUCTURAL
• BIBLIOGRAFIA
• Slide 100
• Slide 102
• Slide 103
• Slide 104
• Slide 105
• Slide 106
• Slide 107
• Slide 108
• Slide 109
• FI DE LA PRESENTACIOacute

Electroestagravetica

Van der Waals

TIPUS DrsquoINTERACCIONS

ab

bael

r

qqE

4

1 Energia 100-150 kcalmol

Distagravencia Fins 10-15Aring

r

baC

r

baCE

abab

ab 12

12

6

6

Energia 1-2 kcalmol

Distagravencia 4-5Aring

TIPUS DrsquoINTERACCIONS Ponts drsquohidrogenbull Impliquen la interaccioacute drsquoun agravetom donador

(electropositiu) i un aceptor (electronegatiu) drsquohidrogen

bull Enllaccedil 85 iogravenic i 15 covalentbull Energia 1- 45 kcalmolbull Distagravencia 28 Aring

EFECTE COLmiddotLABORATIU

Interaccions hidrofogravebiquesbull No soacuten una interaccioacute progravepiament ditabull Associacioacute drsquoagravetoms hidrofogravebics en un ambient

hidrofiacutelic la estabilitat del sistema ( molegravecules de solvent lliure)

INTERACCIONS HISTONA-HISTONA

bull Anagravelisis biofiacutesics cross-linking i modelatge Anagravelisis biofiacutesics cross-linking i modelatge molecularmolecular tetragravemer H3-H4 teacute paper central en lrsquoorganitzacioacute del nucleosoma ja que srsquouneixen fortament als turns centrals del DNA H2A-H2B interaccionen amb les dues cares del tetragravemer i llavors amb DNA

bull CristalmiddotlografiaCristalmiddotlografia histones core interaccionen entre elles de manera selectiva

Extrem N-term teacute paper important en interaccioacute prot-prot de fora nucleosoma

bull H1 interacciona amb H2

Octagravemer drsquohistones (core nucleosomal)

H3-H4

H3rsquo-H4rsquo

H2A-H2B

H2Arsquo-H2Brsquo

Tetragravemer

Diacutemer

Diacutemer

Octagravemer

ELS DIacuteMERSH2A-H2B

H3-H4

TIPUS DrsquoINTERACCIONS

1 Entre les hegravelix α 2 interaccions hidrofogravebiques

2 Entre els loops ponts drsquohidrogen

3 Altres interaccions

H3 i H4 interaccionen via histone fold formant un

heterodiacutemer

H4

H3

H2A i H2B interaccionen via histone fold formant un

heterodiacutemer

H2B

H2A

1 INTERACCIONS HIDROFOgraveBIQUES

H2A leu51 val54 leu55 leu58 thr59 ile62 leu63

H2B ala71 ile70 phe67 val66 val63 phe62 met59

H2A

H2B

2 INTERACCIONS PONT H entre L1 drsquouna histona i L2 de lrsquoaltra

L2

L1

L1

L2

H2B

H2A

Ser52

Ile78348Aring

3 ALTRES INTERACCIONS SECUNDAgraveRIES

H3-H4 H2A-H2B

Ile62

Ile29 Tyr39

Per quegrave es formen aquests heterodiacutemers i no uns altres o homodiacutemers

bull Empaquetament complementarindash diferegravencies en la

interaccioacute de hegravelix αndash diferegravencies de les seves

extensions N-terminals ndash diferegravencies dels loops L1-

L2

EL TETRAgraveMER

Tetragravemer H3-H4H3rsquo-H4rsquo

H4rsquoH4

H3 H3rsquo

TIPUS DrsquoINTERACCIONS

bull Les interaccions entre els dos diacutemers H3-H4 per formar el tetragravemer es formen entre les histones H3-H3rsquo mitjanccedilant un 4-hegravelix bundle

bull Interaccions1 Ponts H2 Hidrofogravebiques

1 Ponts H entre H3-H3rsquo

His133

His133

Asp123

Asp123

2 Interaccions hidrofogravebiques entre H3-H3rsquo

Residus hidrofogravebics

LrsquoOCTAgraveMER INTERACCIONS

TETRAgraveMERS-DIacuteMERS

Interaccioacute entre diacutemers H2A-H2BH4-H3

H2A-H2B

H3-H4

H2B

H4

Tetragravemer-diacutemer interaccions H4-H2B

H2B H4

Cluster hidrofogravebic

Ponts H

H2B

H4

Glu90

His75

Glu73Arg92

H2B

H4

Tyr80 Tyr72

Tyr88

Diacutemer-diacutemer interaccions H2A-H2BH2Arsquo

Asn38

His79

Glu41

32 Aring 28 Aring

bull Es formen interaccions mitjanccedilant els dominis histone-fold per formar els diacutemers

bull Es formen 3 4-hegravelix-bundlendash 1 associacioacute H3rsquo-H3 per formar tetragravemer

bull Ponts H bull Enllaccedilos hidrofogravebics

ndash 2 associacions H2B-H4 per formar octagravemer bull Ponts H bull Cluster hidrofogravebic

RESUM

INTERACCIOacute AMB IONS

bull Gran importagravencia dels cations divalents

bull Llocs drsquounioacute especiacutefics a ions com el Mg2+ Na+Mn2+ i el Cl-

bull Poden coordinar-se amb molegravecules drsquoaigua

INTERACCIONS HISTONA-DNA

INTERACCIONS HISTONA-DNA

bull Les interaccions histona-DNA es donen en aquelles regions en que el solc menor queda encarat a la part interior (SHL)

bull Impliquen principalmentndash LYS i ARG de les histones ndash Fosfats del DNA

INDEPENDEgraveNCIA DE LA SEQUumlEgraveNCIA DE DNA

bull Els residus implicats en les interaccions formen part majoritagraveriament dels loops L1 i L2 la hegravelix N-terminal i la cua N-termianl de les histones

IMPORTAgraveNCIA DE LrsquoAIGUAHIDRATACIOacute

bull Paper clau en lrsquoestabliment de les interaccions histona-DNA Lrsquoaigua es troba andash Solc menor del DNA (ldquoespines de hidratacioacuterdquo)ndash Grups fosfat del DNAndash Entre histones i DNA ndashdistagravencia lt35Aringndash

bull Serveixen drsquoenllaccedil per formar els ponts drsquohidrogen entre histona i DNA

bull Gran importagravencia en la dinagravemica i estabilitat del nucleosoma Permet interaccioacute sequumlegravencia-independent

INTERACCIOacute PER PONTS DrsquoH

INTERACCIOacute DIRECTEbull 116 ponts drsquohidrogen directes histona-DNA

INTERACCIOacute INDIRECTEbull 121 molegravecules drsquoH2O intervenen en les

interaccions histona-DNAndash 358 interaccions per ponts drsquohidrogen (3 per

molegravecula)bull actuaragrave tant de donador com drsquoacceptor de

ponts drsquohidrogen bull actuaran drsquoaiguumles drsquoassistegravencia o aiguumles

facilitadores

AUGMENT DE LrsquoENTROPIA DEL SISTEMA

Interaccions directes involucrades principalment les ARG i LYS per cagraverrega positiva que presenten

Pont drsquohidrogen establert en una distagravencia de 287Aring

Exemple

Arg36 (H4) + grup fosfat del DNA

Lys122 (H3) grup fosfat DNA

Distagravencia 678Aring

No eacutes possible establir un pont drsquohidrogen directe

SOLUCIOacute H2O

facilitadora

Interaccions indirectes

H2O 2762 facilita la formacioacute del pont drsquohidrogen entre la lisina 122 de la H3 i el grup fosfat del DNA

Per dues molegravecules que hi intervenen (DNA i histona) srsquoalliberen dues molegravecules drsquoaigua

Per alliberar les mateixes dues molegravecules drsquoaigua cal la participacioacute de tres grups (DNA histona i molegravecula drsquoaigua fent de pont)

Interaccioacute diacutemer H2AH2B -DNA

Interaccioacute H2A-DNA

grup NH2 -R- Arg35 (H2A) grup fosfat timina 39

Distagravencia 265Aring

Tipus pont drsquohidrogen (distagravencia ograveptima i orientacioacute en liacutenia recte de lrsquohidrogen del grup NH2 respecte lrsquooxigen del grup fosfat)

COOH

H3N+ C H

CH2

CH2

CH2

NH

C

NH2 NH2

Arginina

+

R

grup NH2 -R- Arg42 (H2A) grup fosfat guanina ndash35

Distagravencia 494AringTipus interaccioacute electrostagravetica

Distagravencia 498AringTipus interaccioacute electrostagravetica

grup fosfat timina 54

grup NH2 -R- Arg77(H2A)

grup NH2 -R- Arg35 (H2A) grup fosfat timina 39

Distagravencia 265Aring

Tipus pont drsquohidrogen (distagravencia ograveptima i orientacioacute en liacutenia recte de lrsquohidrogen del grup NH2 respecte lrsquooxigen del grup fosfat)

COOH

H3N+ C H

CH2

CH2

CH2

NH

C

NH2 NH2

Arginina

+

R

Interaccioacute H2B-DNA

grup NH2 -R- Arg83 (H2B) grup fosfat adenina ndash33

Distagravencia 342AringTipus interaccioacute electrostagravetica

grup OH -R- Thr85 (H2B) grup fosfat guanina ndash34

Distagravencia 300AringTipus pont drsquohidrogen

Treonina

Hidrogen lagravebil del grup alcohol

COOH

H3N+ C H

CH

OH CH3R

Interaccioacute diacutemer H3H4-DNA

Interaccioacute entre N de LYS77 H4 i O2P de A-33

Distagravencia 433Aring

Tipus electroestagravetica

448 Aring

Interaccioacute entre N de LYS115 H3 i O2P de A-33

Distagravencia 507Aring

Tipus electroestagravetica

574 Aring

261 Aring

Interaccioacute entre OH- THR30 H3 i O1P A13 a traveacutes de H2Obull THR - H2O

Distagravencia250 AringTipus pont drsquoH

bull H2O ndash O1P Distagravencia290 AringTipus pont drsquoH

Interaccioacute entre NH3+ de

ARG83 H3 i O1P de G27 Distagravencia 574AringTipus electroestagravetica

Interaccioacute entre OH- THR80 H4 i O1P C28

Distagravencia261Aring

Tipus pont drsquoH25 Aring

29 Aring

275 Aring

420 Aring

278 Aring

Interaccioacute entre NH3+ de

ARG45 H4 i O1P de T7

Distagravencia 510Aring

Tipus electroestagravetica

Interaccioacute OH- de THR118 H3 i O1P de G31

Distagravencia 275Aring

Tipus pont drsquohidrogen

Interaccioacute entre OH- de THR118 H3 NH3

+ ARG45 H4

Distagravencia 278Aring

Tipus pont drsquohidrogen

Interaccioacute entre CH3 de LEU65 H3 i CH3 de T

Distagravencia 414Aring

Tipus hidrofogravebica

414 Aring

Lisina 77 (H4) interaccioacute amb el grup fosfat a una distagravencia de 433Aring

H3-H4DNA

H2A-H2BDNA

Lisina 74 (H2A) tambeacute hauria drsquointeraccionar

Distagravencia 714Aring

No srsquoestableix una interaccioacute aparent

Problema de la literatura O problema de la cristalografia

Hipogravetesi

bull Estudiat en un temps diferent la distagravencia entre la LISINA i el GRUP FOSFAT del DNA permetria la interaccioacute electrostagravetica

Premisa

bull El nucleosoma eacutes un sistema en moviment

bull La cristalografia no ens permet considerar-lo com a tal (ldquofoto estagraveticardquo)

PDB 1P3I Crystallographic Studies Of Nucleosome Core Particles Containing Histone Sin Mutant (resolucioacute 230Aring)

PDB 1P3I

COOH

H3N+ C H

CH2

CH2

CH2

NH3+

Distagravencia 353AringTipus interaccioacute electrostagravetica

R

grup NH3+ Lys1075 grup fosfat adenina 133

Hipogravetesi

bull Estudiat en un temps diferent la distagravencia entre la LISINA i el GRUP FOSFAT del DNA permetria la interaccioacute electrostagravetica

Premisa

bull El nucleosoma eacutes un sistema en moviment

bull La cristalmiddotlografia no ens permet considerar-lo com a tal (ldquofoto estagraveticardquo)

CONCLUSIOacute AL TROBAR UN SEGON PDB A ON SIacute QUE ES MANTEacute LA INTERACCIOacute CONCLUIumlM QUE EacuteS IMPORTANT TAL I COM HAVIacuteEM TROBAT TOT I QUE EN EL NOSTRE MODEL NO HO PUGUEM OBSERVAR

Interaccioacute H3-DNA

Interaccioacute H4-DNA

SHL ndash15

SHL +15

233 Aring

271 Aring

508 Aring

6831 Aring

SHL ndash15

SHL +15

R63 H3 O1P T17J

D24 H4 O1P A-13J

R63 H3

O1P C-14J

D24 H4

O1P T18I

SHL ndash15 SHL +15

Interaccioacute H2B-DNA

Interaccioacute H2A-DNA

Cua C-terminal de H2A

No interaccioacute amb DNA del nucleosoma

Interaccioacute amb H1

Interaccioacute cua N-terminal H2A amb el nucleosoma

Interaccions electroestagravetiques

LYS i ARG amb OP DNA

EVOLUCIOacute DE LES HISTONES

SUPERPOSICIOacuteSTAMP

ClustalW HMMER

STAMP STAMP

LOW SCORES

Alineament STAMP (H4 H2A H2B)

Alinear H3 manualment

STAMP

SUPERPOSICIOacute DE LES HISTONES

H2A At

H2A Dm

H2A Ce

H2A HsH2A Xl

H4 HsH4 Ce

H4 Dm

H4 AtH4 Xl

Mfervidus1

Mfervidus2

H3 CeH3 Hs

H3 XlH3 Dm

H2B At

H2B Hs

H2B Xl

H2B CeH2B Dm

H1 At

H1 CeH1 Dm

H1 Hs

H1 Xl

H5 Ggallus

NUCLEOSOMA PROCARIOTA

bull Mateixa funcioacute a eucariotes i procariotes resoldre el problema de lrsquoempaquetament del DNA

bull Nucleosoma arquea tetragravemer + ~80pb DNAbull 2 tipus drsquohistona amb sequumlegravencia i estructura

conservada bull Formen diacutemers perograve no especiacutefics homo i

heterodiacutemers

bull Histones arquees meacutes petites (nomeacutes histone fold)

CLUSTAL W(160) multiple sequence alignment

1A7W --------------------------MELPIAPIGRIIKDAGAERVSDDARI-TLAKILE 1HTA -------------------------MGELPIAPIGRIIKNAGAERVSDDARI-ALAKVLE 1kx5B SGRGKGGKGLGKGGAKRHRKVLRDNIQGITKPAIRRLARRGGVKRISGLIYEETRGVLKV 1A7W EMGRDIASEAIKLARHAGRKTIKAEDIELAVRRFK---------- 1HTA EMGEEIASEAVKLAKHAGRKTIKAEDIELARKMF-----------1kx5B FLENVIRDAVTYTEHA-KRKT--VTAMDVVYALKRQGRTLYGFGG

No Domain1 Domain2 Sc RMS Len1 Len2 Align NFit Eq Secs I S P(m)

Pair 1 1A7W 1HTA 934 059 68 68 67 67 66 0 8485 10000 736e-46 Pair 2 1A7W 1kx5B 567 152 68 102 68 67 65 0 2462 10000 000037

Pair 3 1HTA 1kx5B 574 131 68 102 68 65 64 0 2969 10000 761e-06

ALINIAMENT ESTRUCTURAL

BIBLIOGRAFIALlibresbull Wolfe A Chromatin (Structure amp Function) Academic Press 2a edicioacute (1995)bull Calladine Understanding DNA Acdameic Pressbull Sinden DNA Structure and Function Academic PressArticlesbull Curt A Davey et al Solvent mediated interactions in the structura of the

nucleosome core particle at 19 Aring resolution J Mol Biol 319 p1097-1113 (2002)

bull Luger et al Crystal structure of the nucleosome core particle at 28 Aring resolution Nature 389 p251-260 (1997)

bull Flaus A Et al Mechanisms for nucleosome mobilisation Biopolymers 68 p463-578 (2003)

bull Richmond T et al The structure of DNA in the nucleosome core Nature 423 p145-150 (2003)

bull Protacio RU et al Effects of Histone Tail Domains on the Rate of Transcriptional Elongation throught a Nucleosome Mol Cell Biol Vol 20 n 23 p8866-8878

Websbull httpwwwciencianetVerArticuloHistonaidArticulo=dsfjuhh7hqjeub9z1f58vkbull httpwwwbiosciohio-stateedu~microbioArchaealhistonesbull httpwwwweb-bookscomMoBioFreeCh3D1htmbull httpwwwbmbpsueducoursesbmb4004_9_active_cromatinpd

Bases de dadesbull SCOPbull PDBbull National Human Genome Research Institute (Histone Sequence Database)

Programesbull STAMPbull ClustalWbull HMMERbull Rasmol

1 Sobre lrsquoestructura del nucleosoma digues quines afirmacions soacuten certes

1) Serveix per resoldre el problema de compactacioacute del DNA

2) Les regions exograveniques del DNA acostumen a estar a les zones linker per aixiacute estar meacutes accesibles als factors de transcripcioacute

3) Les histones srsquouneixen al DNA de forma sequumlegravencia no-depenent

4) Eacutes un sistema molt poc dinagravemic per permetre lrsquoestabilitat dels cromosomas metafagravesics

a 123

b 24

c 13

d 4

e 1234

2 Sobre els components del nucleosoma sabem que

a) Les histones del core estan molt ben conservades mentre que la H1 no

b) El DNA srsquoenrotlla formant 176 voltes al voltant de les histones del nucli que correspon a uns 146pb

c) Les dues anteriors

d) LrsquoH1 estabilitza el nucleosoma i organitza el DNA linker

e) Totes les anteriors

3 Sobre les histones digues quina opcioacute eacutes falsa

a) Soacuten proteiumlnes globulars bagravesiques molt riques en Arg i Lys

b) Les histones desacetilades tenen molt baixa afinitat pel DNA i premetran la transcripcioacute gegravenica

c) Trobem dos tipus drsquohistones totes de baix per molecular

d) Apareixen en lrsquoSCOP com a all alpha protein amb dominis histone fold

e) Srsquoorganitzen en un octagravemer format per un tetragravemer 2(H3-H4) i dos diacutemers (H2A-H2B)

4 En relacioacute a les interaccions entre les histones i el DNA digues quinaes de les seguumlents afirmacions eacutessoacuten falsaes

1) La interaccioacute entre les histones i el DNA es sequumlegravencia depenent

2) Les treonines interaccionen mitjanccedilant ponts drsquohidrogen realitzats amb el grup alcohol de la cadena lateral

3) Les interaccions srsquoestableixen principalment entre residus bagravesics de la hegravelix C-terminal el loop L1 i el loop L2 de les histones i els fosfats del DNA

4) Les interaccions srsquoestableixen principalment entre residus bagravesics de la hegravelix N-terminal el loop L1 i el loop L2 de les histones i els fosfats del DNA

a 1 2 i 3

b 1 i 3

c 2 i 4

d 4

e 1 2 3 i 4

5 En lrsquoestabliment de les interaccions Histona-DNA digues quina de les seguumlents afirmacions eacutes CERTA en relacioacute amb el paper de lrsquoaigua

a Lrsquoaigua facilita les interaccions entre les proteiumlnes i el DNA permetent la interaccioacute per ponts drsquohidrogen entre residus de les histones i del DNA quan aquests estan massa allunyats o mal orientats

b Lrsquoestabliment de ponts drsquohidrogen indirectes suposen una disminucioacute de la estabilitat del sistema

c Les molegravecules dlsquoaigua srsquoordenen al voltant del DNA deixant el core del nucleosoma sense solvatar

d 1 i 2 soacuten certes

e Cap de les anteriors eacutes certa

6 Senyala lales afirmacions INCORRECTAES sobre el nucleosoma

a Les histones core i la histona linker comparteixen un mateix domini estructural anomenat histone fold b El tetragravemer central del nucleosoma estagrave format per 2 histones H3 i 2 histones H4

c El domini histone fold estagrave format per 3 hegravelix alfa i 2 loops (L1 i L2)

d Els monogravemers drsquohistona es capiculen per formar els diacutemers gragravecies a interaccions hidrofogravebiques entre les hegravelix alfa i entre els loops de les histones e Les afirmacions a i d soacuten falses

7 Senyala les afirmacions CORRECTES sobre el nucleosoma

1) La sequumlegravencia drsquoaminoagravecids del domini histone fold de les histones H2A H2B H3 i H4 estagrave menys conservada que la seva estructura i plegament

2) El nucleosoma procariota estagrave format per 2 homo o heterodiacutemers i resol el problema de lrsquoempaquetament del DNA

3) Lrsquoorientacioacute de les cadenes laterals dels aminoagravecids de les histones eacutes variable segons la presegravencia o absegravencia del DNA

4) Les histones H1 soacuten les meacutes conservades evolutivament mentre que les H3 soacuten les que ho estan menys

a) 123 b) 13c) 24 d) 4

e) 1234

8 Tria la resposta correcte

1) Les histones presenten alta homologia de sequumlegravencia i per tant destructura

2) Les interaccions directes per formar el tetragravemer sestableixen entre lH3 dun diacutemer H3-H4 i lH3 de lalatre diacutemer H3-H4lsquo

3) Els dos diacutemers H2AH2B no interaccionen entre ells per formar loctagravemer

4) Els cations divalents juguen un paper fonamental ja que se situen a la regioacute C-terminal de les hegravelix alfa estabilitzant-les

a) 1 i 3 b) 2 i 4 c) 12 i 3 d)123 i 4 e)4

PREGUNTES DrsquoASSAIG NUCLEOSOMA

1- Senyala quina importancia teacute lrsquoaigua en el nucleosoma

En el nucleosoma lrsquoaigua es disposa al voltant del DNA i en lrsquoespai entre que hi ha entre el core drsquohistones i el DNA

En el nucleosoma lrsquoaigua juga un paper fonamental en lrsquoestabliment de les interaccions Histona-DNA ja que permet la interaccionar mitjanccedilant ponts drsquohidrogen de residus que es troben massa allunyats (distagravencia gt 28 Å) o que es troben mal orientats (els ponts drsquohidrogen nomeacutes es donen quan els residus estan disposats en linia recta en lrsquoespai admetent variacions de +- 35ordm) Lrsquoefecte principal que faragrave aixograve eacutes que permetragrave que la interaccioacute entre les histones i el DNA sigui sequumlegravencia independent (tot i que aixograve tambeacute es veu afavorit per altres coses) ja que permetragrave que aquesta no depengui dels residus concrets que hi hagi al DNA ni de la seva disposicioacute perquegrave podrem establir interaccions mitjanccedilant una o meacutes molegravecules drsquoaigua per tal drsquointeraccionar amb el DNA

2 Indica quina eacutes lrsquoestructura drsquoun octagravemer i digues quines proteiumlnes interaccionen entre elles per formar-lo

Lrsquooctagravemer estagrave format per dues cogravepies de cada una de les 4 histones core Es formen 2 heterodiacutemers H2A-H2B i dos heterodiacutemers H3-H4 gragravecies a interaccions hidrofogravebiques entre les hegravelix α2 i ponts H entre aa dels loops Les histones dels diacutemers interaccionen de manera capiculadaEls dos diacutemers H3-H4 srsquouneixen fortament als turns centrals del DNA formant el tetragravemer central Els altres dos diacutemers H2A-H2B interaccionen amb el tetragravemer per formar lrsquooctagravemer drsquohistones del nucleosoma El tetragravemer estagrave format per la unioacute dels 2 diacutemers H3-H4 formant una estructura del tipus 4-hegravelix-bundle Les uacuteniques histones que interaccionen directament soacuten H3-H3rsquo (les H4 queden als extrems del tetragravemer) Les interaccions que srsquoestableixen soacuten ponts H i interaccions hidrofogravebiquesLrsquooctagravemer es forma per la unioacute dels dos diacutemers H2A-H2B al tetragravemer Interaccioacute directa entre H4 i H2B mitjanccedilant ponts H i un cluster hidrofogravebic (aquest estagrave format per 3 Tyr que no interaccionen a traveacutes dels seus oxiacutegens sinoacute dels anells) Tambeacute es forma una estructura del tipus 4-hegravelix-bundleA meacutes tambeacute srsquoestableixen interaccions entre els dos diacutemers H2A-H2B

FI DE LA PRESENTACIOacutersquo

• Slide 1
• Slide 2
• CARACTERIacuteSTIQUES DEL NUCLEOSOMA
• El DNA al nucleosoma
• LOCALITZACIOacute DEL NUCLEOSOMA
• ESTRUCTURA DEL NUCLEOSOMA
• Slide 7
• Slide 8
• DINAgraveMICA DEL NUCLEOSOMA
• Slide 10
• Slide 11
• HISTONES
• CLASSIFICACIOacute SCOP
• TIPUS DrsquoHISTONES
• HISTONE FOLD
• 1KX5
• DOMINI HISTONE FOLD
• Slide 18
• Slide 19
• Slide 20
• Slide 21
• Slide 22
• Slide 23
• Slide 24
• INTERACCIONS AL NUCLEOSOMA
• TIPUS DrsquoINTERACCIONS
• TIPUS DrsquoINTERACCIONS
• INTERACCIONS HISTONA-HISTONA
• Slide 29
• Octagravemer drsquohistones (core nucleosomal)
• Slide 31
• Slide 32
• H3 i H4 interaccionen via histone fold formant un heterodiacutemer
• H2A i H2B interaccionen via histone fold formant un heterodiacutemer
• 1 INTERACCIONS HIDROFOgraveBIQUES
• Slide 36
• 3 ALTRES INTERACCIONS SECUNDAgraveRIES
• Per quegrave es formen aquests heterodiacutemers i no uns altres o homodiacutemers
• Slide 39
• Tetragravemer H3-H4H3rsquo-H4rsquo
• Slide 41
• 1 Ponts H entre H3-H3rsquo
• 2 Interaccions hidrofogravebiques entre H3-H3rsquo
• Slide 44
• Slide 45
• Tetragravemer-diacutemer interaccions H4-H2B
• Cluster hidrofogravebic
• Diacutemer-diacutemer interaccions H2A-H2BH2Arsquo
• Slide 49
• INTERACCIOacute AMB IONS
• INTERACCIONS HISTONA-DNA
• Slide 52
• IMPORTAgraveNCIA DE LrsquoAIGUA
• INTERACCIOacute PER PONTS DrsquoH
• Slide 55
• Slide 56
• Slide 57
• Slide 58
• Interaccioacute diacutemer H2AH2B -DNA
• Slide 60
• Slide 61
• Slide 62
• Slide 63
• Slide 64
• Interaccioacute H2B-DNA
• Slide 66
• Slide 67
• Interaccioacute diacutemer H3H4-DNA
• Slide 69
• Slide 70
• Slide 71
• Slide 72
• Slide 73
• Slide 74
• Slide 75
• Slide 76
• Slide 77
• Slide 78
• Slide 79
• Interaccioacute H3-DNA
• Slide 81
• Interaccioacute H4-DNA
• Slide 83
• Slide 84
• Slide 85
• Slide 86
• Slide 87
• Interaccioacute H2A-DNA
• Slide 89
• EVOLUCIOacute DE LES HISTONES
• SUPERPOSICIOacute
• Slide 92
• Slide 93
• Slide 94
• SUPERPOSICIOacute DE LES HISTONES
• Slide 96
• NUCLEOSOMA PROCARIOTA
• ALINIAMENT ESTRUCTURAL
• BIBLIOGRAFIA
• Slide 100
• Slide 102
• Slide 103
• Slide 104
• Slide 105
• Slide 106
• Slide 107
• Slide 108
• Slide 109
• FI DE LA PRESENTACIOacute

TIPUS DrsquoINTERACCIONS Ponts drsquohidrogenbull Impliquen la interaccioacute drsquoun agravetom donador

(electropositiu) i un aceptor (electronegatiu) drsquohidrogen

bull Enllaccedil 85 iogravenic i 15 covalentbull Energia 1- 45 kcalmolbull Distagravencia 28 Aring

EFECTE COLmiddotLABORATIU

Interaccions hidrofogravebiquesbull No soacuten una interaccioacute progravepiament ditabull Associacioacute drsquoagravetoms hidrofogravebics en un ambient

hidrofiacutelic la estabilitat del sistema ( molegravecules de solvent lliure)

INTERACCIONS HISTONA-HISTONA

bull Anagravelisis biofiacutesics cross-linking i modelatge Anagravelisis biofiacutesics cross-linking i modelatge molecularmolecular tetragravemer H3-H4 teacute paper central en lrsquoorganitzacioacute del nucleosoma ja que srsquouneixen fortament als turns centrals del DNA H2A-H2B interaccionen amb les dues cares del tetragravemer i llavors amb DNA

bull CristalmiddotlografiaCristalmiddotlografia histones core interaccionen entre elles de manera selectiva

Extrem N-term teacute paper important en interaccioacute prot-prot de fora nucleosoma

bull H1 interacciona amb H2

Octagravemer drsquohistones (core nucleosomal)

H3-H4

H3rsquo-H4rsquo

H2A-H2B

H2Arsquo-H2Brsquo

Tetragravemer

Diacutemer

Diacutemer

Octagravemer

ELS DIacuteMERSH2A-H2B

H3-H4

TIPUS DrsquoINTERACCIONS

1 Entre les hegravelix α 2 interaccions hidrofogravebiques

2 Entre els loops ponts drsquohidrogen

3 Altres interaccions

H3 i H4 interaccionen via histone fold formant un

heterodiacutemer

H4

H3

H2A i H2B interaccionen via histone fold formant un

heterodiacutemer

H2B

H2A

1 INTERACCIONS HIDROFOgraveBIQUES

H2A leu51 val54 leu55 leu58 thr59 ile62 leu63

H2B ala71 ile70 phe67 val66 val63 phe62 met59

H2A

H2B

2 INTERACCIONS PONT H entre L1 drsquouna histona i L2 de lrsquoaltra

L2

L1

L1

L2

H2B

H2A

Ser52

Ile78348Aring

3 ALTRES INTERACCIONS SECUNDAgraveRIES

H3-H4 H2A-H2B

Ile62

Ile29 Tyr39

Per quegrave es formen aquests heterodiacutemers i no uns altres o homodiacutemers

bull Empaquetament complementarindash diferegravencies en la

interaccioacute de hegravelix αndash diferegravencies de les seves

extensions N-terminals ndash diferegravencies dels loops L1-

L2

EL TETRAgraveMER

Tetragravemer H3-H4H3rsquo-H4rsquo

H4rsquoH4

H3 H3rsquo

TIPUS DrsquoINTERACCIONS

bull Les interaccions entre els dos diacutemers H3-H4 per formar el tetragravemer es formen entre les histones H3-H3rsquo mitjanccedilant un 4-hegravelix bundle

bull Interaccions1 Ponts H2 Hidrofogravebiques

1 Ponts H entre H3-H3rsquo

His133

His133

Asp123

Asp123

2 Interaccions hidrofogravebiques entre H3-H3rsquo

Residus hidrofogravebics

LrsquoOCTAgraveMER INTERACCIONS

TETRAgraveMERS-DIacuteMERS

Interaccioacute entre diacutemers H2A-H2BH4-H3

H2A-H2B

H3-H4

H2B

H4

Tetragravemer-diacutemer interaccions H4-H2B

H2B H4

Cluster hidrofogravebic

Ponts H

H2B

H4

Glu90

His75

Glu73Arg92

H2B

H4

Tyr80 Tyr72

Tyr88

Diacutemer-diacutemer interaccions H2A-H2BH2Arsquo

Asn38

His79

Glu41

32 Aring 28 Aring

bull Es formen interaccions mitjanccedilant els dominis histone-fold per formar els diacutemers

bull Es formen 3 4-hegravelix-bundlendash 1 associacioacute H3rsquo-H3 per formar tetragravemer

bull Ponts H bull Enllaccedilos hidrofogravebics

ndash 2 associacions H2B-H4 per formar octagravemer bull Ponts H bull Cluster hidrofogravebic

RESUM

INTERACCIOacute AMB IONS

bull Gran importagravencia dels cations divalents

bull Llocs drsquounioacute especiacutefics a ions com el Mg2+ Na+Mn2+ i el Cl-

bull Poden coordinar-se amb molegravecules drsquoaigua

INTERACCIONS HISTONA-DNA

INTERACCIONS HISTONA-DNA

bull Les interaccions histona-DNA es donen en aquelles regions en que el solc menor queda encarat a la part interior (SHL)

bull Impliquen principalmentndash LYS i ARG de les histones ndash Fosfats del DNA

INDEPENDEgraveNCIA DE LA SEQUumlEgraveNCIA DE DNA

bull Els residus implicats en les interaccions formen part majoritagraveriament dels loops L1 i L2 la hegravelix N-terminal i la cua N-termianl de les histones

IMPORTAgraveNCIA DE LrsquoAIGUAHIDRATACIOacute

bull Paper clau en lrsquoestabliment de les interaccions histona-DNA Lrsquoaigua es troba andash Solc menor del DNA (ldquoespines de hidratacioacuterdquo)ndash Grups fosfat del DNAndash Entre histones i DNA ndashdistagravencia lt35Aringndash

bull Serveixen drsquoenllaccedil per formar els ponts drsquohidrogen entre histona i DNA

bull Gran importagravencia en la dinagravemica i estabilitat del nucleosoma Permet interaccioacute sequumlegravencia-independent

INTERACCIOacute PER PONTS DrsquoH

INTERACCIOacute DIRECTEbull 116 ponts drsquohidrogen directes histona-DNA

INTERACCIOacute INDIRECTEbull 121 molegravecules drsquoH2O intervenen en les

interaccions histona-DNAndash 358 interaccions per ponts drsquohidrogen (3 per

molegravecula)bull actuaragrave tant de donador com drsquoacceptor de

ponts drsquohidrogen bull actuaran drsquoaiguumles drsquoassistegravencia o aiguumles

facilitadores

AUGMENT DE LrsquoENTROPIA DEL SISTEMA

Interaccions directes involucrades principalment les ARG i LYS per cagraverrega positiva que presenten

Pont drsquohidrogen establert en una distagravencia de 287Aring

Exemple

Arg36 (H4) + grup fosfat del DNA

Lys122 (H3) grup fosfat DNA

Distagravencia 678Aring

No eacutes possible establir un pont drsquohidrogen directe

SOLUCIOacute H2O

facilitadora

Interaccions indirectes

H2O 2762 facilita la formacioacute del pont drsquohidrogen entre la lisina 122 de la H3 i el grup fosfat del DNA

Per dues molegravecules que hi intervenen (DNA i histona) srsquoalliberen dues molegravecules drsquoaigua

Per alliberar les mateixes dues molegravecules drsquoaigua cal la participacioacute de tres grups (DNA histona i molegravecula drsquoaigua fent de pont)

Interaccioacute diacutemer H2AH2B -DNA

Interaccioacute H2A-DNA

grup NH2 -R- Arg35 (H2A) grup fosfat timina 39

Distagravencia 265Aring

Tipus pont drsquohidrogen (distagravencia ograveptima i orientacioacute en liacutenia recte de lrsquohidrogen del grup NH2 respecte lrsquooxigen del grup fosfat)

COOH

H3N+ C H

CH2

CH2

CH2

NH

C

NH2 NH2

Arginina

+

R

grup NH2 -R- Arg42 (H2A) grup fosfat guanina ndash35

Distagravencia 494AringTipus interaccioacute electrostagravetica

Distagravencia 498AringTipus interaccioacute electrostagravetica

grup fosfat timina 54

grup NH2 -R- Arg77(H2A)

grup NH2 -R- Arg35 (H2A) grup fosfat timina 39

Distagravencia 265Aring

Tipus pont drsquohidrogen (distagravencia ograveptima i orientacioacute en liacutenia recte de lrsquohidrogen del grup NH2 respecte lrsquooxigen del grup fosfat)

COOH

H3N+ C H

CH2

CH2

CH2

NH

C

NH2 NH2

Arginina

+

R

Interaccioacute H2B-DNA

grup NH2 -R- Arg83 (H2B) grup fosfat adenina ndash33

Distagravencia 342AringTipus interaccioacute electrostagravetica

grup OH -R- Thr85 (H2B) grup fosfat guanina ndash34

Distagravencia 300AringTipus pont drsquohidrogen

Treonina

Hidrogen lagravebil del grup alcohol

COOH

H3N+ C H

CH

OH CH3R

Interaccioacute diacutemer H3H4-DNA

Interaccioacute entre N de LYS77 H4 i O2P de A-33

Distagravencia 433Aring

Tipus electroestagravetica

448 Aring

Interaccioacute entre N de LYS115 H3 i O2P de A-33

Distagravencia 507Aring

Tipus electroestagravetica

574 Aring

261 Aring

Interaccioacute entre OH- THR30 H3 i O1P A13 a traveacutes de H2Obull THR - H2O

Distagravencia250 AringTipus pont drsquoH

bull H2O ndash O1P Distagravencia290 AringTipus pont drsquoH

Interaccioacute entre NH3+ de

ARG83 H3 i O1P de G27 Distagravencia 574AringTipus electroestagravetica

Interaccioacute entre OH- THR80 H4 i O1P C28

Distagravencia261Aring

Tipus pont drsquoH25 Aring

29 Aring

275 Aring

420 Aring

278 Aring

Interaccioacute entre NH3+ de

ARG45 H4 i O1P de T7

Distagravencia 510Aring

Tipus electroestagravetica

Interaccioacute OH- de THR118 H3 i O1P de G31

Distagravencia 275Aring

Tipus pont drsquohidrogen

Interaccioacute entre OH- de THR118 H3 NH3

+ ARG45 H4

Distagravencia 278Aring

Tipus pont drsquohidrogen

Interaccioacute entre CH3 de LEU65 H3 i CH3 de T

Distagravencia 414Aring

Tipus hidrofogravebica

414 Aring

Lisina 77 (H4) interaccioacute amb el grup fosfat a una distagravencia de 433Aring

H3-H4DNA

H2A-H2BDNA

Lisina 74 (H2A) tambeacute hauria drsquointeraccionar

Distagravencia 714Aring

No srsquoestableix una interaccioacute aparent

Problema de la literatura O problema de la cristalografia

Hipogravetesi

bull Estudiat en un temps diferent la distagravencia entre la LISINA i el GRUP FOSFAT del DNA permetria la interaccioacute electrostagravetica

Premisa

bull El nucleosoma eacutes un sistema en moviment

bull La cristalografia no ens permet considerar-lo com a tal (ldquofoto estagraveticardquo)

PDB 1P3I Crystallographic Studies Of Nucleosome Core Particles Containing Histone Sin Mutant (resolucioacute 230Aring)

PDB 1P3I

COOH

H3N+ C H

CH2

CH2

CH2

NH3+

Distagravencia 353AringTipus interaccioacute electrostagravetica

R

grup NH3+ Lys1075 grup fosfat adenina 133

Hipogravetesi

bull Estudiat en un temps diferent la distagravencia entre la LISINA i el GRUP FOSFAT del DNA permetria la interaccioacute electrostagravetica

Premisa

bull El nucleosoma eacutes un sistema en moviment

bull La cristalmiddotlografia no ens permet considerar-lo com a tal (ldquofoto estagraveticardquo)

CONCLUSIOacute AL TROBAR UN SEGON PDB A ON SIacute QUE ES MANTEacute LA INTERACCIOacute CONCLUIumlM QUE EacuteS IMPORTANT TAL I COM HAVIacuteEM TROBAT TOT I QUE EN EL NOSTRE MODEL NO HO PUGUEM OBSERVAR

Interaccioacute H3-DNA

Interaccioacute H4-DNA

SHL ndash15

SHL +15

233 Aring

271 Aring

508 Aring

6831 Aring

SHL ndash15

SHL +15

R63 H3 O1P T17J

D24 H4 O1P A-13J

R63 H3

O1P C-14J

D24 H4

O1P T18I

SHL ndash15 SHL +15

Interaccioacute H2B-DNA

Interaccioacute H2A-DNA

Cua C-terminal de H2A

No interaccioacute amb DNA del nucleosoma

Interaccioacute amb H1

Interaccioacute cua N-terminal H2A amb el nucleosoma

Interaccions electroestagravetiques

LYS i ARG amb OP DNA

EVOLUCIOacute DE LES HISTONES

SUPERPOSICIOacuteSTAMP

ClustalW HMMER

STAMP STAMP

LOW SCORES

Alineament STAMP (H4 H2A H2B)

Alinear H3 manualment

STAMP

SUPERPOSICIOacute DE LES HISTONES

H2A At

H2A Dm

H2A Ce

H2A HsH2A Xl

H4 HsH4 Ce

H4 Dm

H4 AtH4 Xl

Mfervidus1

Mfervidus2

H3 CeH3 Hs

H3 XlH3 Dm

H2B At

H2B Hs

H2B Xl

H2B CeH2B Dm

H1 At

H1 CeH1 Dm

H1 Hs

H1 Xl

H5 Ggallus

NUCLEOSOMA PROCARIOTA

bull Mateixa funcioacute a eucariotes i procariotes resoldre el problema de lrsquoempaquetament del DNA

bull Nucleosoma arquea tetragravemer + ~80pb DNAbull 2 tipus drsquohistona amb sequumlegravencia i estructura

conservada bull Formen diacutemers perograve no especiacutefics homo i

heterodiacutemers

bull Histones arquees meacutes petites (nomeacutes histone fold)

CLUSTAL W(160) multiple sequence alignment

1A7W --------------------------MELPIAPIGRIIKDAGAERVSDDARI-TLAKILE 1HTA -------------------------MGELPIAPIGRIIKNAGAERVSDDARI-ALAKVLE 1kx5B SGRGKGGKGLGKGGAKRHRKVLRDNIQGITKPAIRRLARRGGVKRISGLIYEETRGVLKV 1A7W EMGRDIASEAIKLARHAGRKTIKAEDIELAVRRFK---------- 1HTA EMGEEIASEAVKLAKHAGRKTIKAEDIELARKMF-----------1kx5B FLENVIRDAVTYTEHA-KRKT--VTAMDVVYALKRQGRTLYGFGG

No Domain1 Domain2 Sc RMS Len1 Len2 Align NFit Eq Secs I S P(m)

Pair 1 1A7W 1HTA 934 059 68 68 67 67 66 0 8485 10000 736e-46 Pair 2 1A7W 1kx5B 567 152 68 102 68 67 65 0 2462 10000 000037

Pair 3 1HTA 1kx5B 574 131 68 102 68 65 64 0 2969 10000 761e-06

ALINIAMENT ESTRUCTURAL

BIBLIOGRAFIALlibresbull Wolfe A Chromatin (Structure amp Function) Academic Press 2a edicioacute (1995)bull Calladine Understanding DNA Acdameic Pressbull Sinden DNA Structure and Function Academic PressArticlesbull Curt A Davey et al Solvent mediated interactions in the structura of the

nucleosome core particle at 19 Aring resolution J Mol Biol 319 p1097-1113 (2002)

bull Luger et al Crystal structure of the nucleosome core particle at 28 Aring resolution Nature 389 p251-260 (1997)

bull Flaus A Et al Mechanisms for nucleosome mobilisation Biopolymers 68 p463-578 (2003)

bull Richmond T et al The structure of DNA in the nucleosome core Nature 423 p145-150 (2003)

bull Protacio RU et al Effects of Histone Tail Domains on the Rate of Transcriptional Elongation throught a Nucleosome Mol Cell Biol Vol 20 n 23 p8866-8878

Websbull httpwwwciencianetVerArticuloHistonaidArticulo=dsfjuhh7hqjeub9z1f58vkbull httpwwwbiosciohio-stateedu~microbioArchaealhistonesbull httpwwwweb-bookscomMoBioFreeCh3D1htmbull httpwwwbmbpsueducoursesbmb4004_9_active_cromatinpd

Bases de dadesbull SCOPbull PDBbull National Human Genome Research Institute (Histone Sequence Database)

Programesbull STAMPbull ClustalWbull HMMERbull Rasmol

1 Sobre lrsquoestructura del nucleosoma digues quines afirmacions soacuten certes

1) Serveix per resoldre el problema de compactacioacute del DNA

2) Les regions exograveniques del DNA acostumen a estar a les zones linker per aixiacute estar meacutes accesibles als factors de transcripcioacute

3) Les histones srsquouneixen al DNA de forma sequumlegravencia no-depenent

4) Eacutes un sistema molt poc dinagravemic per permetre lrsquoestabilitat dels cromosomas metafagravesics

a 123

b 24

c 13

d 4

e 1234

2 Sobre els components del nucleosoma sabem que

a) Les histones del core estan molt ben conservades mentre que la H1 no

b) El DNA srsquoenrotlla formant 176 voltes al voltant de les histones del nucli que correspon a uns 146pb

c) Les dues anteriors

d) LrsquoH1 estabilitza el nucleosoma i organitza el DNA linker

e) Totes les anteriors

3 Sobre les histones digues quina opcioacute eacutes falsa

a) Soacuten proteiumlnes globulars bagravesiques molt riques en Arg i Lys

b) Les histones desacetilades tenen molt baixa afinitat pel DNA i premetran la transcripcioacute gegravenica

c) Trobem dos tipus drsquohistones totes de baix per molecular

d) Apareixen en lrsquoSCOP com a all alpha protein amb dominis histone fold

e) Srsquoorganitzen en un octagravemer format per un tetragravemer 2(H3-H4) i dos diacutemers (H2A-H2B)

4 En relacioacute a les interaccions entre les histones i el DNA digues quinaes de les seguumlents afirmacions eacutessoacuten falsaes

1) La interaccioacute entre les histones i el DNA es sequumlegravencia depenent

2) Les treonines interaccionen mitjanccedilant ponts drsquohidrogen realitzats amb el grup alcohol de la cadena lateral

3) Les interaccions srsquoestableixen principalment entre residus bagravesics de la hegravelix C-terminal el loop L1 i el loop L2 de les histones i els fosfats del DNA

4) Les interaccions srsquoestableixen principalment entre residus bagravesics de la hegravelix N-terminal el loop L1 i el loop L2 de les histones i els fosfats del DNA

a 1 2 i 3

b 1 i 3

c 2 i 4

d 4

e 1 2 3 i 4

5 En lrsquoestabliment de les interaccions Histona-DNA digues quina de les seguumlents afirmacions eacutes CERTA en relacioacute amb el paper de lrsquoaigua

a Lrsquoaigua facilita les interaccions entre les proteiumlnes i el DNA permetent la interaccioacute per ponts drsquohidrogen entre residus de les histones i del DNA quan aquests estan massa allunyats o mal orientats

b Lrsquoestabliment de ponts drsquohidrogen indirectes suposen una disminucioacute de la estabilitat del sistema

c Les molegravecules dlsquoaigua srsquoordenen al voltant del DNA deixant el core del nucleosoma sense solvatar

d 1 i 2 soacuten certes

e Cap de les anteriors eacutes certa

6 Senyala lales afirmacions INCORRECTAES sobre el nucleosoma

a Les histones core i la histona linker comparteixen un mateix domini estructural anomenat histone fold b El tetragravemer central del nucleosoma estagrave format per 2 histones H3 i 2 histones H4

c El domini histone fold estagrave format per 3 hegravelix alfa i 2 loops (L1 i L2)

d Els monogravemers drsquohistona es capiculen per formar els diacutemers gragravecies a interaccions hidrofogravebiques entre les hegravelix alfa i entre els loops de les histones e Les afirmacions a i d soacuten falses

7 Senyala les afirmacions CORRECTES sobre el nucleosoma

1) La sequumlegravencia drsquoaminoagravecids del domini histone fold de les histones H2A H2B H3 i H4 estagrave menys conservada que la seva estructura i plegament

2) El nucleosoma procariota estagrave format per 2 homo o heterodiacutemers i resol el problema de lrsquoempaquetament del DNA

3) Lrsquoorientacioacute de les cadenes laterals dels aminoagravecids de les histones eacutes variable segons la presegravencia o absegravencia del DNA

4) Les histones H1 soacuten les meacutes conservades evolutivament mentre que les H3 soacuten les que ho estan menys

a) 123 b) 13c) 24 d) 4

e) 1234

8 Tria la resposta correcte

1) Les histones presenten alta homologia de sequumlegravencia i per tant destructura

2) Les interaccions directes per formar el tetragravemer sestableixen entre lH3 dun diacutemer H3-H4 i lH3 de lalatre diacutemer H3-H4lsquo

3) Els dos diacutemers H2AH2B no interaccionen entre ells per formar loctagravemer

4) Els cations divalents juguen un paper fonamental ja que se situen a la regioacute C-terminal de les hegravelix alfa estabilitzant-les

a) 1 i 3 b) 2 i 4 c) 12 i 3 d)123 i 4 e)4

PREGUNTES DrsquoASSAIG NUCLEOSOMA

1- Senyala quina importancia teacute lrsquoaigua en el nucleosoma

En el nucleosoma lrsquoaigua es disposa al voltant del DNA i en lrsquoespai entre que hi ha entre el core drsquohistones i el DNA

En el nucleosoma lrsquoaigua juga un paper fonamental en lrsquoestabliment de les interaccions Histona-DNA ja que permet la interaccionar mitjanccedilant ponts drsquohidrogen de residus que es troben massa allunyats (distagravencia gt 28 Å) o que es troben mal orientats (els ponts drsquohidrogen nomeacutes es donen quan els residus estan disposats en linia recta en lrsquoespai admetent variacions de +- 35ordm) Lrsquoefecte principal que faragrave aixograve eacutes que permetragrave que la interaccioacute entre les histones i el DNA sigui sequumlegravencia independent (tot i que aixograve tambeacute es veu afavorit per altres coses) ja que permetragrave que aquesta no depengui dels residus concrets que hi hagi al DNA ni de la seva disposicioacute perquegrave podrem establir interaccions mitjanccedilant una o meacutes molegravecules drsquoaigua per tal drsquointeraccionar amb el DNA

2 Indica quina eacutes lrsquoestructura drsquoun octagravemer i digues quines proteiumlnes interaccionen entre elles per formar-lo

Lrsquooctagravemer estagrave format per dues cogravepies de cada una de les 4 histones core Es formen 2 heterodiacutemers H2A-H2B i dos heterodiacutemers H3-H4 gragravecies a interaccions hidrofogravebiques entre les hegravelix α2 i ponts H entre aa dels loops Les histones dels diacutemers interaccionen de manera capiculadaEls dos diacutemers H3-H4 srsquouneixen fortament als turns centrals del DNA formant el tetragravemer central Els altres dos diacutemers H2A-H2B interaccionen amb el tetragravemer per formar lrsquooctagravemer drsquohistones del nucleosoma El tetragravemer estagrave format per la unioacute dels 2 diacutemers H3-H4 formant una estructura del tipus 4-hegravelix-bundle Les uacuteniques histones que interaccionen directament soacuten H3-H3rsquo (les H4 queden als extrems del tetragravemer) Les interaccions que srsquoestableixen soacuten ponts H i interaccions hidrofogravebiquesLrsquooctagravemer es forma per la unioacute dels dos diacutemers H2A-H2B al tetragravemer Interaccioacute directa entre H4 i H2B mitjanccedilant ponts H i un cluster hidrofogravebic (aquest estagrave format per 3 Tyr que no interaccionen a traveacutes dels seus oxiacutegens sinoacute dels anells) Tambeacute es forma una estructura del tipus 4-hegravelix-bundleA meacutes tambeacute srsquoestableixen interaccions entre els dos diacutemers H2A-H2B

FI DE LA PRESENTACIOacutersquo

• Slide 1
• Slide 2
• CARACTERIacuteSTIQUES DEL NUCLEOSOMA
• El DNA al nucleosoma
• LOCALITZACIOacute DEL NUCLEOSOMA
• ESTRUCTURA DEL NUCLEOSOMA
• Slide 7
• Slide 8
• DINAgraveMICA DEL NUCLEOSOMA
• Slide 10
• Slide 11
• HISTONES
• CLASSIFICACIOacute SCOP
• TIPUS DrsquoHISTONES
• HISTONE FOLD
• 1KX5
• DOMINI HISTONE FOLD
• Slide 18
• Slide 19
• Slide 20
• Slide 21
• Slide 22
• Slide 23
• Slide 24
• INTERACCIONS AL NUCLEOSOMA
• TIPUS DrsquoINTERACCIONS
• TIPUS DrsquoINTERACCIONS
• INTERACCIONS HISTONA-HISTONA
• Slide 29
• Octagravemer drsquohistones (core nucleosomal)
• Slide 31
• Slide 32
• H3 i H4 interaccionen via histone fold formant un heterodiacutemer
• H2A i H2B interaccionen via histone fold formant un heterodiacutemer
• 1 INTERACCIONS HIDROFOgraveBIQUES
• Slide 36
• 3 ALTRES INTERACCIONS SECUNDAgraveRIES
• Per quegrave es formen aquests heterodiacutemers i no uns altres o homodiacutemers
• Slide 39
• Tetragravemer H3-H4H3rsquo-H4rsquo
• Slide 41
• 1 Ponts H entre H3-H3rsquo
• 2 Interaccions hidrofogravebiques entre H3-H3rsquo
• Slide 44
• Slide 45
• Tetragravemer-diacutemer interaccions H4-H2B
• Cluster hidrofogravebic
• Diacutemer-diacutemer interaccions H2A-H2BH2Arsquo
• Slide 49
• INTERACCIOacute AMB IONS
• INTERACCIONS HISTONA-DNA
• Slide 52
• IMPORTAgraveNCIA DE LrsquoAIGUA
• INTERACCIOacute PER PONTS DrsquoH
• Slide 55
• Slide 56
• Slide 57
• Slide 58
• Interaccioacute diacutemer H2AH2B -DNA
• Slide 60
• Slide 61
• Slide 62
• Slide 63
• Slide 64
• Interaccioacute H2B-DNA
• Slide 66
• Slide 67
• Interaccioacute diacutemer H3H4-DNA
• Slide 69
• Slide 70
• Slide 71
• Slide 72
• Slide 73
• Slide 74
• Slide 75
• Slide 76
• Slide 77
• Slide 78
• Slide 79
• Interaccioacute H3-DNA
• Slide 81
• Interaccioacute H4-DNA
• Slide 83
• Slide 84
• Slide 85
• Slide 86
• Slide 87
• Interaccioacute H2A-DNA
• Slide 89
• EVOLUCIOacute DE LES HISTONES
• SUPERPOSICIOacute
• Slide 92
• Slide 93
• Slide 94
• SUPERPOSICIOacute DE LES HISTONES
• Slide 96
• NUCLEOSOMA PROCARIOTA
• ALINIAMENT ESTRUCTURAL
• BIBLIOGRAFIA
• Slide 100
• Slide 102
• Slide 103
• Slide 104
• Slide 105
• Slide 106
• Slide 107
• Slide 108
• Slide 109
• FI DE LA PRESENTACIOacute

INTERACCIONS HISTONA-HISTONA

bull Anagravelisis biofiacutesics cross-linking i modelatge Anagravelisis biofiacutesics cross-linking i modelatge molecularmolecular tetragravemer H3-H4 teacute paper central en lrsquoorganitzacioacute del nucleosoma ja que srsquouneixen fortament als turns centrals del DNA H2A-H2B interaccionen amb les dues cares del tetragravemer i llavors amb DNA

bull CristalmiddotlografiaCristalmiddotlografia histones core interaccionen entre elles de manera selectiva

Extrem N-term teacute paper important en interaccioacute prot-prot de fora nucleosoma

bull H1 interacciona amb H2

Octagravemer drsquohistones (core nucleosomal)

H3-H4

H3rsquo-H4rsquo

H2A-H2B

H2Arsquo-H2Brsquo

Tetragravemer

Diacutemer

Diacutemer

Octagravemer

ELS DIacuteMERSH2A-H2B

H3-H4

TIPUS DrsquoINTERACCIONS

1 Entre les hegravelix α 2 interaccions hidrofogravebiques

2 Entre els loops ponts drsquohidrogen

3 Altres interaccions

H3 i H4 interaccionen via histone fold formant un

heterodiacutemer

H4

H3

H2A i H2B interaccionen via histone fold formant un

heterodiacutemer

H2B

H2A

1 INTERACCIONS HIDROFOgraveBIQUES

H2A leu51 val54 leu55 leu58 thr59 ile62 leu63

H2B ala71 ile70 phe67 val66 val63 phe62 met59

H2A

H2B

2 INTERACCIONS PONT H entre L1 drsquouna histona i L2 de lrsquoaltra

L2

L1

L1

L2

H2B

H2A

Ser52

Ile78348Aring

3 ALTRES INTERACCIONS SECUNDAgraveRIES

H3-H4 H2A-H2B

Ile62

Ile29 Tyr39

Per quegrave es formen aquests heterodiacutemers i no uns altres o homodiacutemers

bull Empaquetament complementarindash diferegravencies en la

interaccioacute de hegravelix αndash diferegravencies de les seves

extensions N-terminals ndash diferegravencies dels loops L1-

L2

EL TETRAgraveMER

Tetragravemer H3-H4H3rsquo-H4rsquo

H4rsquoH4

H3 H3rsquo

TIPUS DrsquoINTERACCIONS

bull Les interaccions entre els dos diacutemers H3-H4 per formar el tetragravemer es formen entre les histones H3-H3rsquo mitjanccedilant un 4-hegravelix bundle

bull Interaccions1 Ponts H2 Hidrofogravebiques

1 Ponts H entre H3-H3rsquo

His133

His133

Asp123

Asp123

2 Interaccions hidrofogravebiques entre H3-H3rsquo

Residus hidrofogravebics

LrsquoOCTAgraveMER INTERACCIONS

TETRAgraveMERS-DIacuteMERS

Interaccioacute entre diacutemers H2A-H2BH4-H3

H2A-H2B

H3-H4

H2B

H4

Tetragravemer-diacutemer interaccions H4-H2B

H2B H4

Cluster hidrofogravebic

Ponts H

H2B

H4

Glu90

His75

Glu73Arg92

H2B

H4

Tyr80 Tyr72

Tyr88

Diacutemer-diacutemer interaccions H2A-H2BH2Arsquo

Asn38

His79

Glu41

32 Aring 28 Aring

bull Es formen interaccions mitjanccedilant els dominis histone-fold per formar els diacutemers

bull Es formen 3 4-hegravelix-bundlendash 1 associacioacute H3rsquo-H3 per formar tetragravemer

bull Ponts H bull Enllaccedilos hidrofogravebics

ndash 2 associacions H2B-H4 per formar octagravemer bull Ponts H bull Cluster hidrofogravebic

RESUM

INTERACCIOacute AMB IONS

bull Gran importagravencia dels cations divalents

bull Llocs drsquounioacute especiacutefics a ions com el Mg2+ Na+Mn2+ i el Cl-

bull Poden coordinar-se amb molegravecules drsquoaigua

INTERACCIONS HISTONA-DNA

INTERACCIONS HISTONA-DNA

bull Les interaccions histona-DNA es donen en aquelles regions en que el solc menor queda encarat a la part interior (SHL)

bull Impliquen principalmentndash LYS i ARG de les histones ndash Fosfats del DNA

INDEPENDEgraveNCIA DE LA SEQUumlEgraveNCIA DE DNA

bull Els residus implicats en les interaccions formen part majoritagraveriament dels loops L1 i L2 la hegravelix N-terminal i la cua N-termianl de les histones

IMPORTAgraveNCIA DE LrsquoAIGUAHIDRATACIOacute

bull Paper clau en lrsquoestabliment de les interaccions histona-DNA Lrsquoaigua es troba andash Solc menor del DNA (ldquoespines de hidratacioacuterdquo)ndash Grups fosfat del DNAndash Entre histones i DNA ndashdistagravencia lt35Aringndash

bull Serveixen drsquoenllaccedil per formar els ponts drsquohidrogen entre histona i DNA

bull Gran importagravencia en la dinagravemica i estabilitat del nucleosoma Permet interaccioacute sequumlegravencia-independent

INTERACCIOacute PER PONTS DrsquoH

INTERACCIOacute DIRECTEbull 116 ponts drsquohidrogen directes histona-DNA

INTERACCIOacute INDIRECTEbull 121 molegravecules drsquoH2O intervenen en les

interaccions histona-DNAndash 358 interaccions per ponts drsquohidrogen (3 per

molegravecula)bull actuaragrave tant de donador com drsquoacceptor de

ponts drsquohidrogen bull actuaran drsquoaiguumles drsquoassistegravencia o aiguumles

facilitadores

AUGMENT DE LrsquoENTROPIA DEL SISTEMA

Interaccions directes involucrades principalment les ARG i LYS per cagraverrega positiva que presenten

Pont drsquohidrogen establert en una distagravencia de 287Aring

Exemple

Arg36 (H4) + grup fosfat del DNA

Lys122 (H3) grup fosfat DNA

Distagravencia 678Aring

No eacutes possible establir un pont drsquohidrogen directe

SOLUCIOacute H2O

facilitadora

Interaccions indirectes

H2O 2762 facilita la formacioacute del pont drsquohidrogen entre la lisina 122 de la H3 i el grup fosfat del DNA

Per dues molegravecules que hi intervenen (DNA i histona) srsquoalliberen dues molegravecules drsquoaigua

Per alliberar les mateixes dues molegravecules drsquoaigua cal la participacioacute de tres grups (DNA histona i molegravecula drsquoaigua fent de pont)

Interaccioacute diacutemer H2AH2B -DNA

Interaccioacute H2A-DNA

grup NH2 -R- Arg35 (H2A) grup fosfat timina 39

Distagravencia 265Aring

Tipus pont drsquohidrogen (distagravencia ograveptima i orientacioacute en liacutenia recte de lrsquohidrogen del grup NH2 respecte lrsquooxigen del grup fosfat)

COOH

H3N+ C H

CH2

CH2

CH2

NH

C

NH2 NH2

Arginina

+

R

grup NH2 -R- Arg42 (H2A) grup fosfat guanina ndash35

Distagravencia 494AringTipus interaccioacute electrostagravetica

Distagravencia 498AringTipus interaccioacute electrostagravetica

grup fosfat timina 54

grup NH2 -R- Arg77(H2A)

grup NH2 -R- Arg35 (H2A) grup fosfat timina 39

Distagravencia 265Aring

Tipus pont drsquohidrogen (distagravencia ograveptima i orientacioacute en liacutenia recte de lrsquohidrogen del grup NH2 respecte lrsquooxigen del grup fosfat)

COOH

H3N+ C H

CH2

CH2

CH2

NH

C

NH2 NH2

Arginina

+

R

Interaccioacute H2B-DNA

grup NH2 -R- Arg83 (H2B) grup fosfat adenina ndash33

Distagravencia 342AringTipus interaccioacute electrostagravetica

grup OH -R- Thr85 (H2B) grup fosfat guanina ndash34

Distagravencia 300AringTipus pont drsquohidrogen

Treonina

Hidrogen lagravebil del grup alcohol

COOH

H3N+ C H

CH

OH CH3R

Interaccioacute diacutemer H3H4-DNA

Interaccioacute entre N de LYS77 H4 i O2P de A-33

Distagravencia 433Aring

Tipus electroestagravetica

448 Aring

Interaccioacute entre N de LYS115 H3 i O2P de A-33

Distagravencia 507Aring

Tipus electroestagravetica

574 Aring

261 Aring

Interaccioacute entre OH- THR30 H3 i O1P A13 a traveacutes de H2Obull THR - H2O

Distagravencia250 AringTipus pont drsquoH

bull H2O ndash O1P Distagravencia290 AringTipus pont drsquoH

Interaccioacute entre NH3+ de

ARG83 H3 i O1P de G27 Distagravencia 574AringTipus electroestagravetica

Interaccioacute entre OH- THR80 H4 i O1P C28

Distagravencia261Aring

Tipus pont drsquoH25 Aring

29 Aring

275 Aring

420 Aring

278 Aring

Interaccioacute entre NH3+ de

ARG45 H4 i O1P de T7

Distagravencia 510Aring

Tipus electroestagravetica

Interaccioacute OH- de THR118 H3 i O1P de G31

Distagravencia 275Aring

Tipus pont drsquohidrogen

Interaccioacute entre OH- de THR118 H3 NH3

+ ARG45 H4

Distagravencia 278Aring

Tipus pont drsquohidrogen

Interaccioacute entre CH3 de LEU65 H3 i CH3 de T

Distagravencia 414Aring

Tipus hidrofogravebica

414 Aring

Lisina 77 (H4) interaccioacute amb el grup fosfat a una distagravencia de 433Aring

H3-H4DNA

H2A-H2BDNA

Lisina 74 (H2A) tambeacute hauria drsquointeraccionar

Distagravencia 714Aring

No srsquoestableix una interaccioacute aparent

Problema de la literatura O problema de la cristalografia

Hipogravetesi

bull Estudiat en un temps diferent la distagravencia entre la LISINA i el GRUP FOSFAT del DNA permetria la interaccioacute electrostagravetica

Premisa

bull El nucleosoma eacutes un sistema en moviment

bull La cristalografia no ens permet considerar-lo com a tal (ldquofoto estagraveticardquo)

PDB 1P3I Crystallographic Studies Of Nucleosome Core Particles Containing Histone Sin Mutant (resolucioacute 230Aring)

PDB 1P3I

COOH

H3N+ C H

CH2

CH2

CH2

NH3+

Distagravencia 353AringTipus interaccioacute electrostagravetica

R

grup NH3+ Lys1075 grup fosfat adenina 133

Hipogravetesi

bull Estudiat en un temps diferent la distagravencia entre la LISINA i el GRUP FOSFAT del DNA permetria la interaccioacute electrostagravetica

Premisa

bull El nucleosoma eacutes un sistema en moviment

bull La cristalmiddotlografia no ens permet considerar-lo com a tal (ldquofoto estagraveticardquo)

CONCLUSIOacute AL TROBAR UN SEGON PDB A ON SIacute QUE ES MANTEacute LA INTERACCIOacute CONCLUIumlM QUE EacuteS IMPORTANT TAL I COM HAVIacuteEM TROBAT TOT I QUE EN EL NOSTRE MODEL NO HO PUGUEM OBSERVAR

Interaccioacute H3-DNA

Interaccioacute H4-DNA

SHL ndash15

SHL +15

233 Aring

271 Aring

508 Aring

6831 Aring

SHL ndash15

SHL +15

R63 H3 O1P T17J

D24 H4 O1P A-13J

R63 H3

O1P C-14J

D24 H4

O1P T18I

SHL ndash15 SHL +15

Interaccioacute H2B-DNA

Interaccioacute H2A-DNA

Cua C-terminal de H2A

No interaccioacute amb DNA del nucleosoma

Interaccioacute amb H1

Interaccioacute cua N-terminal H2A amb el nucleosoma

Interaccions electroestagravetiques

LYS i ARG amb OP DNA

EVOLUCIOacute DE LES HISTONES

SUPERPOSICIOacuteSTAMP

ClustalW HMMER

STAMP STAMP

LOW SCORES

Alineament STAMP (H4 H2A H2B)

Alinear H3 manualment

STAMP

SUPERPOSICIOacute DE LES HISTONES

H2A At

H2A Dm

H2A Ce

H2A HsH2A Xl

H4 HsH4 Ce

H4 Dm

H4 AtH4 Xl

Mfervidus1

Mfervidus2

H3 CeH3 Hs

H3 XlH3 Dm

H2B At

H2B Hs

H2B Xl

H2B CeH2B Dm

H1 At

H1 CeH1 Dm

H1 Hs

H1 Xl

H5 Ggallus

NUCLEOSOMA PROCARIOTA

bull Mateixa funcioacute a eucariotes i procariotes resoldre el problema de lrsquoempaquetament del DNA

bull Nucleosoma arquea tetragravemer + ~80pb DNAbull 2 tipus drsquohistona amb sequumlegravencia i estructura

conservada bull Formen diacutemers perograve no especiacutefics homo i

heterodiacutemers

bull Histones arquees meacutes petites (nomeacutes histone fold)

CLUSTAL W(160) multiple sequence alignment

1A7W --------------------------MELPIAPIGRIIKDAGAERVSDDARI-TLAKILE 1HTA -------------------------MGELPIAPIGRIIKNAGAERVSDDARI-ALAKVLE 1kx5B SGRGKGGKGLGKGGAKRHRKVLRDNIQGITKPAIRRLARRGGVKRISGLIYEETRGVLKV 1A7W EMGRDIASEAIKLARHAGRKTIKAEDIELAVRRFK---------- 1HTA EMGEEIASEAVKLAKHAGRKTIKAEDIELARKMF-----------1kx5B FLENVIRDAVTYTEHA-KRKT--VTAMDVVYALKRQGRTLYGFGG

No Domain1 Domain2 Sc RMS Len1 Len2 Align NFit Eq Secs I S P(m)

Pair 1 1A7W 1HTA 934 059 68 68 67 67 66 0 8485 10000 736e-46 Pair 2 1A7W 1kx5B 567 152 68 102 68 67 65 0 2462 10000 000037

Pair 3 1HTA 1kx5B 574 131 68 102 68 65 64 0 2969 10000 761e-06

ALINIAMENT ESTRUCTURAL

BIBLIOGRAFIALlibresbull Wolfe A Chromatin (Structure amp Function) Academic Press 2a edicioacute (1995)bull Calladine Understanding DNA Acdameic Pressbull Sinden DNA Structure and Function Academic PressArticlesbull Curt A Davey et al Solvent mediated interactions in the structura of the

nucleosome core particle at 19 Aring resolution J Mol Biol 319 p1097-1113 (2002)

bull Luger et al Crystal structure of the nucleosome core particle at 28 Aring resolution Nature 389 p251-260 (1997)

bull Flaus A Et al Mechanisms for nucleosome mobilisation Biopolymers 68 p463-578 (2003)

bull Richmond T et al The structure of DNA in the nucleosome core Nature 423 p145-150 (2003)

bull Protacio RU et al Effects of Histone Tail Domains on the Rate of Transcriptional Elongation throught a Nucleosome Mol Cell Biol Vol 20 n 23 p8866-8878

Websbull httpwwwciencianetVerArticuloHistonaidArticulo=dsfjuhh7hqjeub9z1f58vkbull httpwwwbiosciohio-stateedu~microbioArchaealhistonesbull httpwwwweb-bookscomMoBioFreeCh3D1htmbull httpwwwbmbpsueducoursesbmb4004_9_active_cromatinpd

Bases de dadesbull SCOPbull PDBbull National Human Genome Research Institute (Histone Sequence Database)

Programesbull STAMPbull ClustalWbull HMMERbull Rasmol

1 Sobre lrsquoestructura del nucleosoma digues quines afirmacions soacuten certes

1) Serveix per resoldre el problema de compactacioacute del DNA

2) Les regions exograveniques del DNA acostumen a estar a les zones linker per aixiacute estar meacutes accesibles als factors de transcripcioacute

3) Les histones srsquouneixen al DNA de forma sequumlegravencia no-depenent

4) Eacutes un sistema molt poc dinagravemic per permetre lrsquoestabilitat dels cromosomas metafagravesics

a 123

b 24

c 13

d 4

e 1234

2 Sobre els components del nucleosoma sabem que

a) Les histones del core estan molt ben conservades mentre que la H1 no

b) El DNA srsquoenrotlla formant 176 voltes al voltant de les histones del nucli que correspon a uns 146pb

c) Les dues anteriors

d) LrsquoH1 estabilitza el nucleosoma i organitza el DNA linker

e) Totes les anteriors

3 Sobre les histones digues quina opcioacute eacutes falsa

a) Soacuten proteiumlnes globulars bagravesiques molt riques en Arg i Lys

b) Les histones desacetilades tenen molt baixa afinitat pel DNA i premetran la transcripcioacute gegravenica

c) Trobem dos tipus drsquohistones totes de baix per molecular

d) Apareixen en lrsquoSCOP com a all alpha protein amb dominis histone fold

e) Srsquoorganitzen en un octagravemer format per un tetragravemer 2(H3-H4) i dos diacutemers (H2A-H2B)

4 En relacioacute a les interaccions entre les histones i el DNA digues quinaes de les seguumlents afirmacions eacutessoacuten falsaes

1) La interaccioacute entre les histones i el DNA es sequumlegravencia depenent

2) Les treonines interaccionen mitjanccedilant ponts drsquohidrogen realitzats amb el grup alcohol de la cadena lateral

3) Les interaccions srsquoestableixen principalment entre residus bagravesics de la hegravelix C-terminal el loop L1 i el loop L2 de les histones i els fosfats del DNA

4) Les interaccions srsquoestableixen principalment entre residus bagravesics de la hegravelix N-terminal el loop L1 i el loop L2 de les histones i els fosfats del DNA

a 1 2 i 3

b 1 i 3

c 2 i 4

d 4

e 1 2 3 i 4

5 En lrsquoestabliment de les interaccions Histona-DNA digues quina de les seguumlents afirmacions eacutes CERTA en relacioacute amb el paper de lrsquoaigua

a Lrsquoaigua facilita les interaccions entre les proteiumlnes i el DNA permetent la interaccioacute per ponts drsquohidrogen entre residus de les histones i del DNA quan aquests estan massa allunyats o mal orientats

b Lrsquoestabliment de ponts drsquohidrogen indirectes suposen una disminucioacute de la estabilitat del sistema

c Les molegravecules dlsquoaigua srsquoordenen al voltant del DNA deixant el core del nucleosoma sense solvatar

d 1 i 2 soacuten certes

e Cap de les anteriors eacutes certa

6 Senyala lales afirmacions INCORRECTAES sobre el nucleosoma

a Les histones core i la histona linker comparteixen un mateix domini estructural anomenat histone fold b El tetragravemer central del nucleosoma estagrave format per 2 histones H3 i 2 histones H4

c El domini histone fold estagrave format per 3 hegravelix alfa i 2 loops (L1 i L2)

d Els monogravemers drsquohistona es capiculen per formar els diacutemers gragravecies a interaccions hidrofogravebiques entre les hegravelix alfa i entre els loops de les histones e Les afirmacions a i d soacuten falses

7 Senyala les afirmacions CORRECTES sobre el nucleosoma

1) La sequumlegravencia drsquoaminoagravecids del domini histone fold de les histones H2A H2B H3 i H4 estagrave menys conservada que la seva estructura i plegament

2) El nucleosoma procariota estagrave format per 2 homo o heterodiacutemers i resol el problema de lrsquoempaquetament del DNA

3) Lrsquoorientacioacute de les cadenes laterals dels aminoagravecids de les histones eacutes variable segons la presegravencia o absegravencia del DNA

4) Les histones H1 soacuten les meacutes conservades evolutivament mentre que les H3 soacuten les que ho estan menys

a) 123 b) 13c) 24 d) 4

e) 1234

8 Tria la resposta correcte

1) Les histones presenten alta homologia de sequumlegravencia i per tant destructura

2) Les interaccions directes per formar el tetragravemer sestableixen entre lH3 dun diacutemer H3-H4 i lH3 de lalatre diacutemer H3-H4lsquo

3) Els dos diacutemers H2AH2B no interaccionen entre ells per formar loctagravemer

4) Els cations divalents juguen un paper fonamental ja que se situen a la regioacute C-terminal de les hegravelix alfa estabilitzant-les

a) 1 i 3 b) 2 i 4 c) 12 i 3 d)123 i 4 e)4

PREGUNTES DrsquoASSAIG NUCLEOSOMA

1- Senyala quina importancia teacute lrsquoaigua en el nucleosoma

En el nucleosoma lrsquoaigua es disposa al voltant del DNA i en lrsquoespai entre que hi ha entre el core drsquohistones i el DNA

En el nucleosoma lrsquoaigua juga un paper fonamental en lrsquoestabliment de les interaccions Histona-DNA ja que permet la interaccionar mitjanccedilant ponts drsquohidrogen de residus que es troben massa allunyats (distagravencia gt 28 Å) o que es troben mal orientats (els ponts drsquohidrogen nomeacutes es donen quan els residus estan disposats en linia recta en lrsquoespai admetent variacions de +- 35ordm) Lrsquoefecte principal que faragrave aixograve eacutes que permetragrave que la interaccioacute entre les histones i el DNA sigui sequumlegravencia independent (tot i que aixograve tambeacute es veu afavorit per altres coses) ja que permetragrave que aquesta no depengui dels residus concrets que hi hagi al DNA ni de la seva disposicioacute perquegrave podrem establir interaccions mitjanccedilant una o meacutes molegravecules drsquoaigua per tal drsquointeraccionar amb el DNA

2 Indica quina eacutes lrsquoestructura drsquoun octagravemer i digues quines proteiumlnes interaccionen entre elles per formar-lo

Lrsquooctagravemer estagrave format per dues cogravepies de cada una de les 4 histones core Es formen 2 heterodiacutemers H2A-H2B i dos heterodiacutemers H3-H4 gragravecies a interaccions hidrofogravebiques entre les hegravelix α2 i ponts H entre aa dels loops Les histones dels diacutemers interaccionen de manera capiculadaEls dos diacutemers H3-H4 srsquouneixen fortament als turns centrals del DNA formant el tetragravemer central Els altres dos diacutemers H2A-H2B interaccionen amb el tetragravemer per formar lrsquooctagravemer drsquohistones del nucleosoma El tetragravemer estagrave format per la unioacute dels 2 diacutemers H3-H4 formant una estructura del tipus 4-hegravelix-bundle Les uacuteniques histones que interaccionen directament soacuten H3-H3rsquo (les H4 queden als extrems del tetragravemer) Les interaccions que srsquoestableixen soacuten ponts H i interaccions hidrofogravebiquesLrsquooctagravemer es forma per la unioacute dels dos diacutemers H2A-H2B al tetragravemer Interaccioacute directa entre H4 i H2B mitjanccedilant ponts H i un cluster hidrofogravebic (aquest estagrave format per 3 Tyr que no interaccionen a traveacutes dels seus oxiacutegens sinoacute dels anells) Tambeacute es forma una estructura del tipus 4-hegravelix-bundleA meacutes tambeacute srsquoestableixen interaccions entre els dos diacutemers H2A-H2B

FI DE LA PRESENTACIOacutersquo

• Slide 1
• Slide 2
• CARACTERIacuteSTIQUES DEL NUCLEOSOMA
• El DNA al nucleosoma
• LOCALITZACIOacute DEL NUCLEOSOMA
• ESTRUCTURA DEL NUCLEOSOMA
• Slide 7
• Slide 8
• DINAgraveMICA DEL NUCLEOSOMA
• Slide 10
• Slide 11
• HISTONES
• CLASSIFICACIOacute SCOP
• TIPUS DrsquoHISTONES
• HISTONE FOLD
• 1KX5
• DOMINI HISTONE FOLD
• Slide 18
• Slide 19
• Slide 20
• Slide 21
• Slide 22
• Slide 23
• Slide 24
• INTERACCIONS AL NUCLEOSOMA
• TIPUS DrsquoINTERACCIONS
• TIPUS DrsquoINTERACCIONS
• INTERACCIONS HISTONA-HISTONA
• Slide 29
• Octagravemer drsquohistones (core nucleosomal)
• Slide 31
• Slide 32
• H3 i H4 interaccionen via histone fold formant un heterodiacutemer
• H2A i H2B interaccionen via histone fold formant un heterodiacutemer
• 1 INTERACCIONS HIDROFOgraveBIQUES
• Slide 36
• 3 ALTRES INTERACCIONS SECUNDAgraveRIES
• Per quegrave es formen aquests heterodiacutemers i no uns altres o homodiacutemers
• Slide 39
• Tetragravemer H3-H4H3rsquo-H4rsquo
• Slide 41
• 1 Ponts H entre H3-H3rsquo
• 2 Interaccions hidrofogravebiques entre H3-H3rsquo
• Slide 44
• Slide 45
• Tetragravemer-diacutemer interaccions H4-H2B
• Cluster hidrofogravebic
• Diacutemer-diacutemer interaccions H2A-H2BH2Arsquo
• Slide 49
• INTERACCIOacute AMB IONS
• INTERACCIONS HISTONA-DNA
• Slide 52
• IMPORTAgraveNCIA DE LrsquoAIGUA
• INTERACCIOacute PER PONTS DrsquoH
• Slide 55
• Slide 56
• Slide 57
• Slide 58
• Interaccioacute diacutemer H2AH2B -DNA
• Slide 60
• Slide 61
• Slide 62
• Slide 63
• Slide 64
• Interaccioacute H2B-DNA
• Slide 66
• Slide 67
• Interaccioacute diacutemer H3H4-DNA
• Slide 69
• Slide 70
• Slide 71
• Slide 72
• Slide 73
• Slide 74
• Slide 75
• Slide 76
• Slide 77
• Slide 78
• Slide 79
• Interaccioacute H3-DNA
• Slide 81
• Interaccioacute H4-DNA
• Slide 83
• Slide 84
• Slide 85
• Slide 86
• Slide 87
• Interaccioacute H2A-DNA
• Slide 89
• EVOLUCIOacute DE LES HISTONES
• SUPERPOSICIOacute
• Slide 92
• Slide 93
• Slide 94
• SUPERPOSICIOacute DE LES HISTONES
• Slide 96
• NUCLEOSOMA PROCARIOTA
• ALINIAMENT ESTRUCTURAL
• BIBLIOGRAFIA
• Slide 100
• Slide 102
• Slide 103
• Slide 104
• Slide 105
• Slide 106
• Slide 107
• Slide 108
• Slide 109
• FI DE LA PRESENTACIOacute

bull Anagravelisis biofiacutesics cross-linking i modelatge Anagravelisis biofiacutesics cross-linking i modelatge molecularmolecular tetragravemer H3-H4 teacute paper central en lrsquoorganitzacioacute del nucleosoma ja que srsquouneixen fortament als turns centrals del DNA H2A-H2B interaccionen amb les dues cares del tetragravemer i llavors amb DNA

bull CristalmiddotlografiaCristalmiddotlografia histones core interaccionen entre elles de manera selectiva

Extrem N-term teacute paper important en interaccioacute prot-prot de fora nucleosoma

bull H1 interacciona amb H2

Octagravemer drsquohistones (core nucleosomal)

H3-H4

H3rsquo-H4rsquo

H2A-H2B

H2Arsquo-H2Brsquo

Tetragravemer

Diacutemer

Diacutemer

Octagravemer

ELS DIacuteMERSH2A-H2B

H3-H4

TIPUS DrsquoINTERACCIONS

1 Entre les hegravelix α 2 interaccions hidrofogravebiques

2 Entre els loops ponts drsquohidrogen

3 Altres interaccions

H3 i H4 interaccionen via histone fold formant un

heterodiacutemer

H4

H3

H2A i H2B interaccionen via histone fold formant un

heterodiacutemer

H2B

H2A

1 INTERACCIONS HIDROFOgraveBIQUES

H2A leu51 val54 leu55 leu58 thr59 ile62 leu63

H2B ala71 ile70 phe67 val66 val63 phe62 met59

H2A

H2B

2 INTERACCIONS PONT H entre L1 drsquouna histona i L2 de lrsquoaltra

L2

L1

L1

L2

H2B

H2A

Ser52

Ile78348Aring

3 ALTRES INTERACCIONS SECUNDAgraveRIES

H3-H4 H2A-H2B

Ile62

Ile29 Tyr39

Per quegrave es formen aquests heterodiacutemers i no uns altres o homodiacutemers

bull Empaquetament complementarindash diferegravencies en la

interaccioacute de hegravelix αndash diferegravencies de les seves

extensions N-terminals ndash diferegravencies dels loops L1-

L2

EL TETRAgraveMER

Tetragravemer H3-H4H3rsquo-H4rsquo

H4rsquoH4

H3 H3rsquo

TIPUS DrsquoINTERACCIONS

bull Les interaccions entre els dos diacutemers H3-H4 per formar el tetragravemer es formen entre les histones H3-H3rsquo mitjanccedilant un 4-hegravelix bundle

bull Interaccions1 Ponts H2 Hidrofogravebiques

1 Ponts H entre H3-H3rsquo

His133

His133

Asp123

Asp123

2 Interaccions hidrofogravebiques entre H3-H3rsquo

Residus hidrofogravebics

LrsquoOCTAgraveMER INTERACCIONS

TETRAgraveMERS-DIacuteMERS

Interaccioacute entre diacutemers H2A-H2BH4-H3

H2A-H2B

H3-H4

H2B

H4

Tetragravemer-diacutemer interaccions H4-H2B

H2B H4

Cluster hidrofogravebic

Ponts H

H2B

H4

Glu90

His75

Glu73Arg92

H2B

H4

Tyr80 Tyr72

Tyr88

Diacutemer-diacutemer interaccions H2A-H2BH2Arsquo

Asn38

His79

Glu41

32 Aring 28 Aring

bull Es formen interaccions mitjanccedilant els dominis histone-fold per formar els diacutemers

bull Es formen 3 4-hegravelix-bundlendash 1 associacioacute H3rsquo-H3 per formar tetragravemer

bull Ponts H bull Enllaccedilos hidrofogravebics

ndash 2 associacions H2B-H4 per formar octagravemer bull Ponts H bull Cluster hidrofogravebic

RESUM

INTERACCIOacute AMB IONS

bull Gran importagravencia dels cations divalents

bull Llocs drsquounioacute especiacutefics a ions com el Mg2+ Na+Mn2+ i el Cl-

bull Poden coordinar-se amb molegravecules drsquoaigua

INTERACCIONS HISTONA-DNA

INTERACCIONS HISTONA-DNA

bull Les interaccions histona-DNA es donen en aquelles regions en que el solc menor queda encarat a la part interior (SHL)

bull Impliquen principalmentndash LYS i ARG de les histones ndash Fosfats del DNA

INDEPENDEgraveNCIA DE LA SEQUumlEgraveNCIA DE DNA

bull Els residus implicats en les interaccions formen part majoritagraveriament dels loops L1 i L2 la hegravelix N-terminal i la cua N-termianl de les histones

IMPORTAgraveNCIA DE LrsquoAIGUAHIDRATACIOacute

bull Paper clau en lrsquoestabliment de les interaccions histona-DNA Lrsquoaigua es troba andash Solc menor del DNA (ldquoespines de hidratacioacuterdquo)ndash Grups fosfat del DNAndash Entre histones i DNA ndashdistagravencia lt35Aringndash

bull Serveixen drsquoenllaccedil per formar els ponts drsquohidrogen entre histona i DNA

bull Gran importagravencia en la dinagravemica i estabilitat del nucleosoma Permet interaccioacute sequumlegravencia-independent

INTERACCIOacute PER PONTS DrsquoH

INTERACCIOacute DIRECTEbull 116 ponts drsquohidrogen directes histona-DNA

INTERACCIOacute INDIRECTEbull 121 molegravecules drsquoH2O intervenen en les

interaccions histona-DNAndash 358 interaccions per ponts drsquohidrogen (3 per

molegravecula)bull actuaragrave tant de donador com drsquoacceptor de

ponts drsquohidrogen bull actuaran drsquoaiguumles drsquoassistegravencia o aiguumles

facilitadores

AUGMENT DE LrsquoENTROPIA DEL SISTEMA

Interaccions directes involucrades principalment les ARG i LYS per cagraverrega positiva que presenten

Pont drsquohidrogen establert en una distagravencia de 287Aring

Exemple

Arg36 (H4) + grup fosfat del DNA

Lys122 (H3) grup fosfat DNA

Distagravencia 678Aring

No eacutes possible establir un pont drsquohidrogen directe

SOLUCIOacute H2O

facilitadora

Interaccions indirectes

H2O 2762 facilita la formacioacute del pont drsquohidrogen entre la lisina 122 de la H3 i el grup fosfat del DNA

Per dues molegravecules que hi intervenen (DNA i histona) srsquoalliberen dues molegravecules drsquoaigua

Per alliberar les mateixes dues molegravecules drsquoaigua cal la participacioacute de tres grups (DNA histona i molegravecula drsquoaigua fent de pont)

Interaccioacute diacutemer H2AH2B -DNA

Interaccioacute H2A-DNA

grup NH2 -R- Arg35 (H2A) grup fosfat timina 39

Distagravencia 265Aring

Tipus pont drsquohidrogen (distagravencia ograveptima i orientacioacute en liacutenia recte de lrsquohidrogen del grup NH2 respecte lrsquooxigen del grup fosfat)

COOH

H3N+ C H

CH2

CH2

CH2

NH

C

NH2 NH2

Arginina

+

R

grup NH2 -R- Arg42 (H2A) grup fosfat guanina ndash35

Distagravencia 494AringTipus interaccioacute electrostagravetica

Distagravencia 498AringTipus interaccioacute electrostagravetica

grup fosfat timina 54

grup NH2 -R- Arg77(H2A)

grup NH2 -R- Arg35 (H2A) grup fosfat timina 39

Distagravencia 265Aring

Tipus pont drsquohidrogen (distagravencia ograveptima i orientacioacute en liacutenia recte de lrsquohidrogen del grup NH2 respecte lrsquooxigen del grup fosfat)

COOH

H3N+ C H

CH2

CH2

CH2

NH

C

NH2 NH2

Arginina

+

R

Interaccioacute H2B-DNA

grup NH2 -R- Arg83 (H2B) grup fosfat adenina ndash33

Distagravencia 342AringTipus interaccioacute electrostagravetica

grup OH -R- Thr85 (H2B) grup fosfat guanina ndash34

Distagravencia 300AringTipus pont drsquohidrogen

Treonina

Hidrogen lagravebil del grup alcohol

COOH

H3N+ C H

CH

OH CH3R

Interaccioacute diacutemer H3H4-DNA

Interaccioacute entre N de LYS77 H4 i O2P de A-33

Distagravencia 433Aring

Tipus electroestagravetica

448 Aring

Interaccioacute entre N de LYS115 H3 i O2P de A-33

Distagravencia 507Aring

Tipus electroestagravetica

574 Aring

261 Aring

Interaccioacute entre OH- THR30 H3 i O1P A13 a traveacutes de H2Obull THR - H2O

Distagravencia250 AringTipus pont drsquoH

bull H2O ndash O1P Distagravencia290 AringTipus pont drsquoH

Interaccioacute entre NH3+ de

ARG83 H3 i O1P de G27 Distagravencia 574AringTipus electroestagravetica

Interaccioacute entre OH- THR80 H4 i O1P C28

Distagravencia261Aring

Tipus pont drsquoH25 Aring

29 Aring

275 Aring

420 Aring

278 Aring

Interaccioacute entre NH3+ de

ARG45 H4 i O1P de T7

Distagravencia 510Aring

Tipus electroestagravetica

Interaccioacute OH- de THR118 H3 i O1P de G31

Distagravencia 275Aring

Tipus pont drsquohidrogen

Interaccioacute entre OH- de THR118 H3 NH3

+ ARG45 H4

Distagravencia 278Aring

Tipus pont drsquohidrogen

Interaccioacute entre CH3 de LEU65 H3 i CH3 de T

Distagravencia 414Aring

Tipus hidrofogravebica

414 Aring

Lisina 77 (H4) interaccioacute amb el grup fosfat a una distagravencia de 433Aring

H3-H4DNA

H2A-H2BDNA

Lisina 74 (H2A) tambeacute hauria drsquointeraccionar

Distagravencia 714Aring

No srsquoestableix una interaccioacute aparent

Problema de la literatura O problema de la cristalografia

Hipogravetesi

bull Estudiat en un temps diferent la distagravencia entre la LISINA i el GRUP FOSFAT del DNA permetria la interaccioacute electrostagravetica

Premisa

bull El nucleosoma eacutes un sistema en moviment

bull La cristalografia no ens permet considerar-lo com a tal (ldquofoto estagraveticardquo)

PDB 1P3I Crystallographic Studies Of Nucleosome Core Particles Containing Histone Sin Mutant (resolucioacute 230Aring)

PDB 1P3I

COOH

H3N+ C H

CH2

CH2

CH2

NH3+

Distagravencia 353AringTipus interaccioacute electrostagravetica

R

grup NH3+ Lys1075 grup fosfat adenina 133

Hipogravetesi

bull Estudiat en un temps diferent la distagravencia entre la LISINA i el GRUP FOSFAT del DNA permetria la interaccioacute electrostagravetica

Premisa

bull El nucleosoma eacutes un sistema en moviment

bull La cristalmiddotlografia no ens permet considerar-lo com a tal (ldquofoto estagraveticardquo)

CONCLUSIOacute AL TROBAR UN SEGON PDB A ON SIacute QUE ES MANTEacute LA INTERACCIOacute CONCLUIumlM QUE EacuteS IMPORTANT TAL I COM HAVIacuteEM TROBAT TOT I QUE EN EL NOSTRE MODEL NO HO PUGUEM OBSERVAR

Interaccioacute H3-DNA

Interaccioacute H4-DNA

SHL ndash15

SHL +15

233 Aring

271 Aring

508 Aring

6831 Aring

SHL ndash15

SHL +15

R63 H3 O1P T17J

D24 H4 O1P A-13J

R63 H3

O1P C-14J

D24 H4

O1P T18I

SHL ndash15 SHL +15

Interaccioacute H2B-DNA

Interaccioacute H2A-DNA

Cua C-terminal de H2A

No interaccioacute amb DNA del nucleosoma

Interaccioacute amb H1

Interaccioacute cua N-terminal H2A amb el nucleosoma

Interaccions electroestagravetiques

LYS i ARG amb OP DNA

EVOLUCIOacute DE LES HISTONES

SUPERPOSICIOacuteSTAMP

ClustalW HMMER

STAMP STAMP

LOW SCORES

Alineament STAMP (H4 H2A H2B)

Alinear H3 manualment

STAMP

SUPERPOSICIOacute DE LES HISTONES

H2A At

H2A Dm

H2A Ce

H2A HsH2A Xl

H4 HsH4 Ce

H4 Dm

H4 AtH4 Xl

Mfervidus1

Mfervidus2

H3 CeH3 Hs

H3 XlH3 Dm

H2B At

H2B Hs

H2B Xl

H2B CeH2B Dm

H1 At

H1 CeH1 Dm

H1 Hs

H1 Xl

H5 Ggallus

NUCLEOSOMA PROCARIOTA

bull Mateixa funcioacute a eucariotes i procariotes resoldre el problema de lrsquoempaquetament del DNA

bull Nucleosoma arquea tetragravemer + ~80pb DNAbull 2 tipus drsquohistona amb sequumlegravencia i estructura

conservada bull Formen diacutemers perograve no especiacutefics homo i

heterodiacutemers

bull Histones arquees meacutes petites (nomeacutes histone fold)

CLUSTAL W(160) multiple sequence alignment

1A7W --------------------------MELPIAPIGRIIKDAGAERVSDDARI-TLAKILE 1HTA -------------------------MGELPIAPIGRIIKNAGAERVSDDARI-ALAKVLE 1kx5B SGRGKGGKGLGKGGAKRHRKVLRDNIQGITKPAIRRLARRGGVKRISGLIYEETRGVLKV 1A7W EMGRDIASEAIKLARHAGRKTIKAEDIELAVRRFK---------- 1HTA EMGEEIASEAVKLAKHAGRKTIKAEDIELARKMF-----------1kx5B FLENVIRDAVTYTEHA-KRKT--VTAMDVVYALKRQGRTLYGFGG

No Domain1 Domain2 Sc RMS Len1 Len2 Align NFit Eq Secs I S P(m)

Pair 1 1A7W 1HTA 934 059 68 68 67 67 66 0 8485 10000 736e-46 Pair 2 1A7W 1kx5B 567 152 68 102 68 67 65 0 2462 10000 000037

Pair 3 1HTA 1kx5B 574 131 68 102 68 65 64 0 2969 10000 761e-06

ALINIAMENT ESTRUCTURAL

BIBLIOGRAFIALlibresbull Wolfe A Chromatin (Structure amp Function) Academic Press 2a edicioacute (1995)bull Calladine Understanding DNA Acdameic Pressbull Sinden DNA Structure and Function Academic PressArticlesbull Curt A Davey et al Solvent mediated interactions in the structura of the

nucleosome core particle at 19 Aring resolution J Mol Biol 319 p1097-1113 (2002)

bull Luger et al Crystal structure of the nucleosome core particle at 28 Aring resolution Nature 389 p251-260 (1997)

bull Flaus A Et al Mechanisms for nucleosome mobilisation Biopolymers 68 p463-578 (2003)

bull Richmond T et al The structure of DNA in the nucleosome core Nature 423 p145-150 (2003)

bull Protacio RU et al Effects of Histone Tail Domains on the Rate of Transcriptional Elongation throught a Nucleosome Mol Cell Biol Vol 20 n 23 p8866-8878

Websbull httpwwwciencianetVerArticuloHistonaidArticulo=dsfjuhh7hqjeub9z1f58vkbull httpwwwbiosciohio-stateedu~microbioArchaealhistonesbull httpwwwweb-bookscomMoBioFreeCh3D1htmbull httpwwwbmbpsueducoursesbmb4004_9_active_cromatinpd

Bases de dadesbull SCOPbull PDBbull National Human Genome Research Institute (Histone Sequence Database)

Programesbull STAMPbull ClustalWbull HMMERbull Rasmol

1 Sobre lrsquoestructura del nucleosoma digues quines afirmacions soacuten certes

1) Serveix per resoldre el problema de compactacioacute del DNA

2) Les regions exograveniques del DNA acostumen a estar a les zones linker per aixiacute estar meacutes accesibles als factors de transcripcioacute

3) Les histones srsquouneixen al DNA de forma sequumlegravencia no-depenent

4) Eacutes un sistema molt poc dinagravemic per permetre lrsquoestabilitat dels cromosomas metafagravesics

a 123

b 24

c 13

d 4

e 1234

2 Sobre els components del nucleosoma sabem que

a) Les histones del core estan molt ben conservades mentre que la H1 no

b) El DNA srsquoenrotlla formant 176 voltes al voltant de les histones del nucli que correspon a uns 146pb

c) Les dues anteriors

d) LrsquoH1 estabilitza el nucleosoma i organitza el DNA linker

e) Totes les anteriors

3 Sobre les histones digues quina opcioacute eacutes falsa

a) Soacuten proteiumlnes globulars bagravesiques molt riques en Arg i Lys

b) Les histones desacetilades tenen molt baixa afinitat pel DNA i premetran la transcripcioacute gegravenica

c) Trobem dos tipus drsquohistones totes de baix per molecular

d) Apareixen en lrsquoSCOP com a all alpha protein amb dominis histone fold

e) Srsquoorganitzen en un octagravemer format per un tetragravemer 2(H3-H4) i dos diacutemers (H2A-H2B)

4 En relacioacute a les interaccions entre les histones i el DNA digues quinaes de les seguumlents afirmacions eacutessoacuten falsaes

1) La interaccioacute entre les histones i el DNA es sequumlegravencia depenent

2) Les treonines interaccionen mitjanccedilant ponts drsquohidrogen realitzats amb el grup alcohol de la cadena lateral

3) Les interaccions srsquoestableixen principalment entre residus bagravesics de la hegravelix C-terminal el loop L1 i el loop L2 de les histones i els fosfats del DNA

4) Les interaccions srsquoestableixen principalment entre residus bagravesics de la hegravelix N-terminal el loop L1 i el loop L2 de les histones i els fosfats del DNA

a 1 2 i 3

b 1 i 3

c 2 i 4

d 4

e 1 2 3 i 4

5 En lrsquoestabliment de les interaccions Histona-DNA digues quina de les seguumlents afirmacions eacutes CERTA en relacioacute amb el paper de lrsquoaigua

a Lrsquoaigua facilita les interaccions entre les proteiumlnes i el DNA permetent la interaccioacute per ponts drsquohidrogen entre residus de les histones i del DNA quan aquests estan massa allunyats o mal orientats

b Lrsquoestabliment de ponts drsquohidrogen indirectes suposen una disminucioacute de la estabilitat del sistema

c Les molegravecules dlsquoaigua srsquoordenen al voltant del DNA deixant el core del nucleosoma sense solvatar

d 1 i 2 soacuten certes

e Cap de les anteriors eacutes certa

6 Senyala lales afirmacions INCORRECTAES sobre el nucleosoma

a Les histones core i la histona linker comparteixen un mateix domini estructural anomenat histone fold b El tetragravemer central del nucleosoma estagrave format per 2 histones H3 i 2 histones H4

c El domini histone fold estagrave format per 3 hegravelix alfa i 2 loops (L1 i L2)

d Els monogravemers drsquohistona es capiculen per formar els diacutemers gragravecies a interaccions hidrofogravebiques entre les hegravelix alfa i entre els loops de les histones e Les afirmacions a i d soacuten falses

7 Senyala les afirmacions CORRECTES sobre el nucleosoma

1) La sequumlegravencia drsquoaminoagravecids del domini histone fold de les histones H2A H2B H3 i H4 estagrave menys conservada que la seva estructura i plegament

2) El nucleosoma procariota estagrave format per 2 homo o heterodiacutemers i resol el problema de lrsquoempaquetament del DNA

3) Lrsquoorientacioacute de les cadenes laterals dels aminoagravecids de les histones eacutes variable segons la presegravencia o absegravencia del DNA

4) Les histones H1 soacuten les meacutes conservades evolutivament mentre que les H3 soacuten les que ho estan menys

a) 123 b) 13c) 24 d) 4

e) 1234

8 Tria la resposta correcte

1) Les histones presenten alta homologia de sequumlegravencia i per tant destructura

2) Les interaccions directes per formar el tetragravemer sestableixen entre lH3 dun diacutemer H3-H4 i lH3 de lalatre diacutemer H3-H4lsquo

3) Els dos diacutemers H2AH2B no interaccionen entre ells per formar loctagravemer

4) Els cations divalents juguen un paper fonamental ja que se situen a la regioacute C-terminal de les hegravelix alfa estabilitzant-les

a) 1 i 3 b) 2 i 4 c) 12 i 3 d)123 i 4 e)4

PREGUNTES DrsquoASSAIG NUCLEOSOMA

1- Senyala quina importancia teacute lrsquoaigua en el nucleosoma

En el nucleosoma lrsquoaigua es disposa al voltant del DNA i en lrsquoespai entre que hi ha entre el core drsquohistones i el DNA

En el nucleosoma lrsquoaigua juga un paper fonamental en lrsquoestabliment de les interaccions Histona-DNA ja que permet la interaccionar mitjanccedilant ponts drsquohidrogen de residus que es troben massa allunyats (distagravencia gt 28 Å) o que es troben mal orientats (els ponts drsquohidrogen nomeacutes es donen quan els residus estan disposats en linia recta en lrsquoespai admetent variacions de +- 35ordm) Lrsquoefecte principal que faragrave aixograve eacutes que permetragrave que la interaccioacute entre les histones i el DNA sigui sequumlegravencia independent (tot i que aixograve tambeacute es veu afavorit per altres coses) ja que permetragrave que aquesta no depengui dels residus concrets que hi hagi al DNA ni de la seva disposicioacute perquegrave podrem establir interaccions mitjanccedilant una o meacutes molegravecules drsquoaigua per tal drsquointeraccionar amb el DNA

2 Indica quina eacutes lrsquoestructura drsquoun octagravemer i digues quines proteiumlnes interaccionen entre elles per formar-lo

Lrsquooctagravemer estagrave format per dues cogravepies de cada una de les 4 histones core Es formen 2 heterodiacutemers H2A-H2B i dos heterodiacutemers H3-H4 gragravecies a interaccions hidrofogravebiques entre les hegravelix α2 i ponts H entre aa dels loops Les histones dels diacutemers interaccionen de manera capiculadaEls dos diacutemers H3-H4 srsquouneixen fortament als turns centrals del DNA formant el tetragravemer central Els altres dos diacutemers H2A-H2B interaccionen amb el tetragravemer per formar lrsquooctagravemer drsquohistones del nucleosoma El tetragravemer estagrave format per la unioacute dels 2 diacutemers H3-H4 formant una estructura del tipus 4-hegravelix-bundle Les uacuteniques histones que interaccionen directament soacuten H3-H3rsquo (les H4 queden als extrems del tetragravemer) Les interaccions que srsquoestableixen soacuten ponts H i interaccions hidrofogravebiquesLrsquooctagravemer es forma per la unioacute dels dos diacutemers H2A-H2B al tetragravemer Interaccioacute directa entre H4 i H2B mitjanccedilant ponts H i un cluster hidrofogravebic (aquest estagrave format per 3 Tyr que no interaccionen a traveacutes dels seus oxiacutegens sinoacute dels anells) Tambeacute es forma una estructura del tipus 4-hegravelix-bundleA meacutes tambeacute srsquoestableixen interaccions entre els dos diacutemers H2A-H2B

FI DE LA PRESENTACIOacutersquo

• Slide 1
• Slide 2
• CARACTERIacuteSTIQUES DEL NUCLEOSOMA
• El DNA al nucleosoma
• LOCALITZACIOacute DEL NUCLEOSOMA
• ESTRUCTURA DEL NUCLEOSOMA
• Slide 7
• Slide 8
• DINAgraveMICA DEL NUCLEOSOMA
• Slide 10
• Slide 11
• HISTONES
• CLASSIFICACIOacute SCOP
• TIPUS DrsquoHISTONES
• HISTONE FOLD
• 1KX5
• DOMINI HISTONE FOLD
• Slide 18
• Slide 19
• Slide 20
• Slide 21
• Slide 22
• Slide 23
• Slide 24
• INTERACCIONS AL NUCLEOSOMA
• TIPUS DrsquoINTERACCIONS
• TIPUS DrsquoINTERACCIONS
• INTERACCIONS HISTONA-HISTONA
• Slide 29
• Octagravemer drsquohistones (core nucleosomal)
• Slide 31
• Slide 32
• H3 i H4 interaccionen via histone fold formant un heterodiacutemer
• H2A i H2B interaccionen via histone fold formant un heterodiacutemer
• 1 INTERACCIONS HIDROFOgraveBIQUES
• Slide 36
• 3 ALTRES INTERACCIONS SECUNDAgraveRIES
• Per quegrave es formen aquests heterodiacutemers i no uns altres o homodiacutemers
• Slide 39
• Tetragravemer H3-H4H3rsquo-H4rsquo
• Slide 41
• 1 Ponts H entre H3-H3rsquo
• 2 Interaccions hidrofogravebiques entre H3-H3rsquo
• Slide 44
• Slide 45
• Tetragravemer-diacutemer interaccions H4-H2B
• Cluster hidrofogravebic
• Diacutemer-diacutemer interaccions H2A-H2BH2Arsquo
• Slide 49
• INTERACCIOacute AMB IONS
• INTERACCIONS HISTONA-DNA
• Slide 52
• IMPORTAgraveNCIA DE LrsquoAIGUA
• INTERACCIOacute PER PONTS DrsquoH
• Slide 55
• Slide 56
• Slide 57
• Slide 58
• Interaccioacute diacutemer H2AH2B -DNA
• Slide 60
• Slide 61
• Slide 62
• Slide 63
• Slide 64
• Interaccioacute H2B-DNA
• Slide 66
• Slide 67
• Interaccioacute diacutemer H3H4-DNA
• Slide 69
• Slide 70
• Slide 71
• Slide 72
• Slide 73
• Slide 74
• Slide 75
• Slide 76
• Slide 77
• Slide 78
• Slide 79
• Interaccioacute H3-DNA
• Slide 81
• Interaccioacute H4-DNA
• Slide 83
• Slide 84
• Slide 85
• Slide 86
• Slide 87
• Interaccioacute H2A-DNA
• Slide 89
• EVOLUCIOacute DE LES HISTONES
• SUPERPOSICIOacute
• Slide 92
• Slide 93
• Slide 94
• SUPERPOSICIOacute DE LES HISTONES
• Slide 96
• NUCLEOSOMA PROCARIOTA
• ALINIAMENT ESTRUCTURAL
• BIBLIOGRAFIA
• Slide 100
• Slide 102
• Slide 103
• Slide 104
• Slide 105
• Slide 106
• Slide 107
• Slide 108
• Slide 109
• FI DE LA PRESENTACIOacute

Octagravemer drsquohistones (core nucleosomal)

H3-H4

H3rsquo-H4rsquo

H2A-H2B

H2Arsquo-H2Brsquo

Tetragravemer

Diacutemer

Diacutemer

Octagravemer

ELS DIacuteMERSH2A-H2B

H3-H4

TIPUS DrsquoINTERACCIONS

1 Entre les hegravelix α 2 interaccions hidrofogravebiques

2 Entre els loops ponts drsquohidrogen

3 Altres interaccions

H3 i H4 interaccionen via histone fold formant un

heterodiacutemer

H4

H3

H2A i H2B interaccionen via histone fold formant un

heterodiacutemer

H2B

H2A

1 INTERACCIONS HIDROFOgraveBIQUES

H2A leu51 val54 leu55 leu58 thr59 ile62 leu63

H2B ala71 ile70 phe67 val66 val63 phe62 met59

H2A

H2B

2 INTERACCIONS PONT H entre L1 drsquouna histona i L2 de lrsquoaltra

L2

L1

L1

L2

H2B

H2A

Ser52

Ile78348Aring

3 ALTRES INTERACCIONS SECUNDAgraveRIES

H3-H4 H2A-H2B

Ile62

Ile29 Tyr39

Per quegrave es formen aquests heterodiacutemers i no uns altres o homodiacutemers

bull Empaquetament complementarindash diferegravencies en la

interaccioacute de hegravelix αndash diferegravencies de les seves

extensions N-terminals ndash diferegravencies dels loops L1-

L2

EL TETRAgraveMER

Tetragravemer H3-H4H3rsquo-H4rsquo

H4rsquoH4

H3 H3rsquo

TIPUS DrsquoINTERACCIONS

bull Les interaccions entre els dos diacutemers H3-H4 per formar el tetragravemer es formen entre les histones H3-H3rsquo mitjanccedilant un 4-hegravelix bundle

bull Interaccions1 Ponts H2 Hidrofogravebiques

1 Ponts H entre H3-H3rsquo

His133

His133

Asp123

Asp123

2 Interaccions hidrofogravebiques entre H3-H3rsquo

Residus hidrofogravebics

LrsquoOCTAgraveMER INTERACCIONS

TETRAgraveMERS-DIacuteMERS

Interaccioacute entre diacutemers H2A-H2BH4-H3

H2A-H2B

H3-H4

H2B

H4

Tetragravemer-diacutemer interaccions H4-H2B

H2B H4

Cluster hidrofogravebic

Ponts H

H2B

H4

Glu90

His75

Glu73Arg92

H2B

H4

Tyr80 Tyr72

Tyr88

Diacutemer-diacutemer interaccions H2A-H2BH2Arsquo

Asn38

His79

Glu41

32 Aring 28 Aring

bull Es formen interaccions mitjanccedilant els dominis histone-fold per formar els diacutemers

bull Es formen 3 4-hegravelix-bundlendash 1 associacioacute H3rsquo-H3 per formar tetragravemer

bull Ponts H bull Enllaccedilos hidrofogravebics

ndash 2 associacions H2B-H4 per formar octagravemer bull Ponts H bull Cluster hidrofogravebic

RESUM

INTERACCIOacute AMB IONS

bull Gran importagravencia dels cations divalents

bull Llocs drsquounioacute especiacutefics a ions com el Mg2+ Na+Mn2+ i el Cl-

bull Poden coordinar-se amb molegravecules drsquoaigua

INTERACCIONS HISTONA-DNA

INTERACCIONS HISTONA-DNA

bull Les interaccions histona-DNA es donen en aquelles regions en que el solc menor queda encarat a la part interior (SHL)

bull Impliquen principalmentndash LYS i ARG de les histones ndash Fosfats del DNA

INDEPENDEgraveNCIA DE LA SEQUumlEgraveNCIA DE DNA

bull Els residus implicats en les interaccions formen part majoritagraveriament dels loops L1 i L2 la hegravelix N-terminal i la cua N-termianl de les histones

IMPORTAgraveNCIA DE LrsquoAIGUAHIDRATACIOacute

bull Paper clau en lrsquoestabliment de les interaccions histona-DNA Lrsquoaigua es troba andash Solc menor del DNA (ldquoespines de hidratacioacuterdquo)ndash Grups fosfat del DNAndash Entre histones i DNA ndashdistagravencia lt35Aringndash

bull Serveixen drsquoenllaccedil per formar els ponts drsquohidrogen entre histona i DNA

bull Gran importagravencia en la dinagravemica i estabilitat del nucleosoma Permet interaccioacute sequumlegravencia-independent

INTERACCIOacute PER PONTS DrsquoH

INTERACCIOacute DIRECTEbull 116 ponts drsquohidrogen directes histona-DNA

INTERACCIOacute INDIRECTEbull 121 molegravecules drsquoH2O intervenen en les

interaccions histona-DNAndash 358 interaccions per ponts drsquohidrogen (3 per

molegravecula)bull actuaragrave tant de donador com drsquoacceptor de

ponts drsquohidrogen bull actuaran drsquoaiguumles drsquoassistegravencia o aiguumles

facilitadores

AUGMENT DE LrsquoENTROPIA DEL SISTEMA

Interaccions directes involucrades principalment les ARG i LYS per cagraverrega positiva que presenten

Pont drsquohidrogen establert en una distagravencia de 287Aring

Exemple

Arg36 (H4) + grup fosfat del DNA

Lys122 (H3) grup fosfat DNA

Distagravencia 678Aring

No eacutes possible establir un pont drsquohidrogen directe

SOLUCIOacute H2O

facilitadora

Interaccions indirectes

H2O 2762 facilita la formacioacute del pont drsquohidrogen entre la lisina 122 de la H3 i el grup fosfat del DNA

Per dues molegravecules que hi intervenen (DNA i histona) srsquoalliberen dues molegravecules drsquoaigua

Per alliberar les mateixes dues molegravecules drsquoaigua cal la participacioacute de tres grups (DNA histona i molegravecula drsquoaigua fent de pont)

Interaccioacute diacutemer H2AH2B -DNA

Interaccioacute H2A-DNA

grup NH2 -R- Arg35 (H2A) grup fosfat timina 39

Distagravencia 265Aring

Tipus pont drsquohidrogen (distagravencia ograveptima i orientacioacute en liacutenia recte de lrsquohidrogen del grup NH2 respecte lrsquooxigen del grup fosfat)

COOH

H3N+ C H

CH2

CH2

CH2

NH

C

NH2 NH2

Arginina

+

R

grup NH2 -R- Arg42 (H2A) grup fosfat guanina ndash35

Distagravencia 494AringTipus interaccioacute electrostagravetica

Distagravencia 498AringTipus interaccioacute electrostagravetica

grup fosfat timina 54

grup NH2 -R- Arg77(H2A)

grup NH2 -R- Arg35 (H2A) grup fosfat timina 39

Distagravencia 265Aring

Tipus pont drsquohidrogen (distagravencia ograveptima i orientacioacute en liacutenia recte de lrsquohidrogen del grup NH2 respecte lrsquooxigen del grup fosfat)

COOH

H3N+ C H

CH2

CH2

CH2

NH

C

NH2 NH2

Arginina

+

R

Interaccioacute H2B-DNA

grup NH2 -R- Arg83 (H2B) grup fosfat adenina ndash33

Distagravencia 342AringTipus interaccioacute electrostagravetica

grup OH -R- Thr85 (H2B) grup fosfat guanina ndash34

Distagravencia 300AringTipus pont drsquohidrogen

Treonina

Hidrogen lagravebil del grup alcohol

COOH

H3N+ C H

CH

OH CH3R

Interaccioacute diacutemer H3H4-DNA

Interaccioacute entre N de LYS77 H4 i O2P de A-33

Distagravencia 433Aring

Tipus electroestagravetica

448 Aring

Interaccioacute entre N de LYS115 H3 i O2P de A-33

Distagravencia 507Aring

Tipus electroestagravetica

574 Aring

261 Aring

Interaccioacute entre OH- THR30 H3 i O1P A13 a traveacutes de H2Obull THR - H2O

Distagravencia250 AringTipus pont drsquoH

bull H2O ndash O1P Distagravencia290 AringTipus pont drsquoH

Interaccioacute entre NH3+ de

ARG83 H3 i O1P de G27 Distagravencia 574AringTipus electroestagravetica

Interaccioacute entre OH- THR80 H4 i O1P C28

Distagravencia261Aring

Tipus pont drsquoH25 Aring

29 Aring

275 Aring

420 Aring

278 Aring

Interaccioacute entre NH3+ de

ARG45 H4 i O1P de T7

Distagravencia 510Aring

Tipus electroestagravetica

Interaccioacute OH- de THR118 H3 i O1P de G31

Distagravencia 275Aring

Tipus pont drsquohidrogen

Interaccioacute entre OH- de THR118 H3 NH3

+ ARG45 H4

Distagravencia 278Aring

Tipus pont drsquohidrogen

Interaccioacute entre CH3 de LEU65 H3 i CH3 de T

Distagravencia 414Aring

Tipus hidrofogravebica

414 Aring

Lisina 77 (H4) interaccioacute amb el grup fosfat a una distagravencia de 433Aring

H3-H4DNA

H2A-H2BDNA

Lisina 74 (H2A) tambeacute hauria drsquointeraccionar

Distagravencia 714Aring

No srsquoestableix una interaccioacute aparent

Problema de la literatura O problema de la cristalografia

Hipogravetesi

bull Estudiat en un temps diferent la distagravencia entre la LISINA i el GRUP FOSFAT del DNA permetria la interaccioacute electrostagravetica

Premisa

bull El nucleosoma eacutes un sistema en moviment

bull La cristalografia no ens permet considerar-lo com a tal (ldquofoto estagraveticardquo)

PDB 1P3I Crystallographic Studies Of Nucleosome Core Particles Containing Histone Sin Mutant (resolucioacute 230Aring)

PDB 1P3I

COOH

H3N+ C H

CH2

CH2

CH2

NH3+

Distagravencia 353AringTipus interaccioacute electrostagravetica

R

grup NH3+ Lys1075 grup fosfat adenina 133

Hipogravetesi

bull Estudiat en un temps diferent la distagravencia entre la LISINA i el GRUP FOSFAT del DNA permetria la interaccioacute electrostagravetica

Premisa

bull El nucleosoma eacutes un sistema en moviment

bull La cristalmiddotlografia no ens permet considerar-lo com a tal (ldquofoto estagraveticardquo)

CONCLUSIOacute AL TROBAR UN SEGON PDB A ON SIacute QUE ES MANTEacute LA INTERACCIOacute CONCLUIumlM QUE EacuteS IMPORTANT TAL I COM HAVIacuteEM TROBAT TOT I QUE EN EL NOSTRE MODEL NO HO PUGUEM OBSERVAR

Interaccioacute H3-DNA

Interaccioacute H4-DNA

SHL ndash15

SHL +15

233 Aring

271 Aring

508 Aring

6831 Aring

SHL ndash15

SHL +15

R63 H3 O1P T17J

D24 H4 O1P A-13J

R63 H3

O1P C-14J

D24 H4

O1P T18I

SHL ndash15 SHL +15

Interaccioacute H2B-DNA

Interaccioacute H2A-DNA

Cua C-terminal de H2A

No interaccioacute amb DNA del nucleosoma

Interaccioacute amb H1

Interaccioacute cua N-terminal H2A amb el nucleosoma

Interaccions electroestagravetiques

LYS i ARG amb OP DNA

EVOLUCIOacute DE LES HISTONES

SUPERPOSICIOacuteSTAMP

ClustalW HMMER

STAMP STAMP

LOW SCORES

Alineament STAMP (H4 H2A H2B)

Alinear H3 manualment

STAMP

SUPERPOSICIOacute DE LES HISTONES

H2A At

H2A Dm

H2A Ce

H2A HsH2A Xl

H4 HsH4 Ce

H4 Dm

H4 AtH4 Xl

Mfervidus1

Mfervidus2

H3 CeH3 Hs

H3 XlH3 Dm

H2B At

H2B Hs

H2B Xl

H2B CeH2B Dm

H1 At

H1 CeH1 Dm

H1 Hs

H1 Xl

H5 Ggallus

NUCLEOSOMA PROCARIOTA

bull Mateixa funcioacute a eucariotes i procariotes resoldre el problema de lrsquoempaquetament del DNA

bull Nucleosoma arquea tetragravemer + ~80pb DNAbull 2 tipus drsquohistona amb sequumlegravencia i estructura

conservada bull Formen diacutemers perograve no especiacutefics homo i

heterodiacutemers

bull Histones arquees meacutes petites (nomeacutes histone fold)

CLUSTAL W(160) multiple sequence alignment

1A7W --------------------------MELPIAPIGRIIKDAGAERVSDDARI-TLAKILE 1HTA -------------------------MGELPIAPIGRIIKNAGAERVSDDARI-ALAKVLE 1kx5B SGRGKGGKGLGKGGAKRHRKVLRDNIQGITKPAIRRLARRGGVKRISGLIYEETRGVLKV 1A7W EMGRDIASEAIKLARHAGRKTIKAEDIELAVRRFK---------- 1HTA EMGEEIASEAVKLAKHAGRKTIKAEDIELARKMF-----------1kx5B FLENVIRDAVTYTEHA-KRKT--VTAMDVVYALKRQGRTLYGFGG

No Domain1 Domain2 Sc RMS Len1 Len2 Align NFit Eq Secs I S P(m)

Pair 1 1A7W 1HTA 934 059 68 68 67 67 66 0 8485 10000 736e-46 Pair 2 1A7W 1kx5B 567 152 68 102 68 67 65 0 2462 10000 000037

Pair 3 1HTA 1kx5B 574 131 68 102 68 65 64 0 2969 10000 761e-06

ALINIAMENT ESTRUCTURAL

BIBLIOGRAFIALlibresbull Wolfe A Chromatin (Structure amp Function) Academic Press 2a edicioacute (1995)bull Calladine Understanding DNA Acdameic Pressbull Sinden DNA Structure and Function Academic PressArticlesbull Curt A Davey et al Solvent mediated interactions in the structura of the

nucleosome core particle at 19 Aring resolution J Mol Biol 319 p1097-1113 (2002)

bull Luger et al Crystal structure of the nucleosome core particle at 28 Aring resolution Nature 389 p251-260 (1997)

bull Flaus A Et al Mechanisms for nucleosome mobilisation Biopolymers 68 p463-578 (2003)

bull Richmond T et al The structure of DNA in the nucleosome core Nature 423 p145-150 (2003)

bull Protacio RU et al Effects of Histone Tail Domains on the Rate of Transcriptional Elongation throught a Nucleosome Mol Cell Biol Vol 20 n 23 p8866-8878

Websbull httpwwwciencianetVerArticuloHistonaidArticulo=dsfjuhh7hqjeub9z1f58vkbull httpwwwbiosciohio-stateedu~microbioArchaealhistonesbull httpwwwweb-bookscomMoBioFreeCh3D1htmbull httpwwwbmbpsueducoursesbmb4004_9_active_cromatinpd

Bases de dadesbull SCOPbull PDBbull National Human Genome Research Institute (Histone Sequence Database)

Programesbull STAMPbull ClustalWbull HMMERbull Rasmol

1 Sobre lrsquoestructura del nucleosoma digues quines afirmacions soacuten certes

1) Serveix per resoldre el problema de compactacioacute del DNA

2) Les regions exograveniques del DNA acostumen a estar a les zones linker per aixiacute estar meacutes accesibles als factors de transcripcioacute

3) Les histones srsquouneixen al DNA de forma sequumlegravencia no-depenent

4) Eacutes un sistema molt poc dinagravemic per permetre lrsquoestabilitat dels cromosomas metafagravesics

a 123

b 24

c 13

d 4

e 1234

2 Sobre els components del nucleosoma sabem que

a) Les histones del core estan molt ben conservades mentre que la H1 no

b) El DNA srsquoenrotlla formant 176 voltes al voltant de les histones del nucli que correspon a uns 146pb

c) Les dues anteriors

d) LrsquoH1 estabilitza el nucleosoma i organitza el DNA linker

e) Totes les anteriors

3 Sobre les histones digues quina opcioacute eacutes falsa

a) Soacuten proteiumlnes globulars bagravesiques molt riques en Arg i Lys

b) Les histones desacetilades tenen molt baixa afinitat pel DNA i premetran la transcripcioacute gegravenica

c) Trobem dos tipus drsquohistones totes de baix per molecular

d) Apareixen en lrsquoSCOP com a all alpha protein amb dominis histone fold

e) Srsquoorganitzen en un octagravemer format per un tetragravemer 2(H3-H4) i dos diacutemers (H2A-H2B)

4 En relacioacute a les interaccions entre les histones i el DNA digues quinaes de les seguumlents afirmacions eacutessoacuten falsaes

1) La interaccioacute entre les histones i el DNA es sequumlegravencia depenent

2) Les treonines interaccionen mitjanccedilant ponts drsquohidrogen realitzats amb el grup alcohol de la cadena lateral

3) Les interaccions srsquoestableixen principalment entre residus bagravesics de la hegravelix C-terminal el loop L1 i el loop L2 de les histones i els fosfats del DNA

4) Les interaccions srsquoestableixen principalment entre residus bagravesics de la hegravelix N-terminal el loop L1 i el loop L2 de les histones i els fosfats del DNA

a 1 2 i 3

b 1 i 3

c 2 i 4

d 4

e 1 2 3 i 4

5 En lrsquoestabliment de les interaccions Histona-DNA digues quina de les seguumlents afirmacions eacutes CERTA en relacioacute amb el paper de lrsquoaigua

a Lrsquoaigua facilita les interaccions entre les proteiumlnes i el DNA permetent la interaccioacute per ponts drsquohidrogen entre residus de les histones i del DNA quan aquests estan massa allunyats o mal orientats

b Lrsquoestabliment de ponts drsquohidrogen indirectes suposen una disminucioacute de la estabilitat del sistema

c Les molegravecules dlsquoaigua srsquoordenen al voltant del DNA deixant el core del nucleosoma sense solvatar

d 1 i 2 soacuten certes

e Cap de les anteriors eacutes certa

6 Senyala lales afirmacions INCORRECTAES sobre el nucleosoma

a Les histones core i la histona linker comparteixen un mateix domini estructural anomenat histone fold b El tetragravemer central del nucleosoma estagrave format per 2 histones H3 i 2 histones H4

c El domini histone fold estagrave format per 3 hegravelix alfa i 2 loops (L1 i L2)

d Els monogravemers drsquohistona es capiculen per formar els diacutemers gragravecies a interaccions hidrofogravebiques entre les hegravelix alfa i entre els loops de les histones e Les afirmacions a i d soacuten falses

7 Senyala les afirmacions CORRECTES sobre el nucleosoma

1) La sequumlegravencia drsquoaminoagravecids del domini histone fold de les histones H2A H2B H3 i H4 estagrave menys conservada que la seva estructura i plegament

2) El nucleosoma procariota estagrave format per 2 homo o heterodiacutemers i resol el problema de lrsquoempaquetament del DNA

3) Lrsquoorientacioacute de les cadenes laterals dels aminoagravecids de les histones eacutes variable segons la presegravencia o absegravencia del DNA

4) Les histones H1 soacuten les meacutes conservades evolutivament mentre que les H3 soacuten les que ho estan menys

a) 123 b) 13c) 24 d) 4

e) 1234

8 Tria la resposta correcte

1) Les histones presenten alta homologia de sequumlegravencia i per tant destructura

2) Les interaccions directes per formar el tetragravemer sestableixen entre lH3 dun diacutemer H3-H4 i lH3 de lalatre diacutemer H3-H4lsquo

3) Els dos diacutemers H2AH2B no interaccionen entre ells per formar loctagravemer

4) Els cations divalents juguen un paper fonamental ja que se situen a la regioacute C-terminal de les hegravelix alfa estabilitzant-les

a) 1 i 3 b) 2 i 4 c) 12 i 3 d)123 i 4 e)4

PREGUNTES DrsquoASSAIG NUCLEOSOMA

1- Senyala quina importancia teacute lrsquoaigua en el nucleosoma

En el nucleosoma lrsquoaigua es disposa al voltant del DNA i en lrsquoespai entre que hi ha entre el core drsquohistones i el DNA

En el nucleosoma lrsquoaigua juga un paper fonamental en lrsquoestabliment de les interaccions Histona-DNA ja que permet la interaccionar mitjanccedilant ponts drsquohidrogen de residus que es troben massa allunyats (distagravencia gt 28 Å) o que es troben mal orientats (els ponts drsquohidrogen nomeacutes es donen quan els residus estan disposats en linia recta en lrsquoespai admetent variacions de +- 35ordm) Lrsquoefecte principal que faragrave aixograve eacutes que permetragrave que la interaccioacute entre les histones i el DNA sigui sequumlegravencia independent (tot i que aixograve tambeacute es veu afavorit per altres coses) ja que permetragrave que aquesta no depengui dels residus concrets que hi hagi al DNA ni de la seva disposicioacute perquegrave podrem establir interaccions mitjanccedilant una o meacutes molegravecules drsquoaigua per tal drsquointeraccionar amb el DNA

2 Indica quina eacutes lrsquoestructura drsquoun octagravemer i digues quines proteiumlnes interaccionen entre elles per formar-lo

Lrsquooctagravemer estagrave format per dues cogravepies de cada una de les 4 histones core Es formen 2 heterodiacutemers H2A-H2B i dos heterodiacutemers H3-H4 gragravecies a interaccions hidrofogravebiques entre les hegravelix α2 i ponts H entre aa dels loops Les histones dels diacutemers interaccionen de manera capiculadaEls dos diacutemers H3-H4 srsquouneixen fortament als turns centrals del DNA formant el tetragravemer central Els altres dos diacutemers H2A-H2B interaccionen amb el tetragravemer per formar lrsquooctagravemer drsquohistones del nucleosoma El tetragravemer estagrave format per la unioacute dels 2 diacutemers H3-H4 formant una estructura del tipus 4-hegravelix-bundle Les uacuteniques histones que interaccionen directament soacuten H3-H3rsquo (les H4 queden als extrems del tetragravemer) Les interaccions que srsquoestableixen soacuten ponts H i interaccions hidrofogravebiquesLrsquooctagravemer es forma per la unioacute dels dos diacutemers H2A-H2B al tetragravemer Interaccioacute directa entre H4 i H2B mitjanccedilant ponts H i un cluster hidrofogravebic (aquest estagrave format per 3 Tyr que no interaccionen a traveacutes dels seus oxiacutegens sinoacute dels anells) Tambeacute es forma una estructura del tipus 4-hegravelix-bundleA meacutes tambeacute srsquoestableixen interaccions entre els dos diacutemers H2A-H2B

FI DE LA PRESENTACIOacutersquo

• Slide 1
• Slide 2
• CARACTERIacuteSTIQUES DEL NUCLEOSOMA
• El DNA al nucleosoma
• LOCALITZACIOacute DEL NUCLEOSOMA
• ESTRUCTURA DEL NUCLEOSOMA
• Slide 7
• Slide 8
• DINAgraveMICA DEL NUCLEOSOMA
• Slide 10
• Slide 11
• HISTONES
• CLASSIFICACIOacute SCOP
• TIPUS DrsquoHISTONES
• HISTONE FOLD
• 1KX5
• DOMINI HISTONE FOLD
• Slide 18
• Slide 19
• Slide 20
• Slide 21
• Slide 22
• Slide 23
• Slide 24
• INTERACCIONS AL NUCLEOSOMA
• TIPUS DrsquoINTERACCIONS
• TIPUS DrsquoINTERACCIONS
• INTERACCIONS HISTONA-HISTONA
• Slide 29
• Octagravemer drsquohistones (core nucleosomal)
• Slide 31
• Slide 32
• H3 i H4 interaccionen via histone fold formant un heterodiacutemer
• H2A i H2B interaccionen via histone fold formant un heterodiacutemer
• 1 INTERACCIONS HIDROFOgraveBIQUES
• Slide 36
• 3 ALTRES INTERACCIONS SECUNDAgraveRIES
• Per quegrave es formen aquests heterodiacutemers i no uns altres o homodiacutemers
• Slide 39
• Tetragravemer H3-H4H3rsquo-H4rsquo
• Slide 41
• 1 Ponts H entre H3-H3rsquo
• 2 Interaccions hidrofogravebiques entre H3-H3rsquo
• Slide 44
• Slide 45
• Tetragravemer-diacutemer interaccions H4-H2B
• Cluster hidrofogravebic
• Diacutemer-diacutemer interaccions H2A-H2BH2Arsquo
• Slide 49
• INTERACCIOacute AMB IONS
• INTERACCIONS HISTONA-DNA
• Slide 52
• IMPORTAgraveNCIA DE LrsquoAIGUA
• INTERACCIOacute PER PONTS DrsquoH
• Slide 55
• Slide 56
• Slide 57
• Slide 58
• Interaccioacute diacutemer H2AH2B -DNA
• Slide 60
• Slide 61
• Slide 62
• Slide 63
• Slide 64
• Interaccioacute H2B-DNA
• Slide 66
• Slide 67
• Interaccioacute diacutemer H3H4-DNA
• Slide 69
• Slide 70
• Slide 71
• Slide 72
• Slide 73
• Slide 74
• Slide 75
• Slide 76
• Slide 77
• Slide 78
• Slide 79
• Interaccioacute H3-DNA
• Slide 81
• Interaccioacute H4-DNA
• Slide 83
• Slide 84
• Slide 85
• Slide 86
• Slide 87
• Interaccioacute H2A-DNA
• Slide 89
• EVOLUCIOacute DE LES HISTONES
• SUPERPOSICIOacute
• Slide 92
• Slide 93
• Slide 94
• SUPERPOSICIOacute DE LES HISTONES
• Slide 96
• NUCLEOSOMA PROCARIOTA
• ALINIAMENT ESTRUCTURAL
• BIBLIOGRAFIA
• Slide 100
• Slide 102
• Slide 103
• Slide 104
• Slide 105
• Slide 106
• Slide 107
• Slide 108
• Slide 109
• FI DE LA PRESENTACIOacute

ELS DIacuteMERSH2A-H2B

H3-H4

TIPUS DrsquoINTERACCIONS

1 Entre les hegravelix α 2 interaccions hidrofogravebiques

2 Entre els loops ponts drsquohidrogen

3 Altres interaccions

H3 i H4 interaccionen via histone fold formant un

heterodiacutemer

H4

H3

H2A i H2B interaccionen via histone fold formant un

heterodiacutemer

H2B

H2A

1 INTERACCIONS HIDROFOgraveBIQUES

H2A leu51 val54 leu55 leu58 thr59 ile62 leu63

H2B ala71 ile70 phe67 val66 val63 phe62 met59

H2A

H2B

2 INTERACCIONS PONT H entre L1 drsquouna histona i L2 de lrsquoaltra

L2

L1

L1

L2

H2B

H2A

Ser52

Ile78348Aring

3 ALTRES INTERACCIONS SECUNDAgraveRIES

H3-H4 H2A-H2B

Ile62

Ile29 Tyr39

Per quegrave es formen aquests heterodiacutemers i no uns altres o homodiacutemers

bull Empaquetament complementarindash diferegravencies en la

interaccioacute de hegravelix αndash diferegravencies de les seves

extensions N-terminals ndash diferegravencies dels loops L1-

L2

EL TETRAgraveMER

Tetragravemer H3-H4H3rsquo-H4rsquo

H4rsquoH4

H3 H3rsquo

TIPUS DrsquoINTERACCIONS

bull Les interaccions entre els dos diacutemers H3-H4 per formar el tetragravemer es formen entre les histones H3-H3rsquo mitjanccedilant un 4-hegravelix bundle

bull Interaccions1 Ponts H2 Hidrofogravebiques

1 Ponts H entre H3-H3rsquo

His133

His133

Asp123

Asp123

2 Interaccions hidrofogravebiques entre H3-H3rsquo

Residus hidrofogravebics

LrsquoOCTAgraveMER INTERACCIONS

TETRAgraveMERS-DIacuteMERS

Interaccioacute entre diacutemers H2A-H2BH4-H3

H2A-H2B

H3-H4

H2B

H4

Tetragravemer-diacutemer interaccions H4-H2B

H2B H4

Cluster hidrofogravebic

Ponts H

H2B

H4

Glu90

His75

Glu73Arg92

H2B

H4

Tyr80 Tyr72

Tyr88

Diacutemer-diacutemer interaccions H2A-H2BH2Arsquo

Asn38

His79

Glu41

32 Aring 28 Aring

bull Es formen interaccions mitjanccedilant els dominis histone-fold per formar els diacutemers

bull Es formen 3 4-hegravelix-bundlendash 1 associacioacute H3rsquo-H3 per formar tetragravemer

bull Ponts H bull Enllaccedilos hidrofogravebics

ndash 2 associacions H2B-H4 per formar octagravemer bull Ponts H bull Cluster hidrofogravebic

RESUM

INTERACCIOacute AMB IONS

bull Gran importagravencia dels cations divalents

bull Llocs drsquounioacute especiacutefics a ions com el Mg2+ Na+Mn2+ i el Cl-

bull Poden coordinar-se amb molegravecules drsquoaigua

INTERACCIONS HISTONA-DNA

INTERACCIONS HISTONA-DNA

bull Les interaccions histona-DNA es donen en aquelles regions en que el solc menor queda encarat a la part interior (SHL)

bull Impliquen principalmentndash LYS i ARG de les histones ndash Fosfats del DNA

INDEPENDEgraveNCIA DE LA SEQUumlEgraveNCIA DE DNA

bull Els residus implicats en les interaccions formen part majoritagraveriament dels loops L1 i L2 la hegravelix N-terminal i la cua N-termianl de les histones

IMPORTAgraveNCIA DE LrsquoAIGUAHIDRATACIOacute

bull Paper clau en lrsquoestabliment de les interaccions histona-DNA Lrsquoaigua es troba andash Solc menor del DNA (ldquoespines de hidratacioacuterdquo)ndash Grups fosfat del DNAndash Entre histones i DNA ndashdistagravencia lt35Aringndash

bull Serveixen drsquoenllaccedil per formar els ponts drsquohidrogen entre histona i DNA

bull Gran importagravencia en la dinagravemica i estabilitat del nucleosoma Permet interaccioacute sequumlegravencia-independent

INTERACCIOacute PER PONTS DrsquoH

INTERACCIOacute DIRECTEbull 116 ponts drsquohidrogen directes histona-DNA

INTERACCIOacute INDIRECTEbull 121 molegravecules drsquoH2O intervenen en les

interaccions histona-DNAndash 358 interaccions per ponts drsquohidrogen (3 per

molegravecula)bull actuaragrave tant de donador com drsquoacceptor de

ponts drsquohidrogen bull actuaran drsquoaiguumles drsquoassistegravencia o aiguumles

facilitadores

AUGMENT DE LrsquoENTROPIA DEL SISTEMA

Interaccions directes involucrades principalment les ARG i LYS per cagraverrega positiva que presenten

Pont drsquohidrogen establert en una distagravencia de 287Aring

Exemple

Arg36 (H4) + grup fosfat del DNA

Lys122 (H3) grup fosfat DNA

Distagravencia 678Aring

No eacutes possible establir un pont drsquohidrogen directe

SOLUCIOacute H2O

facilitadora

Interaccions indirectes

H2O 2762 facilita la formacioacute del pont drsquohidrogen entre la lisina 122 de la H3 i el grup fosfat del DNA

Per dues molegravecules que hi intervenen (DNA i histona) srsquoalliberen dues molegravecules drsquoaigua

Per alliberar les mateixes dues molegravecules drsquoaigua cal la participacioacute de tres grups (DNA histona i molegravecula drsquoaigua fent de pont)

Interaccioacute diacutemer H2AH2B -DNA

Interaccioacute H2A-DNA

grup NH2 -R- Arg35 (H2A) grup fosfat timina 39

Distagravencia 265Aring

Tipus pont drsquohidrogen (distagravencia ograveptima i orientacioacute en liacutenia recte de lrsquohidrogen del grup NH2 respecte lrsquooxigen del grup fosfat)

COOH

H3N+ C H

CH2

CH2

CH2

NH

C

NH2 NH2

Arginina

+

R

grup NH2 -R- Arg42 (H2A) grup fosfat guanina ndash35

Distagravencia 494AringTipus interaccioacute electrostagravetica

Distagravencia 498AringTipus interaccioacute electrostagravetica

grup fosfat timina 54

grup NH2 -R- Arg77(H2A)

grup NH2 -R- Arg35 (H2A) grup fosfat timina 39

Distagravencia 265Aring

Tipus pont drsquohidrogen (distagravencia ograveptima i orientacioacute en liacutenia recte de lrsquohidrogen del grup NH2 respecte lrsquooxigen del grup fosfat)

COOH

H3N+ C H

CH2

CH2

CH2

NH

C

NH2 NH2

Arginina

+

R

Interaccioacute H2B-DNA

grup NH2 -R- Arg83 (H2B) grup fosfat adenina ndash33

Distagravencia 342AringTipus interaccioacute electrostagravetica

grup OH -R- Thr85 (H2B) grup fosfat guanina ndash34

Distagravencia 300AringTipus pont drsquohidrogen

Treonina

Hidrogen lagravebil del grup alcohol

COOH

H3N+ C H

CH

OH CH3R

Interaccioacute diacutemer H3H4-DNA

Interaccioacute entre N de LYS77 H4 i O2P de A-33

Distagravencia 433Aring

Tipus electroestagravetica

448 Aring

Interaccioacute entre N de LYS115 H3 i O2P de A-33

Distagravencia 507Aring

Tipus electroestagravetica

574 Aring

261 Aring

Interaccioacute entre OH- THR30 H3 i O1P A13 a traveacutes de H2Obull THR - H2O

Distagravencia250 AringTipus pont drsquoH

bull H2O ndash O1P Distagravencia290 AringTipus pont drsquoH

Interaccioacute entre NH3+ de

ARG83 H3 i O1P de G27 Distagravencia 574AringTipus electroestagravetica

Interaccioacute entre OH- THR80 H4 i O1P C28

Distagravencia261Aring

Tipus pont drsquoH25 Aring

29 Aring

275 Aring

420 Aring

278 Aring

Interaccioacute entre NH3+ de

ARG45 H4 i O1P de T7

Distagravencia 510Aring

Tipus electroestagravetica

Interaccioacute OH- de THR118 H3 i O1P de G31

Distagravencia 275Aring

Tipus pont drsquohidrogen

Interaccioacute entre OH- de THR118 H3 NH3

+ ARG45 H4

Distagravencia 278Aring

Tipus pont drsquohidrogen

Interaccioacute entre CH3 de LEU65 H3 i CH3 de T

Distagravencia 414Aring

Tipus hidrofogravebica

414 Aring

Lisina 77 (H4) interaccioacute amb el grup fosfat a una distagravencia de 433Aring

H3-H4DNA

H2A-H2BDNA

Lisina 74 (H2A) tambeacute hauria drsquointeraccionar

Distagravencia 714Aring

No srsquoestableix una interaccioacute aparent

Problema de la literatura O problema de la cristalografia

Hipogravetesi

bull Estudiat en un temps diferent la distagravencia entre la LISINA i el GRUP FOSFAT del DNA permetria la interaccioacute electrostagravetica

Premisa

bull El nucleosoma eacutes un sistema en moviment

bull La cristalografia no ens permet considerar-lo com a tal (ldquofoto estagraveticardquo)

PDB 1P3I Crystallographic Studies Of Nucleosome Core Particles Containing Histone Sin Mutant (resolucioacute 230Aring)

PDB 1P3I

COOH

H3N+ C H

CH2

CH2

CH2

NH3+

Distagravencia 353AringTipus interaccioacute electrostagravetica

R

grup NH3+ Lys1075 grup fosfat adenina 133

Hipogravetesi

bull Estudiat en un temps diferent la distagravencia entre la LISINA i el GRUP FOSFAT del DNA permetria la interaccioacute electrostagravetica

Premisa

bull El nucleosoma eacutes un sistema en moviment

bull La cristalmiddotlografia no ens permet considerar-lo com a tal (ldquofoto estagraveticardquo)

CONCLUSIOacute AL TROBAR UN SEGON PDB A ON SIacute QUE ES MANTEacute LA INTERACCIOacute CONCLUIumlM QUE EacuteS IMPORTANT TAL I COM HAVIacuteEM TROBAT TOT I QUE EN EL NOSTRE MODEL NO HO PUGUEM OBSERVAR

Interaccioacute H3-DNA

Interaccioacute H4-DNA

SHL ndash15

SHL +15

233 Aring

271 Aring

508 Aring

6831 Aring

SHL ndash15

SHL +15

R63 H3 O1P T17J

D24 H4 O1P A-13J

R63 H3

O1P C-14J

D24 H4

O1P T18I

SHL ndash15 SHL +15

Interaccioacute H2B-DNA

Interaccioacute H2A-DNA

Cua C-terminal de H2A

No interaccioacute amb DNA del nucleosoma

Interaccioacute amb H1

Interaccioacute cua N-terminal H2A amb el nucleosoma

Interaccions electroestagravetiques

LYS i ARG amb OP DNA

EVOLUCIOacute DE LES HISTONES

SUPERPOSICIOacuteSTAMP

ClustalW HMMER

STAMP STAMP

LOW SCORES

Alineament STAMP (H4 H2A H2B)

Alinear H3 manualment

STAMP

SUPERPOSICIOacute DE LES HISTONES

H2A At

H2A Dm

H2A Ce

H2A HsH2A Xl

H4 HsH4 Ce

H4 Dm

H4 AtH4 Xl

Mfervidus1

Mfervidus2

H3 CeH3 Hs

H3 XlH3 Dm

H2B At

H2B Hs

H2B Xl

H2B CeH2B Dm

H1 At

H1 CeH1 Dm

H1 Hs

H1 Xl

H5 Ggallus

NUCLEOSOMA PROCARIOTA

bull Mateixa funcioacute a eucariotes i procariotes resoldre el problema de lrsquoempaquetament del DNA

bull Nucleosoma arquea tetragravemer + ~80pb DNAbull 2 tipus drsquohistona amb sequumlegravencia i estructura

conservada bull Formen diacutemers perograve no especiacutefics homo i

heterodiacutemers

bull Histones arquees meacutes petites (nomeacutes histone fold)

CLUSTAL W(160) multiple sequence alignment

1A7W --------------------------MELPIAPIGRIIKDAGAERVSDDARI-TLAKILE 1HTA -------------------------MGELPIAPIGRIIKNAGAERVSDDARI-ALAKVLE 1kx5B SGRGKGGKGLGKGGAKRHRKVLRDNIQGITKPAIRRLARRGGVKRISGLIYEETRGVLKV 1A7W EMGRDIASEAIKLARHAGRKTIKAEDIELAVRRFK---------- 1HTA EMGEEIASEAVKLAKHAGRKTIKAEDIELARKMF-----------1kx5B FLENVIRDAVTYTEHA-KRKT--VTAMDVVYALKRQGRTLYGFGG

No Domain1 Domain2 Sc RMS Len1 Len2 Align NFit Eq Secs I S P(m)

Pair 1 1A7W 1HTA 934 059 68 68 67 67 66 0 8485 10000 736e-46 Pair 2 1A7W 1kx5B 567 152 68 102 68 67 65 0 2462 10000 000037

Pair 3 1HTA 1kx5B 574 131 68 102 68 65 64 0 2969 10000 761e-06

ALINIAMENT ESTRUCTURAL

BIBLIOGRAFIALlibresbull Wolfe A Chromatin (Structure amp Function) Academic Press 2a edicioacute (1995)bull Calladine Understanding DNA Acdameic Pressbull Sinden DNA Structure and Function Academic PressArticlesbull Curt A Davey et al Solvent mediated interactions in the structura of the

nucleosome core particle at 19 Aring resolution J Mol Biol 319 p1097-1113 (2002)

bull Luger et al Crystal structure of the nucleosome core particle at 28 Aring resolution Nature 389 p251-260 (1997)

bull Flaus A Et al Mechanisms for nucleosome mobilisation Biopolymers 68 p463-578 (2003)

bull Richmond T et al The structure of DNA in the nucleosome core Nature 423 p145-150 (2003)

bull Protacio RU et al Effects of Histone Tail Domains on the Rate of Transcriptional Elongation throught a Nucleosome Mol Cell Biol Vol 20 n 23 p8866-8878

Websbull httpwwwciencianetVerArticuloHistonaidArticulo=dsfjuhh7hqjeub9z1f58vkbull httpwwwbiosciohio-stateedu~microbioArchaealhistonesbull httpwwwweb-bookscomMoBioFreeCh3D1htmbull httpwwwbmbpsueducoursesbmb4004_9_active_cromatinpd

Bases de dadesbull SCOPbull PDBbull National Human Genome Research Institute (Histone Sequence Database)

Programesbull STAMPbull ClustalWbull HMMERbull Rasmol

1 Sobre lrsquoestructura del nucleosoma digues quines afirmacions soacuten certes

1) Serveix per resoldre el problema de compactacioacute del DNA

2) Les regions exograveniques del DNA acostumen a estar a les zones linker per aixiacute estar meacutes accesibles als factors de transcripcioacute

3) Les histones srsquouneixen al DNA de forma sequumlegravencia no-depenent

4) Eacutes un sistema molt poc dinagravemic per permetre lrsquoestabilitat dels cromosomas metafagravesics

a 123

b 24

c 13

d 4

e 1234

2 Sobre els components del nucleosoma sabem que

a) Les histones del core estan molt ben conservades mentre que la H1 no

b) El DNA srsquoenrotlla formant 176 voltes al voltant de les histones del nucli que correspon a uns 146pb

c) Les dues anteriors

d) LrsquoH1 estabilitza el nucleosoma i organitza el DNA linker

e) Totes les anteriors

3 Sobre les histones digues quina opcioacute eacutes falsa

a) Soacuten proteiumlnes globulars bagravesiques molt riques en Arg i Lys

b) Les histones desacetilades tenen molt baixa afinitat pel DNA i premetran la transcripcioacute gegravenica

c) Trobem dos tipus drsquohistones totes de baix per molecular

d) Apareixen en lrsquoSCOP com a all alpha protein amb dominis histone fold

e) Srsquoorganitzen en un octagravemer format per un tetragravemer 2(H3-H4) i dos diacutemers (H2A-H2B)

4 En relacioacute a les interaccions entre les histones i el DNA digues quinaes de les seguumlents afirmacions eacutessoacuten falsaes

1) La interaccioacute entre les histones i el DNA es sequumlegravencia depenent

2) Les treonines interaccionen mitjanccedilant ponts drsquohidrogen realitzats amb el grup alcohol de la cadena lateral

3) Les interaccions srsquoestableixen principalment entre residus bagravesics de la hegravelix C-terminal el loop L1 i el loop L2 de les histones i els fosfats del DNA

4) Les interaccions srsquoestableixen principalment entre residus bagravesics de la hegravelix N-terminal el loop L1 i el loop L2 de les histones i els fosfats del DNA

a 1 2 i 3

b 1 i 3

c 2 i 4

d 4

e 1 2 3 i 4

5 En lrsquoestabliment de les interaccions Histona-DNA digues quina de les seguumlents afirmacions eacutes CERTA en relacioacute amb el paper de lrsquoaigua

a Lrsquoaigua facilita les interaccions entre les proteiumlnes i el DNA permetent la interaccioacute per ponts drsquohidrogen entre residus de les histones i del DNA quan aquests estan massa allunyats o mal orientats

b Lrsquoestabliment de ponts drsquohidrogen indirectes suposen una disminucioacute de la estabilitat del sistema

c Les molegravecules dlsquoaigua srsquoordenen al voltant del DNA deixant el core del nucleosoma sense solvatar

d 1 i 2 soacuten certes

e Cap de les anteriors eacutes certa

6 Senyala lales afirmacions INCORRECTAES sobre el nucleosoma

a Les histones core i la histona linker comparteixen un mateix domini estructural anomenat histone fold b El tetragravemer central del nucleosoma estagrave format per 2 histones H3 i 2 histones H4

c El domini histone fold estagrave format per 3 hegravelix alfa i 2 loops (L1 i L2)

d Els monogravemers drsquohistona es capiculen per formar els diacutemers gragravecies a interaccions hidrofogravebiques entre les hegravelix alfa i entre els loops de les histones e Les afirmacions a i d soacuten falses

7 Senyala les afirmacions CORRECTES sobre el nucleosoma

1) La sequumlegravencia drsquoaminoagravecids del domini histone fold de les histones H2A H2B H3 i H4 estagrave menys conservada que la seva estructura i plegament

2) El nucleosoma procariota estagrave format per 2 homo o heterodiacutemers i resol el problema de lrsquoempaquetament del DNA

3) Lrsquoorientacioacute de les cadenes laterals dels aminoagravecids de les histones eacutes variable segons la presegravencia o absegravencia del DNA

4) Les histones H1 soacuten les meacutes conservades evolutivament mentre que les H3 soacuten les que ho estan menys

a) 123 b) 13c) 24 d) 4

e) 1234

8 Tria la resposta correcte

1) Les histones presenten alta homologia de sequumlegravencia i per tant destructura

2) Les interaccions directes per formar el tetragravemer sestableixen entre lH3 dun diacutemer H3-H4 i lH3 de lalatre diacutemer H3-H4lsquo

3) Els dos diacutemers H2AH2B no interaccionen entre ells per formar loctagravemer

4) Els cations divalents juguen un paper fonamental ja que se situen a la regioacute C-terminal de les hegravelix alfa estabilitzant-les

a) 1 i 3 b) 2 i 4 c) 12 i 3 d)123 i 4 e)4

PREGUNTES DrsquoASSAIG NUCLEOSOMA

1- Senyala quina importancia teacute lrsquoaigua en el nucleosoma

En el nucleosoma lrsquoaigua es disposa al voltant del DNA i en lrsquoespai entre que hi ha entre el core drsquohistones i el DNA

En el nucleosoma lrsquoaigua juga un paper fonamental en lrsquoestabliment de les interaccions Histona-DNA ja que permet la interaccionar mitjanccedilant ponts drsquohidrogen de residus que es troben massa allunyats (distagravencia gt 28 Å) o que es troben mal orientats (els ponts drsquohidrogen nomeacutes es donen quan els residus estan disposats en linia recta en lrsquoespai admetent variacions de +- 35ordm) Lrsquoefecte principal que faragrave aixograve eacutes que permetragrave que la interaccioacute entre les histones i el DNA sigui sequumlegravencia independent (tot i que aixograve tambeacute es veu afavorit per altres coses) ja que permetragrave que aquesta no depengui dels residus concrets que hi hagi al DNA ni de la seva disposicioacute perquegrave podrem establir interaccions mitjanccedilant una o meacutes molegravecules drsquoaigua per tal drsquointeraccionar amb el DNA

2 Indica quina eacutes lrsquoestructura drsquoun octagravemer i digues quines proteiumlnes interaccionen entre elles per formar-lo

Lrsquooctagravemer estagrave format per dues cogravepies de cada una de les 4 histones core Es formen 2 heterodiacutemers H2A-H2B i dos heterodiacutemers H3-H4 gragravecies a interaccions hidrofogravebiques entre les hegravelix α2 i ponts H entre aa dels loops Les histones dels diacutemers interaccionen de manera capiculadaEls dos diacutemers H3-H4 srsquouneixen fortament als turns centrals del DNA formant el tetragravemer central Els altres dos diacutemers H2A-H2B interaccionen amb el tetragravemer per formar lrsquooctagravemer drsquohistones del nucleosoma El tetragravemer estagrave format per la unioacute dels 2 diacutemers H3-H4 formant una estructura del tipus 4-hegravelix-bundle Les uacuteniques histones que interaccionen directament soacuten H3-H3rsquo (les H4 queden als extrems del tetragravemer) Les interaccions que srsquoestableixen soacuten ponts H i interaccions hidrofogravebiquesLrsquooctagravemer es forma per la unioacute dels dos diacutemers H2A-H2B al tetragravemer Interaccioacute directa entre H4 i H2B mitjanccedilant ponts H i un cluster hidrofogravebic (aquest estagrave format per 3 Tyr que no interaccionen a traveacutes dels seus oxiacutegens sinoacute dels anells) Tambeacute es forma una estructura del tipus 4-hegravelix-bundleA meacutes tambeacute srsquoestableixen interaccions entre els dos diacutemers H2A-H2B

FI DE LA PRESENTACIOacutersquo

• Slide 1
• Slide 2
• CARACTERIacuteSTIQUES DEL NUCLEOSOMA
• El DNA al nucleosoma
• LOCALITZACIOacute DEL NUCLEOSOMA
• ESTRUCTURA DEL NUCLEOSOMA
• Slide 7
• Slide 8
• DINAgraveMICA DEL NUCLEOSOMA
• Slide 10
• Slide 11
• HISTONES
• CLASSIFICACIOacute SCOP
• TIPUS DrsquoHISTONES
• HISTONE FOLD
• 1KX5
• DOMINI HISTONE FOLD
• Slide 18
• Slide 19
• Slide 20
• Slide 21
• Slide 22
• Slide 23
• Slide 24
• INTERACCIONS AL NUCLEOSOMA
• TIPUS DrsquoINTERACCIONS
• TIPUS DrsquoINTERACCIONS
• INTERACCIONS HISTONA-HISTONA
• Slide 29
• Octagravemer drsquohistones (core nucleosomal)
• Slide 31
• Slide 32
• H3 i H4 interaccionen via histone fold formant un heterodiacutemer
• H2A i H2B interaccionen via histone fold formant un heterodiacutemer
• 1 INTERACCIONS HIDROFOgraveBIQUES
• Slide 36
• 3 ALTRES INTERACCIONS SECUNDAgraveRIES
• Per quegrave es formen aquests heterodiacutemers i no uns altres o homodiacutemers
• Slide 39
• Tetragravemer H3-H4H3rsquo-H4rsquo
• Slide 41
• 1 Ponts H entre H3-H3rsquo
• 2 Interaccions hidrofogravebiques entre H3-H3rsquo
• Slide 44
• Slide 45
• Tetragravemer-diacutemer interaccions H4-H2B
• Cluster hidrofogravebic
• Diacutemer-diacutemer interaccions H2A-H2BH2Arsquo
• Slide 49
• INTERACCIOacute AMB IONS
• INTERACCIONS HISTONA-DNA
• Slide 52
• IMPORTAgraveNCIA DE LrsquoAIGUA
• INTERACCIOacute PER PONTS DrsquoH
• Slide 55
• Slide 56
• Slide 57
• Slide 58
• Interaccioacute diacutemer H2AH2B -DNA
• Slide 60
• Slide 61
• Slide 62
• Slide 63
• Slide 64
• Interaccioacute H2B-DNA
• Slide 66
• Slide 67
• Interaccioacute diacutemer H3H4-DNA
• Slide 69
• Slide 70
• Slide 71
• Slide 72
• Slide 73
• Slide 74
• Slide 75
• Slide 76
• Slide 77
• Slide 78
• Slide 79
• Interaccioacute H3-DNA
• Slide 81
• Interaccioacute H4-DNA
• Slide 83
• Slide 84
• Slide 85
• Slide 86
• Slide 87
• Interaccioacute H2A-DNA
• Slide 89
• EVOLUCIOacute DE LES HISTONES
• SUPERPOSICIOacute
• Slide 92
• Slide 93
• Slide 94
• SUPERPOSICIOacute DE LES HISTONES
• Slide 96
• NUCLEOSOMA PROCARIOTA
• ALINIAMENT ESTRUCTURAL
• BIBLIOGRAFIA
• Slide 100
• Slide 102
• Slide 103
• Slide 104
• Slide 105
• Slide 106
• Slide 107
• Slide 108
• Slide 109
• FI DE LA PRESENTACIOacute

TIPUS DrsquoINTERACCIONS

1 Entre les hegravelix α 2 interaccions hidrofogravebiques

2 Entre els loops ponts drsquohidrogen

3 Altres interaccions

H3 i H4 interaccionen via histone fold formant un

heterodiacutemer

H4

H3

H2A i H2B interaccionen via histone fold formant un

heterodiacutemer

H2B

H2A

1 INTERACCIONS HIDROFOgraveBIQUES

H2A leu51 val54 leu55 leu58 thr59 ile62 leu63

H2B ala71 ile70 phe67 val66 val63 phe62 met59

H2A

H2B

2 INTERACCIONS PONT H entre L1 drsquouna histona i L2 de lrsquoaltra

L2

L1

L1

L2

H2B

H2A

Ser52

Ile78348Aring

3 ALTRES INTERACCIONS SECUNDAgraveRIES

H3-H4 H2A-H2B

Ile62

Ile29 Tyr39

Per quegrave es formen aquests heterodiacutemers i no uns altres o homodiacutemers

bull Empaquetament complementarindash diferegravencies en la

interaccioacute de hegravelix αndash diferegravencies de les seves

extensions N-terminals ndash diferegravencies dels loops L1-

L2

EL TETRAgraveMER

Tetragravemer H3-H4H3rsquo-H4rsquo

H4rsquoH4

H3 H3rsquo

TIPUS DrsquoINTERACCIONS

bull Les interaccions entre els dos diacutemers H3-H4 per formar el tetragravemer es formen entre les histones H3-H3rsquo mitjanccedilant un 4-hegravelix bundle

bull Interaccions1 Ponts H2 Hidrofogravebiques

1 Ponts H entre H3-H3rsquo

His133

His133

Asp123

Asp123

2 Interaccions hidrofogravebiques entre H3-H3rsquo

Residus hidrofogravebics

LrsquoOCTAgraveMER INTERACCIONS

TETRAgraveMERS-DIacuteMERS

Interaccioacute entre diacutemers H2A-H2BH4-H3

H2A-H2B

H3-H4

H2B

H4

Tetragravemer-diacutemer interaccions H4-H2B

H2B H4

Cluster hidrofogravebic

Ponts H

H2B

H4

Glu90

His75

Glu73Arg92

H2B

H4

Tyr80 Tyr72

Tyr88

Diacutemer-diacutemer interaccions H2A-H2BH2Arsquo

Asn38

His79

Glu41

32 Aring 28 Aring

bull Es formen interaccions mitjanccedilant els dominis histone-fold per formar els diacutemers

bull Es formen 3 4-hegravelix-bundlendash 1 associacioacute H3rsquo-H3 per formar tetragravemer

bull Ponts H bull Enllaccedilos hidrofogravebics

ndash 2 associacions H2B-H4 per formar octagravemer bull Ponts H bull Cluster hidrofogravebic

RESUM

INTERACCIOacute AMB IONS

bull Gran importagravencia dels cations divalents

bull Llocs drsquounioacute especiacutefics a ions com el Mg2+ Na+Mn2+ i el Cl-

bull Poden coordinar-se amb molegravecules drsquoaigua

INTERACCIONS HISTONA-DNA

INTERACCIONS HISTONA-DNA

bull Les interaccions histona-DNA es donen en aquelles regions en que el solc menor queda encarat a la part interior (SHL)

bull Impliquen principalmentndash LYS i ARG de les histones ndash Fosfats del DNA

INDEPENDEgraveNCIA DE LA SEQUumlEgraveNCIA DE DNA

bull Els residus implicats en les interaccions formen part majoritagraveriament dels loops L1 i L2 la hegravelix N-terminal i la cua N-termianl de les histones

IMPORTAgraveNCIA DE LrsquoAIGUAHIDRATACIOacute

bull Paper clau en lrsquoestabliment de les interaccions histona-DNA Lrsquoaigua es troba andash Solc menor del DNA (ldquoespines de hidratacioacuterdquo)ndash Grups fosfat del DNAndash Entre histones i DNA ndashdistagravencia lt35Aringndash

bull Serveixen drsquoenllaccedil per formar els ponts drsquohidrogen entre histona i DNA

bull Gran importagravencia en la dinagravemica i estabilitat del nucleosoma Permet interaccioacute sequumlegravencia-independent

INTERACCIOacute PER PONTS DrsquoH

INTERACCIOacute DIRECTEbull 116 ponts drsquohidrogen directes histona-DNA

INTERACCIOacute INDIRECTEbull 121 molegravecules drsquoH2O intervenen en les

interaccions histona-DNAndash 358 interaccions per ponts drsquohidrogen (3 per

molegravecula)bull actuaragrave tant de donador com drsquoacceptor de

ponts drsquohidrogen bull actuaran drsquoaiguumles drsquoassistegravencia o aiguumles

facilitadores

AUGMENT DE LrsquoENTROPIA DEL SISTEMA

Interaccions directes involucrades principalment les ARG i LYS per cagraverrega positiva que presenten

Pont drsquohidrogen establert en una distagravencia de 287Aring

Exemple

Arg36 (H4) + grup fosfat del DNA

Lys122 (H3) grup fosfat DNA

Distagravencia 678Aring

No eacutes possible establir un pont drsquohidrogen directe

SOLUCIOacute H2O

facilitadora

Interaccions indirectes

H2O 2762 facilita la formacioacute del pont drsquohidrogen entre la lisina 122 de la H3 i el grup fosfat del DNA

Per dues molegravecules que hi intervenen (DNA i histona) srsquoalliberen dues molegravecules drsquoaigua

Per alliberar les mateixes dues molegravecules drsquoaigua cal la participacioacute de tres grups (DNA histona i molegravecula drsquoaigua fent de pont)

Interaccioacute diacutemer H2AH2B -DNA

Interaccioacute H2A-DNA

grup NH2 -R- Arg35 (H2A) grup fosfat timina 39

Distagravencia 265Aring

Tipus pont drsquohidrogen (distagravencia ograveptima i orientacioacute en liacutenia recte de lrsquohidrogen del grup NH2 respecte lrsquooxigen del grup fosfat)

COOH

H3N+ C H

CH2

CH2

CH2

NH

C

NH2 NH2

Arginina

+

R

grup NH2 -R- Arg42 (H2A) grup fosfat guanina ndash35

Distagravencia 494AringTipus interaccioacute electrostagravetica

Distagravencia 498AringTipus interaccioacute electrostagravetica

grup fosfat timina 54

grup NH2 -R- Arg77(H2A)

grup NH2 -R- Arg35 (H2A) grup fosfat timina 39

Distagravencia 265Aring

Tipus pont drsquohidrogen (distagravencia ograveptima i orientacioacute en liacutenia recte de lrsquohidrogen del grup NH2 respecte lrsquooxigen del grup fosfat)

COOH

H3N+ C H

CH2

CH2

CH2

NH

C

NH2 NH2

Arginina

+

R

Interaccioacute H2B-DNA

grup NH2 -R- Arg83 (H2B) grup fosfat adenina ndash33

Distagravencia 342AringTipus interaccioacute electrostagravetica

grup OH -R- Thr85 (H2B) grup fosfat guanina ndash34

Distagravencia 300AringTipus pont drsquohidrogen

Treonina

Hidrogen lagravebil del grup alcohol

COOH

H3N+ C H

CH

OH CH3R

Interaccioacute diacutemer H3H4-DNA

Interaccioacute entre N de LYS77 H4 i O2P de A-33

Distagravencia 433Aring

Tipus electroestagravetica

448 Aring

Interaccioacute entre N de LYS115 H3 i O2P de A-33

Distagravencia 507Aring

Tipus electroestagravetica

574 Aring

261 Aring

Interaccioacute entre OH- THR30 H3 i O1P A13 a traveacutes de H2Obull THR - H2O

Distagravencia250 AringTipus pont drsquoH

bull H2O ndash O1P Distagravencia290 AringTipus pont drsquoH

Interaccioacute entre NH3+ de

ARG83 H3 i O1P de G27 Distagravencia 574AringTipus electroestagravetica

Interaccioacute entre OH- THR80 H4 i O1P C28

Distagravencia261Aring

Tipus pont drsquoH25 Aring

29 Aring

275 Aring

420 Aring

278 Aring

Interaccioacute entre NH3+ de

ARG45 H4 i O1P de T7

Distagravencia 510Aring

Tipus electroestagravetica

Interaccioacute OH- de THR118 H3 i O1P de G31

Distagravencia 275Aring

Tipus pont drsquohidrogen

Interaccioacute entre OH- de THR118 H3 NH3

+ ARG45 H4

Distagravencia 278Aring

Tipus pont drsquohidrogen

Interaccioacute entre CH3 de LEU65 H3 i CH3 de T

Distagravencia 414Aring

Tipus hidrofogravebica

414 Aring

Lisina 77 (H4) interaccioacute amb el grup fosfat a una distagravencia de 433Aring

H3-H4DNA

H2A-H2BDNA

Lisina 74 (H2A) tambeacute hauria drsquointeraccionar

Distagravencia 714Aring

No srsquoestableix una interaccioacute aparent

Problema de la literatura O problema de la cristalografia

Hipogravetesi

bull Estudiat en un temps diferent la distagravencia entre la LISINA i el GRUP FOSFAT del DNA permetria la interaccioacute electrostagravetica

Premisa

bull El nucleosoma eacutes un sistema en moviment

bull La cristalografia no ens permet considerar-lo com a tal (ldquofoto estagraveticardquo)

PDB 1P3I Crystallographic Studies Of Nucleosome Core Particles Containing Histone Sin Mutant (resolucioacute 230Aring)

PDB 1P3I

COOH

H3N+ C H

CH2

CH2

CH2

NH3+

Distagravencia 353AringTipus interaccioacute electrostagravetica

R

grup NH3+ Lys1075 grup fosfat adenina 133

Hipogravetesi

bull Estudiat en un temps diferent la distagravencia entre la LISINA i el GRUP FOSFAT del DNA permetria la interaccioacute electrostagravetica

Premisa

bull El nucleosoma eacutes un sistema en moviment

bull La cristalmiddotlografia no ens permet considerar-lo com a tal (ldquofoto estagraveticardquo)

CONCLUSIOacute AL TROBAR UN SEGON PDB A ON SIacute QUE ES MANTEacute LA INTERACCIOacute CONCLUIumlM QUE EacuteS IMPORTANT TAL I COM HAVIacuteEM TROBAT TOT I QUE EN EL NOSTRE MODEL NO HO PUGUEM OBSERVAR

Interaccioacute H3-DNA

Interaccioacute H4-DNA

SHL ndash15

SHL +15

233 Aring

271 Aring

508 Aring

6831 Aring

SHL ndash15

SHL +15

R63 H3 O1P T17J

D24 H4 O1P A-13J

R63 H3

O1P C-14J

D24 H4

O1P T18I

SHL ndash15 SHL +15

Interaccioacute H2B-DNA

Interaccioacute H2A-DNA

Cua C-terminal de H2A

No interaccioacute amb DNA del nucleosoma

Interaccioacute amb H1

Interaccioacute cua N-terminal H2A amb el nucleosoma

Interaccions electroestagravetiques

LYS i ARG amb OP DNA

EVOLUCIOacute DE LES HISTONES

SUPERPOSICIOacuteSTAMP

ClustalW HMMER

STAMP STAMP

LOW SCORES

Alineament STAMP (H4 H2A H2B)

Alinear H3 manualment

STAMP

SUPERPOSICIOacute DE LES HISTONES

H2A At

H2A Dm

H2A Ce

H2A HsH2A Xl

H4 HsH4 Ce

H4 Dm

H4 AtH4 Xl

Mfervidus1

Mfervidus2

H3 CeH3 Hs

H3 XlH3 Dm

H2B At

H2B Hs

H2B Xl

H2B CeH2B Dm

H1 At

H1 CeH1 Dm

H1 Hs

H1 Xl

H5 Ggallus

NUCLEOSOMA PROCARIOTA

bull Mateixa funcioacute a eucariotes i procariotes resoldre el problema de lrsquoempaquetament del DNA

bull Nucleosoma arquea tetragravemer + ~80pb DNAbull 2 tipus drsquohistona amb sequumlegravencia i estructura

conservada bull Formen diacutemers perograve no especiacutefics homo i

heterodiacutemers

bull Histones arquees meacutes petites (nomeacutes histone fold)

CLUSTAL W(160) multiple sequence alignment

1A7W --------------------------MELPIAPIGRIIKDAGAERVSDDARI-TLAKILE 1HTA -------------------------MGELPIAPIGRIIKNAGAERVSDDARI-ALAKVLE 1kx5B SGRGKGGKGLGKGGAKRHRKVLRDNIQGITKPAIRRLARRGGVKRISGLIYEETRGVLKV 1A7W EMGRDIASEAIKLARHAGRKTIKAEDIELAVRRFK---------- 1HTA EMGEEIASEAVKLAKHAGRKTIKAEDIELARKMF-----------1kx5B FLENVIRDAVTYTEHA-KRKT--VTAMDVVYALKRQGRTLYGFGG

No Domain1 Domain2 Sc RMS Len1 Len2 Align NFit Eq Secs I S P(m)

Pair 1 1A7W 1HTA 934 059 68 68 67 67 66 0 8485 10000 736e-46 Pair 2 1A7W 1kx5B 567 152 68 102 68 67 65 0 2462 10000 000037

Pair 3 1HTA 1kx5B 574 131 68 102 68 65 64 0 2969 10000 761e-06

ALINIAMENT ESTRUCTURAL

BIBLIOGRAFIALlibresbull Wolfe A Chromatin (Structure amp Function) Academic Press 2a edicioacute (1995)bull Calladine Understanding DNA Acdameic Pressbull Sinden DNA Structure and Function Academic PressArticlesbull Curt A Davey et al Solvent mediated interactions in the structura of the

nucleosome core particle at 19 Aring resolution J Mol Biol 319 p1097-1113 (2002)

bull Luger et al Crystal structure of the nucleosome core particle at 28 Aring resolution Nature 389 p251-260 (1997)

bull Flaus A Et al Mechanisms for nucleosome mobilisation Biopolymers 68 p463-578 (2003)

bull Richmond T et al The structure of DNA in the nucleosome core Nature 423 p145-150 (2003)

bull Protacio RU et al Effects of Histone Tail Domains on the Rate of Transcriptional Elongation throught a Nucleosome Mol Cell Biol Vol 20 n 23 p8866-8878

Websbull httpwwwciencianetVerArticuloHistonaidArticulo=dsfjuhh7hqjeub9z1f58vkbull httpwwwbiosciohio-stateedu~microbioArchaealhistonesbull httpwwwweb-bookscomMoBioFreeCh3D1htmbull httpwwwbmbpsueducoursesbmb4004_9_active_cromatinpd

Bases de dadesbull SCOPbull PDBbull National Human Genome Research Institute (Histone Sequence Database)

Programesbull STAMPbull ClustalWbull HMMERbull Rasmol

1 Sobre lrsquoestructura del nucleosoma digues quines afirmacions soacuten certes

1) Serveix per resoldre el problema de compactacioacute del DNA

2) Les regions exograveniques del DNA acostumen a estar a les zones linker per aixiacute estar meacutes accesibles als factors de transcripcioacute

3) Les histones srsquouneixen al DNA de forma sequumlegravencia no-depenent

4) Eacutes un sistema molt poc dinagravemic per permetre lrsquoestabilitat dels cromosomas metafagravesics

a 123

b 24

c 13

d 4

e 1234

2 Sobre els components del nucleosoma sabem que

a) Les histones del core estan molt ben conservades mentre que la H1 no

b) El DNA srsquoenrotlla formant 176 voltes al voltant de les histones del nucli que correspon a uns 146pb

c) Les dues anteriors

d) LrsquoH1 estabilitza el nucleosoma i organitza el DNA linker

e) Totes les anteriors

3 Sobre les histones digues quina opcioacute eacutes falsa

a) Soacuten proteiumlnes globulars bagravesiques molt riques en Arg i Lys

b) Les histones desacetilades tenen molt baixa afinitat pel DNA i premetran la transcripcioacute gegravenica

c) Trobem dos tipus drsquohistones totes de baix per molecular

d) Apareixen en lrsquoSCOP com a all alpha protein amb dominis histone fold

e) Srsquoorganitzen en un octagravemer format per un tetragravemer 2(H3-H4) i dos diacutemers (H2A-H2B)

4 En relacioacute a les interaccions entre les histones i el DNA digues quinaes de les seguumlents afirmacions eacutessoacuten falsaes

1) La interaccioacute entre les histones i el DNA es sequumlegravencia depenent

2) Les treonines interaccionen mitjanccedilant ponts drsquohidrogen realitzats amb el grup alcohol de la cadena lateral

3) Les interaccions srsquoestableixen principalment entre residus bagravesics de la hegravelix C-terminal el loop L1 i el loop L2 de les histones i els fosfats del DNA

4) Les interaccions srsquoestableixen principalment entre residus bagravesics de la hegravelix N-terminal el loop L1 i el loop L2 de les histones i els fosfats del DNA

a 1 2 i 3

b 1 i 3

c 2 i 4

d 4

e 1 2 3 i 4

5 En lrsquoestabliment de les interaccions Histona-DNA digues quina de les seguumlents afirmacions eacutes CERTA en relacioacute amb el paper de lrsquoaigua

a Lrsquoaigua facilita les interaccions entre les proteiumlnes i el DNA permetent la interaccioacute per ponts drsquohidrogen entre residus de les histones i del DNA quan aquests estan massa allunyats o mal orientats

b Lrsquoestabliment de ponts drsquohidrogen indirectes suposen una disminucioacute de la estabilitat del sistema

c Les molegravecules dlsquoaigua srsquoordenen al voltant del DNA deixant el core del nucleosoma sense solvatar

d 1 i 2 soacuten certes

e Cap de les anteriors eacutes certa

6 Senyala lales afirmacions INCORRECTAES sobre el nucleosoma

a Les histones core i la histona linker comparteixen un mateix domini estructural anomenat histone fold b El tetragravemer central del nucleosoma estagrave format per 2 histones H3 i 2 histones H4

c El domini histone fold estagrave format per 3 hegravelix alfa i 2 loops (L1 i L2)

d Els monogravemers drsquohistona es capiculen per formar els diacutemers gragravecies a interaccions hidrofogravebiques entre les hegravelix alfa i entre els loops de les histones e Les afirmacions a i d soacuten falses

7 Senyala les afirmacions CORRECTES sobre el nucleosoma

1) La sequumlegravencia drsquoaminoagravecids del domini histone fold de les histones H2A H2B H3 i H4 estagrave menys conservada que la seva estructura i plegament

2) El nucleosoma procariota estagrave format per 2 homo o heterodiacutemers i resol el problema de lrsquoempaquetament del DNA

3) Lrsquoorientacioacute de les cadenes laterals dels aminoagravecids de les histones eacutes variable segons la presegravencia o absegravencia del DNA

4) Les histones H1 soacuten les meacutes conservades evolutivament mentre que les H3 soacuten les que ho estan menys

a) 123 b) 13c) 24 d) 4

e) 1234

8 Tria la resposta correcte

1) Les histones presenten alta homologia de sequumlegravencia i per tant destructura

2) Les interaccions directes per formar el tetragravemer sestableixen entre lH3 dun diacutemer H3-H4 i lH3 de lalatre diacutemer H3-H4lsquo

3) Els dos diacutemers H2AH2B no interaccionen entre ells per formar loctagravemer

4) Els cations divalents juguen un paper fonamental ja que se situen a la regioacute C-terminal de les hegravelix alfa estabilitzant-les

a) 1 i 3 b) 2 i 4 c) 12 i 3 d)123 i 4 e)4

PREGUNTES DrsquoASSAIG NUCLEOSOMA

1- Senyala quina importancia teacute lrsquoaigua en el nucleosoma

En el nucleosoma lrsquoaigua es disposa al voltant del DNA i en lrsquoespai entre que hi ha entre el core drsquohistones i el DNA

En el nucleosoma lrsquoaigua juga un paper fonamental en lrsquoestabliment de les interaccions Histona-DNA ja que permet la interaccionar mitjanccedilant ponts drsquohidrogen de residus que es troben massa allunyats (distagravencia gt 28 Å) o que es troben mal orientats (els ponts drsquohidrogen nomeacutes es donen quan els residus estan disposats en linia recta en lrsquoespai admetent variacions de +- 35ordm) Lrsquoefecte principal que faragrave aixograve eacutes que permetragrave que la interaccioacute entre les histones i el DNA sigui sequumlegravencia independent (tot i que aixograve tambeacute es veu afavorit per altres coses) ja que permetragrave que aquesta no depengui dels residus concrets que hi hagi al DNA ni de la seva disposicioacute perquegrave podrem establir interaccions mitjanccedilant una o meacutes molegravecules drsquoaigua per tal drsquointeraccionar amb el DNA

2 Indica quina eacutes lrsquoestructura drsquoun octagravemer i digues quines proteiumlnes interaccionen entre elles per formar-lo

Lrsquooctagravemer estagrave format per dues cogravepies de cada una de les 4 histones core Es formen 2 heterodiacutemers H2A-H2B i dos heterodiacutemers H3-H4 gragravecies a interaccions hidrofogravebiques entre les hegravelix α2 i ponts H entre aa dels loops Les histones dels diacutemers interaccionen de manera capiculadaEls dos diacutemers H3-H4 srsquouneixen fortament als turns centrals del DNA formant el tetragravemer central Els altres dos diacutemers H2A-H2B interaccionen amb el tetragravemer per formar lrsquooctagravemer drsquohistones del nucleosoma El tetragravemer estagrave format per la unioacute dels 2 diacutemers H3-H4 formant una estructura del tipus 4-hegravelix-bundle Les uacuteniques histones que interaccionen directament soacuten H3-H3rsquo (les H4 queden als extrems del tetragravemer) Les interaccions que srsquoestableixen soacuten ponts H i interaccions hidrofogravebiquesLrsquooctagravemer es forma per la unioacute dels dos diacutemers H2A-H2B al tetragravemer Interaccioacute directa entre H4 i H2B mitjanccedilant ponts H i un cluster hidrofogravebic (aquest estagrave format per 3 Tyr que no interaccionen a traveacutes dels seus oxiacutegens sinoacute dels anells) Tambeacute es forma una estructura del tipus 4-hegravelix-bundleA meacutes tambeacute srsquoestableixen interaccions entre els dos diacutemers H2A-H2B

FI DE LA PRESENTACIOacutersquo

• Slide 1
• Slide 2
• CARACTERIacuteSTIQUES DEL NUCLEOSOMA
• El DNA al nucleosoma
• LOCALITZACIOacute DEL NUCLEOSOMA
• ESTRUCTURA DEL NUCLEOSOMA
• Slide 7
• Slide 8
• DINAgraveMICA DEL NUCLEOSOMA
• Slide 10
• Slide 11
• HISTONES
• CLASSIFICACIOacute SCOP
• TIPUS DrsquoHISTONES
• HISTONE FOLD
• 1KX5
• DOMINI HISTONE FOLD
• Slide 18
• Slide 19
• Slide 20
• Slide 21
• Slide 22
• Slide 23
• Slide 24
• INTERACCIONS AL NUCLEOSOMA
• TIPUS DrsquoINTERACCIONS
• TIPUS DrsquoINTERACCIONS
• INTERACCIONS HISTONA-HISTONA
• Slide 29
• Octagravemer drsquohistones (core nucleosomal)
• Slide 31
• Slide 32
• H3 i H4 interaccionen via histone fold formant un heterodiacutemer
• H2A i H2B interaccionen via histone fold formant un heterodiacutemer
• 1 INTERACCIONS HIDROFOgraveBIQUES
• Slide 36
• 3 ALTRES INTERACCIONS SECUNDAgraveRIES
• Per quegrave es formen aquests heterodiacutemers i no uns altres o homodiacutemers
• Slide 39
• Tetragravemer H3-H4H3rsquo-H4rsquo
• Slide 41
• 1 Ponts H entre H3-H3rsquo
• 2 Interaccions hidrofogravebiques entre H3-H3rsquo
• Slide 44
• Slide 45
• Tetragravemer-diacutemer interaccions H4-H2B
• Cluster hidrofogravebic
• Diacutemer-diacutemer interaccions H2A-H2BH2Arsquo
• Slide 49
• INTERACCIOacute AMB IONS
• INTERACCIONS HISTONA-DNA
• Slide 52
• IMPORTAgraveNCIA DE LrsquoAIGUA
• INTERACCIOacute PER PONTS DrsquoH
• Slide 55
• Slide 56
• Slide 57
• Slide 58
• Interaccioacute diacutemer H2AH2B -DNA
• Slide 60
• Slide 61
• Slide 62
• Slide 63
• Slide 64
• Interaccioacute H2B-DNA
• Slide 66
• Slide 67
• Interaccioacute diacutemer H3H4-DNA
• Slide 69
• Slide 70
• Slide 71
• Slide 72
• Slide 73
• Slide 74
• Slide 75
• Slide 76
• Slide 77
• Slide 78
• Slide 79
• Interaccioacute H3-DNA
• Slide 81
• Interaccioacute H4-DNA
• Slide 83
• Slide 84
• Slide 85
• Slide 86
• Slide 87
• Interaccioacute H2A-DNA
• Slide 89
• EVOLUCIOacute DE LES HISTONES
• SUPERPOSICIOacute
• Slide 92
• Slide 93
• Slide 94
• SUPERPOSICIOacute DE LES HISTONES
• Slide 96
• NUCLEOSOMA PROCARIOTA
• ALINIAMENT ESTRUCTURAL
• BIBLIOGRAFIA
• Slide 100
• Slide 102
• Slide 103
• Slide 104
• Slide 105
• Slide 106
• Slide 107
• Slide 108
• Slide 109
• FI DE LA PRESENTACIOacute

H3 i H4 interaccionen via histone fold formant un

heterodiacutemer

H4

H3

H2A i H2B interaccionen via histone fold formant un

heterodiacutemer

H2B

H2A

1 INTERACCIONS HIDROFOgraveBIQUES

H2A leu51 val54 leu55 leu58 thr59 ile62 leu63

H2B ala71 ile70 phe67 val66 val63 phe62 met59

H2A

H2B

2 INTERACCIONS PONT H entre L1 drsquouna histona i L2 de lrsquoaltra

L2

L1

L1

L2

H2B

H2A

Ser52

Ile78348Aring

3 ALTRES INTERACCIONS SECUNDAgraveRIES

H3-H4 H2A-H2B

Ile62

Ile29 Tyr39

Per quegrave es formen aquests heterodiacutemers i no uns altres o homodiacutemers

bull Empaquetament complementarindash diferegravencies en la

interaccioacute de hegravelix αndash diferegravencies de les seves

extensions N-terminals ndash diferegravencies dels loops L1-

L2

EL TETRAgraveMER

Tetragravemer H3-H4H3rsquo-H4rsquo

H4rsquoH4

H3 H3rsquo

TIPUS DrsquoINTERACCIONS

bull Les interaccions entre els dos diacutemers H3-H4 per formar el tetragravemer es formen entre les histones H3-H3rsquo mitjanccedilant un 4-hegravelix bundle

bull Interaccions1 Ponts H2 Hidrofogravebiques

1 Ponts H entre H3-H3rsquo

His133

His133

Asp123

Asp123

2 Interaccions hidrofogravebiques entre H3-H3rsquo

Residus hidrofogravebics

LrsquoOCTAgraveMER INTERACCIONS

TETRAgraveMERS-DIacuteMERS

Interaccioacute entre diacutemers H2A-H2BH4-H3

H2A-H2B

H3-H4

H2B

H4

Tetragravemer-diacutemer interaccions H4-H2B

H2B H4

Cluster hidrofogravebic

Ponts H

H2B

H4

Glu90

His75

Glu73Arg92

H2B

H4

Tyr80 Tyr72

Tyr88

Diacutemer-diacutemer interaccions H2A-H2BH2Arsquo

Asn38

His79

Glu41

32 Aring 28 Aring

bull Es formen interaccions mitjanccedilant els dominis histone-fold per formar els diacutemers

bull Es formen 3 4-hegravelix-bundlendash 1 associacioacute H3rsquo-H3 per formar tetragravemer

bull Ponts H bull Enllaccedilos hidrofogravebics

ndash 2 associacions H2B-H4 per formar octagravemer bull Ponts H bull Cluster hidrofogravebic

RESUM

INTERACCIOacute AMB IONS

bull Gran importagravencia dels cations divalents

bull Llocs drsquounioacute especiacutefics a ions com el Mg2+ Na+Mn2+ i el Cl-

bull Poden coordinar-se amb molegravecules drsquoaigua

INTERACCIONS HISTONA-DNA

INTERACCIONS HISTONA-DNA

bull Les interaccions histona-DNA es donen en aquelles regions en que el solc menor queda encarat a la part interior (SHL)

bull Impliquen principalmentndash LYS i ARG de les histones ndash Fosfats del DNA

INDEPENDEgraveNCIA DE LA SEQUumlEgraveNCIA DE DNA

bull Els residus implicats en les interaccions formen part majoritagraveriament dels loops L1 i L2 la hegravelix N-terminal i la cua N-termianl de les histones

IMPORTAgraveNCIA DE LrsquoAIGUAHIDRATACIOacute

bull Paper clau en lrsquoestabliment de les interaccions histona-DNA Lrsquoaigua es troba andash Solc menor del DNA (ldquoespines de hidratacioacuterdquo)ndash Grups fosfat del DNAndash Entre histones i DNA ndashdistagravencia lt35Aringndash

bull Serveixen drsquoenllaccedil per formar els ponts drsquohidrogen entre histona i DNA

bull Gran importagravencia en la dinagravemica i estabilitat del nucleosoma Permet interaccioacute sequumlegravencia-independent

INTERACCIOacute PER PONTS DrsquoH

INTERACCIOacute DIRECTEbull 116 ponts drsquohidrogen directes histona-DNA

INTERACCIOacute INDIRECTEbull 121 molegravecules drsquoH2O intervenen en les

interaccions histona-DNAndash 358 interaccions per ponts drsquohidrogen (3 per

molegravecula)bull actuaragrave tant de donador com drsquoacceptor de

ponts drsquohidrogen bull actuaran drsquoaiguumles drsquoassistegravencia o aiguumles

facilitadores

AUGMENT DE LrsquoENTROPIA DEL SISTEMA

Interaccions directes involucrades principalment les ARG i LYS per cagraverrega positiva que presenten

Pont drsquohidrogen establert en una distagravencia de 287Aring

Exemple

Arg36 (H4) + grup fosfat del DNA

Lys122 (H3) grup fosfat DNA

Distagravencia 678Aring

No eacutes possible establir un pont drsquohidrogen directe

SOLUCIOacute H2O

facilitadora

Interaccions indirectes

H2O 2762 facilita la formacioacute del pont drsquohidrogen entre la lisina 122 de la H3 i el grup fosfat del DNA

Per dues molegravecules que hi intervenen (DNA i histona) srsquoalliberen dues molegravecules drsquoaigua

Per alliberar les mateixes dues molegravecules drsquoaigua cal la participacioacute de tres grups (DNA histona i molegravecula drsquoaigua fent de pont)

Interaccioacute diacutemer H2AH2B -DNA

Interaccioacute H2A-DNA

grup NH2 -R- Arg35 (H2A) grup fosfat timina 39

Distagravencia 265Aring

Tipus pont drsquohidrogen (distagravencia ograveptima i orientacioacute en liacutenia recte de lrsquohidrogen del grup NH2 respecte lrsquooxigen del grup fosfat)

COOH

H3N+ C H

CH2

CH2

CH2

NH

C

NH2 NH2

Arginina

+

R

grup NH2 -R- Arg42 (H2A) grup fosfat guanina ndash35

Distagravencia 494AringTipus interaccioacute electrostagravetica

Distagravencia 498AringTipus interaccioacute electrostagravetica

grup fosfat timina 54

grup NH2 -R- Arg77(H2A)

grup NH2 -R- Arg35 (H2A) grup fosfat timina 39

Distagravencia 265Aring

Tipus pont drsquohidrogen (distagravencia ograveptima i orientacioacute en liacutenia recte de lrsquohidrogen del grup NH2 respecte lrsquooxigen del grup fosfat)

COOH

H3N+ C H

CH2

CH2

CH2

NH

C

NH2 NH2

Arginina

+

R

Interaccioacute H2B-DNA

grup NH2 -R- Arg83 (H2B) grup fosfat adenina ndash33

Distagravencia 342AringTipus interaccioacute electrostagravetica

grup OH -R- Thr85 (H2B) grup fosfat guanina ndash34

Distagravencia 300AringTipus pont drsquohidrogen

Treonina

Hidrogen lagravebil del grup alcohol

COOH

H3N+ C H

CH

OH CH3R

Interaccioacute diacutemer H3H4-DNA

Interaccioacute entre N de LYS77 H4 i O2P de A-33

Distagravencia 433Aring

Tipus electroestagravetica

448 Aring

Interaccioacute entre N de LYS115 H3 i O2P de A-33

Distagravencia 507Aring

Tipus electroestagravetica

574 Aring

261 Aring

Interaccioacute entre OH- THR30 H3 i O1P A13 a traveacutes de H2Obull THR - H2O

Distagravencia250 AringTipus pont drsquoH

bull H2O ndash O1P Distagravencia290 AringTipus pont drsquoH

Interaccioacute entre NH3+ de

ARG83 H3 i O1P de G27 Distagravencia 574AringTipus electroestagravetica

Interaccioacute entre OH- THR80 H4 i O1P C28

Distagravencia261Aring

Tipus pont drsquoH25 Aring

29 Aring

275 Aring

420 Aring

278 Aring

Interaccioacute entre NH3+ de

ARG45 H4 i O1P de T7

Distagravencia 510Aring

Tipus electroestagravetica

Interaccioacute OH- de THR118 H3 i O1P de G31

Distagravencia 275Aring

Tipus pont drsquohidrogen

Interaccioacute entre OH- de THR118 H3 NH3

+ ARG45 H4

Distagravencia 278Aring

Tipus pont drsquohidrogen

Interaccioacute entre CH3 de LEU65 H3 i CH3 de T

Distagravencia 414Aring

Tipus hidrofogravebica

414 Aring

Lisina 77 (H4) interaccioacute amb el grup fosfat a una distagravencia de 433Aring

H3-H4DNA

H2A-H2BDNA

Lisina 74 (H2A) tambeacute hauria drsquointeraccionar

Distagravencia 714Aring

No srsquoestableix una interaccioacute aparent

Problema de la literatura O problema de la cristalografia

Hipogravetesi

bull Estudiat en un temps diferent la distagravencia entre la LISINA i el GRUP FOSFAT del DNA permetria la interaccioacute electrostagravetica

Premisa

bull El nucleosoma eacutes un sistema en moviment

bull La cristalografia no ens permet considerar-lo com a tal (ldquofoto estagraveticardquo)

PDB 1P3I Crystallographic Studies Of Nucleosome Core Particles Containing Histone Sin Mutant (resolucioacute 230Aring)

PDB 1P3I

COOH

H3N+ C H

CH2

CH2

CH2

NH3+

Distagravencia 353AringTipus interaccioacute electrostagravetica

R

grup NH3+ Lys1075 grup fosfat adenina 133

Hipogravetesi

bull Estudiat en un temps diferent la distagravencia entre la LISINA i el GRUP FOSFAT del DNA permetria la interaccioacute electrostagravetica

Premisa

bull El nucleosoma eacutes un sistema en moviment

bull La cristalmiddotlografia no ens permet considerar-lo com a tal (ldquofoto estagraveticardquo)

CONCLUSIOacute AL TROBAR UN SEGON PDB A ON SIacute QUE ES MANTEacute LA INTERACCIOacute CONCLUIumlM QUE EacuteS IMPORTANT TAL I COM HAVIacuteEM TROBAT TOT I QUE EN EL NOSTRE MODEL NO HO PUGUEM OBSERVAR

Interaccioacute H3-DNA

Interaccioacute H4-DNA

SHL ndash15

SHL +15

233 Aring

271 Aring

508 Aring

6831 Aring

SHL ndash15

SHL +15

R63 H3 O1P T17J

D24 H4 O1P A-13J

R63 H3

O1P C-14J

D24 H4

O1P T18I

SHL ndash15 SHL +15

Interaccioacute H2B-DNA

Interaccioacute H2A-DNA

Cua C-terminal de H2A

No interaccioacute amb DNA del nucleosoma

Interaccioacute amb H1

Interaccioacute cua N-terminal H2A amb el nucleosoma

Interaccions electroestagravetiques

LYS i ARG amb OP DNA

EVOLUCIOacute DE LES HISTONES

SUPERPOSICIOacuteSTAMP

ClustalW HMMER

STAMP STAMP

LOW SCORES

Alineament STAMP (H4 H2A H2B)

Alinear H3 manualment

STAMP

SUPERPOSICIOacute DE LES HISTONES

H2A At

H2A Dm

H2A Ce

H2A HsH2A Xl

H4 HsH4 Ce

H4 Dm

H4 AtH4 Xl

Mfervidus1

Mfervidus2

H3 CeH3 Hs

H3 XlH3 Dm

H2B At

H2B Hs

H2B Xl

H2B CeH2B Dm

H1 At

H1 CeH1 Dm

H1 Hs

H1 Xl

H5 Ggallus

NUCLEOSOMA PROCARIOTA

bull Mateixa funcioacute a eucariotes i procariotes resoldre el problema de lrsquoempaquetament del DNA

bull Nucleosoma arquea tetragravemer + ~80pb DNAbull 2 tipus drsquohistona amb sequumlegravencia i estructura

conservada bull Formen diacutemers perograve no especiacutefics homo i

heterodiacutemers

bull Histones arquees meacutes petites (nomeacutes histone fold)

CLUSTAL W(160) multiple sequence alignment

1A7W --------------------------MELPIAPIGRIIKDAGAERVSDDARI-TLAKILE 1HTA -------------------------MGELPIAPIGRIIKNAGAERVSDDARI-ALAKVLE 1kx5B SGRGKGGKGLGKGGAKRHRKVLRDNIQGITKPAIRRLARRGGVKRISGLIYEETRGVLKV 1A7W EMGRDIASEAIKLARHAGRKTIKAEDIELAVRRFK---------- 1HTA EMGEEIASEAVKLAKHAGRKTIKAEDIELARKMF-----------1kx5B FLENVIRDAVTYTEHA-KRKT--VTAMDVVYALKRQGRTLYGFGG

No Domain1 Domain2 Sc RMS Len1 Len2 Align NFit Eq Secs I S P(m)

Pair 1 1A7W 1HTA 934 059 68 68 67 67 66 0 8485 10000 736e-46 Pair 2 1A7W 1kx5B 567 152 68 102 68 67 65 0 2462 10000 000037

Pair 3 1HTA 1kx5B 574 131 68 102 68 65 64 0 2969 10000 761e-06

ALINIAMENT ESTRUCTURAL

BIBLIOGRAFIALlibresbull Wolfe A Chromatin (Structure amp Function) Academic Press 2a edicioacute (1995)bull Calladine Understanding DNA Acdameic Pressbull Sinden DNA Structure and Function Academic PressArticlesbull Curt A Davey et al Solvent mediated interactions in the structura of the

nucleosome core particle at 19 Aring resolution J Mol Biol 319 p1097-1113 (2002)

bull Luger et al Crystal structure of the nucleosome core particle at 28 Aring resolution Nature 389 p251-260 (1997)

bull Flaus A Et al Mechanisms for nucleosome mobilisation Biopolymers 68 p463-578 (2003)

bull Richmond T et al The structure of DNA in the nucleosome core Nature 423 p145-150 (2003)

bull Protacio RU et al Effects of Histone Tail Domains on the Rate of Transcriptional Elongation throught a Nucleosome Mol Cell Biol Vol 20 n 23 p8866-8878

Websbull httpwwwciencianetVerArticuloHistonaidArticulo=dsfjuhh7hqjeub9z1f58vkbull httpwwwbiosciohio-stateedu~microbioArchaealhistonesbull httpwwwweb-bookscomMoBioFreeCh3D1htmbull httpwwwbmbpsueducoursesbmb4004_9_active_cromatinpd

Bases de dadesbull SCOPbull PDBbull National Human Genome Research Institute (Histone Sequence Database)

Programesbull STAMPbull ClustalWbull HMMERbull Rasmol

1 Sobre lrsquoestructura del nucleosoma digues quines afirmacions soacuten certes

1) Serveix per resoldre el problema de compactacioacute del DNA

2) Les regions exograveniques del DNA acostumen a estar a les zones linker per aixiacute estar meacutes accesibles als factors de transcripcioacute

3) Les histones srsquouneixen al DNA de forma sequumlegravencia no-depenent

4) Eacutes un sistema molt poc dinagravemic per permetre lrsquoestabilitat dels cromosomas metafagravesics

a 123

b 24

c 13

d 4

e 1234

2 Sobre els components del nucleosoma sabem que

a) Les histones del core estan molt ben conservades mentre que la H1 no

b) El DNA srsquoenrotlla formant 176 voltes al voltant de les histones del nucli que correspon a uns 146pb

c) Les dues anteriors

d) LrsquoH1 estabilitza el nucleosoma i organitza el DNA linker

e) Totes les anteriors

3 Sobre les histones digues quina opcioacute eacutes falsa

a) Soacuten proteiumlnes globulars bagravesiques molt riques en Arg i Lys

b) Les histones desacetilades tenen molt baixa afinitat pel DNA i premetran la transcripcioacute gegravenica

c) Trobem dos tipus drsquohistones totes de baix per molecular

d) Apareixen en lrsquoSCOP com a all alpha protein amb dominis histone fold

e) Srsquoorganitzen en un octagravemer format per un tetragravemer 2(H3-H4) i dos diacutemers (H2A-H2B)

4 En relacioacute a les interaccions entre les histones i el DNA digues quinaes de les seguumlents afirmacions eacutessoacuten falsaes

1) La interaccioacute entre les histones i el DNA es sequumlegravencia depenent

2) Les treonines interaccionen mitjanccedilant ponts drsquohidrogen realitzats amb el grup alcohol de la cadena lateral

3) Les interaccions srsquoestableixen principalment entre residus bagravesics de la hegravelix C-terminal el loop L1 i el loop L2 de les histones i els fosfats del DNA

4) Les interaccions srsquoestableixen principalment entre residus bagravesics de la hegravelix N-terminal el loop L1 i el loop L2 de les histones i els fosfats del DNA

a 1 2 i 3

b 1 i 3

c 2 i 4

d 4

e 1 2 3 i 4

5 En lrsquoestabliment de les interaccions Histona-DNA digues quina de les seguumlents afirmacions eacutes CERTA en relacioacute amb el paper de lrsquoaigua

a Lrsquoaigua facilita les interaccions entre les proteiumlnes i el DNA permetent la interaccioacute per ponts drsquohidrogen entre residus de les histones i del DNA quan aquests estan massa allunyats o mal orientats

b Lrsquoestabliment de ponts drsquohidrogen indirectes suposen una disminucioacute de la estabilitat del sistema

c Les molegravecules dlsquoaigua srsquoordenen al voltant del DNA deixant el core del nucleosoma sense solvatar

d 1 i 2 soacuten certes

e Cap de les anteriors eacutes certa

6 Senyala lales afirmacions INCORRECTAES sobre el nucleosoma

a Les histones core i la histona linker comparteixen un mateix domini estructural anomenat histone fold b El tetragravemer central del nucleosoma estagrave format per 2 histones H3 i 2 histones H4

c El domini histone fold estagrave format per 3 hegravelix alfa i 2 loops (L1 i L2)

d Els monogravemers drsquohistona es capiculen per formar els diacutemers gragravecies a interaccions hidrofogravebiques entre les hegravelix alfa i entre els loops de les histones e Les afirmacions a i d soacuten falses

7 Senyala les afirmacions CORRECTES sobre el nucleosoma

1) La sequumlegravencia drsquoaminoagravecids del domini histone fold de les histones H2A H2B H3 i H4 estagrave menys conservada que la seva estructura i plegament

2) El nucleosoma procariota estagrave format per 2 homo o heterodiacutemers i resol el problema de lrsquoempaquetament del DNA

3) Lrsquoorientacioacute de les cadenes laterals dels aminoagravecids de les histones eacutes variable segons la presegravencia o absegravencia del DNA

4) Les histones H1 soacuten les meacutes conservades evolutivament mentre que les H3 soacuten les que ho estan menys

a) 123 b) 13c) 24 d) 4

e) 1234

8 Tria la resposta correcte

1) Les histones presenten alta homologia de sequumlegravencia i per tant destructura

2) Les interaccions directes per formar el tetragravemer sestableixen entre lH3 dun diacutemer H3-H4 i lH3 de lalatre diacutemer H3-H4lsquo

3) Els dos diacutemers H2AH2B no interaccionen entre ells per formar loctagravemer

4) Els cations divalents juguen un paper fonamental ja que se situen a la regioacute C-terminal de les hegravelix alfa estabilitzant-les

a) 1 i 3 b) 2 i 4 c) 12 i 3 d)123 i 4 e)4

PREGUNTES DrsquoASSAIG NUCLEOSOMA

1- Senyala quina importancia teacute lrsquoaigua en el nucleosoma

En el nucleosoma lrsquoaigua es disposa al voltant del DNA i en lrsquoespai entre que hi ha entre el core drsquohistones i el DNA

En el nucleosoma lrsquoaigua juga un paper fonamental en lrsquoestabliment de les interaccions Histona-DNA ja que permet la interaccionar mitjanccedilant ponts drsquohidrogen de residus que es troben massa allunyats (distagravencia gt 28 Å) o que es troben mal orientats (els ponts drsquohidrogen nomeacutes es donen quan els residus estan disposats en linia recta en lrsquoespai admetent variacions de +- 35ordm) Lrsquoefecte principal que faragrave aixograve eacutes que permetragrave que la interaccioacute entre les histones i el DNA sigui sequumlegravencia independent (tot i que aixograve tambeacute es veu afavorit per altres coses) ja que permetragrave que aquesta no depengui dels residus concrets que hi hagi al DNA ni de la seva disposicioacute perquegrave podrem establir interaccions mitjanccedilant una o meacutes molegravecules drsquoaigua per tal drsquointeraccionar amb el DNA

2 Indica quina eacutes lrsquoestructura drsquoun octagravemer i digues quines proteiumlnes interaccionen entre elles per formar-lo

Lrsquooctagravemer estagrave format per dues cogravepies de cada una de les 4 histones core Es formen 2 heterodiacutemers H2A-H2B i dos heterodiacutemers H3-H4 gragravecies a interaccions hidrofogravebiques entre les hegravelix α2 i ponts H entre aa dels loops Les histones dels diacutemers interaccionen de manera capiculadaEls dos diacutemers H3-H4 srsquouneixen fortament als turns centrals del DNA formant el tetragravemer central Els altres dos diacutemers H2A-H2B interaccionen amb el tetragravemer per formar lrsquooctagravemer drsquohistones del nucleosoma El tetragravemer estagrave format per la unioacute dels 2 diacutemers H3-H4 formant una estructura del tipus 4-hegravelix-bundle Les uacuteniques histones que interaccionen directament soacuten H3-H3rsquo (les H4 queden als extrems del tetragravemer) Les interaccions que srsquoestableixen soacuten ponts H i interaccions hidrofogravebiquesLrsquooctagravemer es forma per la unioacute dels dos diacutemers H2A-H2B al tetragravemer Interaccioacute directa entre H4 i H2B mitjanccedilant ponts H i un cluster hidrofogravebic (aquest estagrave format per 3 Tyr que no interaccionen a traveacutes dels seus oxiacutegens sinoacute dels anells) Tambeacute es forma una estructura del tipus 4-hegravelix-bundleA meacutes tambeacute srsquoestableixen interaccions entre els dos diacutemers H2A-H2B

FI DE LA PRESENTACIOacutersquo

• Slide 1
• Slide 2
• CARACTERIacuteSTIQUES DEL NUCLEOSOMA
• El DNA al nucleosoma
• LOCALITZACIOacute DEL NUCLEOSOMA
• ESTRUCTURA DEL NUCLEOSOMA
• Slide 7
• Slide 8
• DINAgraveMICA DEL NUCLEOSOMA
• Slide 10
• Slide 11
• HISTONES
• CLASSIFICACIOacute SCOP
• TIPUS DrsquoHISTONES
• HISTONE FOLD
• 1KX5
• DOMINI HISTONE FOLD
• Slide 18
• Slide 19
• Slide 20
• Slide 21
• Slide 22
• Slide 23
• Slide 24
• INTERACCIONS AL NUCLEOSOMA
• TIPUS DrsquoINTERACCIONS
• TIPUS DrsquoINTERACCIONS
• INTERACCIONS HISTONA-HISTONA
• Slide 29
• Octagravemer drsquohistones (core nucleosomal)
• Slide 31
• Slide 32
• H3 i H4 interaccionen via histone fold formant un heterodiacutemer
• H2A i H2B interaccionen via histone fold formant un heterodiacutemer
• 1 INTERACCIONS HIDROFOgraveBIQUES
• Slide 36
• 3 ALTRES INTERACCIONS SECUNDAgraveRIES
• Per quegrave es formen aquests heterodiacutemers i no uns altres o homodiacutemers
• Slide 39
• Tetragravemer H3-H4H3rsquo-H4rsquo
• Slide 41
• 1 Ponts H entre H3-H3rsquo
• 2 Interaccions hidrofogravebiques entre H3-H3rsquo
• Slide 44
• Slide 45
• Tetragravemer-diacutemer interaccions H4-H2B
• Cluster hidrofogravebic
• Diacutemer-diacutemer interaccions H2A-H2BH2Arsquo
• Slide 49
• INTERACCIOacute AMB IONS
• INTERACCIONS HISTONA-DNA
• Slide 52
• IMPORTAgraveNCIA DE LrsquoAIGUA
• INTERACCIOacute PER PONTS DrsquoH
• Slide 55
• Slide 56
• Slide 57
• Slide 58
• Interaccioacute diacutemer H2AH2B -DNA
• Slide 60
• Slide 61
• Slide 62
• Slide 63
• Slide 64
• Interaccioacute H2B-DNA
• Slide 66
• Slide 67
• Interaccioacute diacutemer H3H4-DNA
• Slide 69
• Slide 70
• Slide 71
• Slide 72
• Slide 73
• Slide 74
• Slide 75
• Slide 76
• Slide 77
• Slide 78
• Slide 79
• Interaccioacute H3-DNA
• Slide 81
• Interaccioacute H4-DNA
• Slide 83
• Slide 84
• Slide 85
• Slide 86
• Slide 87
• Interaccioacute H2A-DNA
• Slide 89
• EVOLUCIOacute DE LES HISTONES
• SUPERPOSICIOacute
• Slide 92
• Slide 93
• Slide 94
• SUPERPOSICIOacute DE LES HISTONES
• Slide 96
• NUCLEOSOMA PROCARIOTA
• ALINIAMENT ESTRUCTURAL
• BIBLIOGRAFIA
• Slide 100
• Slide 102
• Slide 103
• Slide 104
• Slide 105
• Slide 106
• Slide 107
• Slide 108
• Slide 109
• FI DE LA PRESENTACIOacute

H2A i H2B interaccionen via histone fold formant un

heterodiacutemer

H2B

H2A

1 INTERACCIONS HIDROFOgraveBIQUES

H2A leu51 val54 leu55 leu58 thr59 ile62 leu63

H2B ala71 ile70 phe67 val66 val63 phe62 met59

H2A

H2B

2 INTERACCIONS PONT H entre L1 drsquouna histona i L2 de lrsquoaltra

L2

L1

L1

L2

H2B

H2A

Ser52

Ile78348Aring

3 ALTRES INTERACCIONS SECUNDAgraveRIES

H3-H4 H2A-H2B

Ile62

Ile29 Tyr39

Per quegrave es formen aquests heterodiacutemers i no uns altres o homodiacutemers

bull Empaquetament complementarindash diferegravencies en la

interaccioacute de hegravelix αndash diferegravencies de les seves

extensions N-terminals ndash diferegravencies dels loops L1-

L2

EL TETRAgraveMER

Tetragravemer H3-H4H3rsquo-H4rsquo

H4rsquoH4

H3 H3rsquo

TIPUS DrsquoINTERACCIONS

bull Les interaccions entre els dos diacutemers H3-H4 per formar el tetragravemer es formen entre les histones H3-H3rsquo mitjanccedilant un 4-hegravelix bundle

bull Interaccions1 Ponts H2 Hidrofogravebiques

1 Ponts H entre H3-H3rsquo

His133

His133

Asp123

Asp123

2 Interaccions hidrofogravebiques entre H3-H3rsquo

Residus hidrofogravebics

LrsquoOCTAgraveMER INTERACCIONS

TETRAgraveMERS-DIacuteMERS

Interaccioacute entre diacutemers H2A-H2BH4-H3

H2A-H2B

H3-H4

H2B

H4

Tetragravemer-diacutemer interaccions H4-H2B

H2B H4

Cluster hidrofogravebic

Ponts H

H2B

H4

Glu90

His75

Glu73Arg92

H2B

H4

Tyr80 Tyr72

Tyr88

Diacutemer-diacutemer interaccions H2A-H2BH2Arsquo

Asn38

His79

Glu41

32 Aring 28 Aring

bull Es formen interaccions mitjanccedilant els dominis histone-fold per formar els diacutemers

bull Es formen 3 4-hegravelix-bundlendash 1 associacioacute H3rsquo-H3 per formar tetragravemer

bull Ponts H bull Enllaccedilos hidrofogravebics

ndash 2 associacions H2B-H4 per formar octagravemer bull Ponts H bull Cluster hidrofogravebic

RESUM

INTERACCIOacute AMB IONS

bull Gran importagravencia dels cations divalents

bull Llocs drsquounioacute especiacutefics a ions com el Mg2+ Na+Mn2+ i el Cl-

bull Poden coordinar-se amb molegravecules drsquoaigua

INTERACCIONS HISTONA-DNA

INTERACCIONS HISTONA-DNA

bull Les interaccions histona-DNA es donen en aquelles regions en que el solc menor queda encarat a la part interior (SHL)

bull Impliquen principalmentndash LYS i ARG de les histones ndash Fosfats del DNA

INDEPENDEgraveNCIA DE LA SEQUumlEgraveNCIA DE DNA

bull Els residus implicats en les interaccions formen part majoritagraveriament dels loops L1 i L2 la hegravelix N-terminal i la cua N-termianl de les histones

IMPORTAgraveNCIA DE LrsquoAIGUAHIDRATACIOacute

bull Paper clau en lrsquoestabliment de les interaccions histona-DNA Lrsquoaigua es troba andash Solc menor del DNA (ldquoespines de hidratacioacuterdquo)ndash Grups fosfat del DNAndash Entre histones i DNA ndashdistagravencia lt35Aringndash

bull Serveixen drsquoenllaccedil per formar els ponts drsquohidrogen entre histona i DNA

bull Gran importagravencia en la dinagravemica i estabilitat del nucleosoma Permet interaccioacute sequumlegravencia-independent

INTERACCIOacute PER PONTS DrsquoH

INTERACCIOacute DIRECTEbull 116 ponts drsquohidrogen directes histona-DNA

INTERACCIOacute INDIRECTEbull 121 molegravecules drsquoH2O intervenen en les

interaccions histona-DNAndash 358 interaccions per ponts drsquohidrogen (3 per

molegravecula)bull actuaragrave tant de donador com drsquoacceptor de

ponts drsquohidrogen bull actuaran drsquoaiguumles drsquoassistegravencia o aiguumles

facilitadores

AUGMENT DE LrsquoENTROPIA DEL SISTEMA

Interaccions directes involucrades principalment les ARG i LYS per cagraverrega positiva que presenten

Pont drsquohidrogen establert en una distagravencia de 287Aring

Exemple

Arg36 (H4) + grup fosfat del DNA

Lys122 (H3) grup fosfat DNA

Distagravencia 678Aring

No eacutes possible establir un pont drsquohidrogen directe

SOLUCIOacute H2O

facilitadora

Interaccions indirectes

H2O 2762 facilita la formacioacute del pont drsquohidrogen entre la lisina 122 de la H3 i el grup fosfat del DNA

Per dues molegravecules que hi intervenen (DNA i histona) srsquoalliberen dues molegravecules drsquoaigua

Per alliberar les mateixes dues molegravecules drsquoaigua cal la participacioacute de tres grups (DNA histona i molegravecula drsquoaigua fent de pont)

Interaccioacute diacutemer H2AH2B -DNA

Interaccioacute H2A-DNA

grup NH2 -R- Arg35 (H2A) grup fosfat timina 39

Distagravencia 265Aring

Tipus pont drsquohidrogen (distagravencia ograveptima i orientacioacute en liacutenia recte de lrsquohidrogen del grup NH2 respecte lrsquooxigen del grup fosfat)

COOH

H3N+ C H

CH2

CH2

CH2

NH

C

NH2 NH2

Arginina

+

R

grup NH2 -R- Arg42 (H2A) grup fosfat guanina ndash35

Distagravencia 494AringTipus interaccioacute electrostagravetica

Distagravencia 498AringTipus interaccioacute electrostagravetica

grup fosfat timina 54

grup NH2 -R- Arg77(H2A)

grup NH2 -R- Arg35 (H2A) grup fosfat timina 39

Distagravencia 265Aring

Tipus pont drsquohidrogen (distagravencia ograveptima i orientacioacute en liacutenia recte de lrsquohidrogen del grup NH2 respecte lrsquooxigen del grup fosfat)

COOH

H3N+ C H

CH2

CH2

CH2

NH

C

NH2 NH2

Arginina

+

R

Interaccioacute H2B-DNA

grup NH2 -R- Arg83 (H2B) grup fosfat adenina ndash33

Distagravencia 342AringTipus interaccioacute electrostagravetica

grup OH -R- Thr85 (H2B) grup fosfat guanina ndash34

Distagravencia 300AringTipus pont drsquohidrogen

Treonina

Hidrogen lagravebil del grup alcohol

COOH

H3N+ C H

CH

OH CH3R

Interaccioacute diacutemer H3H4-DNA

Interaccioacute entre N de LYS77 H4 i O2P de A-33

Distagravencia 433Aring

Tipus electroestagravetica

448 Aring

Interaccioacute entre N de LYS115 H3 i O2P de A-33

Distagravencia 507Aring

Tipus electroestagravetica

574 Aring

261 Aring

Interaccioacute entre OH- THR30 H3 i O1P A13 a traveacutes de H2Obull THR - H2O

Distagravencia250 AringTipus pont drsquoH

bull H2O ndash O1P Distagravencia290 AringTipus pont drsquoH

Interaccioacute entre NH3+ de

ARG83 H3 i O1P de G27 Distagravencia 574AringTipus electroestagravetica

Interaccioacute entre OH- THR80 H4 i O1P C28

Distagravencia261Aring

Tipus pont drsquoH25 Aring

29 Aring

275 Aring

420 Aring

278 Aring

Interaccioacute entre NH3+ de

ARG45 H4 i O1P de T7

Distagravencia 510Aring

Tipus electroestagravetica

Interaccioacute OH- de THR118 H3 i O1P de G31

Distagravencia 275Aring

Tipus pont drsquohidrogen

Interaccioacute entre OH- de THR118 H3 NH3

+ ARG45 H4

Distagravencia 278Aring

Tipus pont drsquohidrogen

Interaccioacute entre CH3 de LEU65 H3 i CH3 de T

Distagravencia 414Aring

Tipus hidrofogravebica

414 Aring

Lisina 77 (H4) interaccioacute amb el grup fosfat a una distagravencia de 433Aring

H3-H4DNA

H2A-H2BDNA

Lisina 74 (H2A) tambeacute hauria drsquointeraccionar

Distagravencia 714Aring

No srsquoestableix una interaccioacute aparent

Problema de la literatura O problema de la cristalografia

Hipogravetesi

bull Estudiat en un temps diferent la distagravencia entre la LISINA i el GRUP FOSFAT del DNA permetria la interaccioacute electrostagravetica

Premisa

bull El nucleosoma eacutes un sistema en moviment

bull La cristalografia no ens permet considerar-lo com a tal (ldquofoto estagraveticardquo)

PDB 1P3I Crystallographic Studies Of Nucleosome Core Particles Containing Histone Sin Mutant (resolucioacute 230Aring)

PDB 1P3I

COOH

H3N+ C H

CH2

CH2

CH2

NH3+

Distagravencia 353AringTipus interaccioacute electrostagravetica

R

grup NH3+ Lys1075 grup fosfat adenina 133

Hipogravetesi

bull Estudiat en un temps diferent la distagravencia entre la LISINA i el GRUP FOSFAT del DNA permetria la interaccioacute electrostagravetica

Premisa

bull El nucleosoma eacutes un sistema en moviment

bull La cristalmiddotlografia no ens permet considerar-lo com a tal (ldquofoto estagraveticardquo)

CONCLUSIOacute AL TROBAR UN SEGON PDB A ON SIacute QUE ES MANTEacute LA INTERACCIOacute CONCLUIumlM QUE EacuteS IMPORTANT TAL I COM HAVIacuteEM TROBAT TOT I QUE EN EL NOSTRE MODEL NO HO PUGUEM OBSERVAR

Interaccioacute H3-DNA

Interaccioacute H4-DNA

SHL ndash15

SHL +15

233 Aring

271 Aring

508 Aring

6831 Aring

SHL ndash15

SHL +15

R63 H3 O1P T17J

D24 H4 O1P A-13J

R63 H3

O1P C-14J

D24 H4

O1P T18I

SHL ndash15 SHL +15

Interaccioacute H2B-DNA

Interaccioacute H2A-DNA

Cua C-terminal de H2A

No interaccioacute amb DNA del nucleosoma

Interaccioacute amb H1

Interaccioacute cua N-terminal H2A amb el nucleosoma

Interaccions electroestagravetiques

LYS i ARG amb OP DNA

EVOLUCIOacute DE LES HISTONES

SUPERPOSICIOacuteSTAMP

ClustalW HMMER

STAMP STAMP

LOW SCORES

Alineament STAMP (H4 H2A H2B)

Alinear H3 manualment

STAMP

SUPERPOSICIOacute DE LES HISTONES

H2A At

H2A Dm

H2A Ce

H2A HsH2A Xl

H4 HsH4 Ce

H4 Dm

H4 AtH4 Xl

Mfervidus1

Mfervidus2

H3 CeH3 Hs

H3 XlH3 Dm

H2B At

H2B Hs

H2B Xl

H2B CeH2B Dm

H1 At

H1 CeH1 Dm

H1 Hs

H1 Xl

H5 Ggallus

NUCLEOSOMA PROCARIOTA

bull Mateixa funcioacute a eucariotes i procariotes resoldre el problema de lrsquoempaquetament del DNA

bull Nucleosoma arquea tetragravemer + ~80pb DNAbull 2 tipus drsquohistona amb sequumlegravencia i estructura

conservada bull Formen diacutemers perograve no especiacutefics homo i

heterodiacutemers

bull Histones arquees meacutes petites (nomeacutes histone fold)

CLUSTAL W(160) multiple sequence alignment

1A7W --------------------------MELPIAPIGRIIKDAGAERVSDDARI-TLAKILE 1HTA -------------------------MGELPIAPIGRIIKNAGAERVSDDARI-ALAKVLE 1kx5B SGRGKGGKGLGKGGAKRHRKVLRDNIQGITKPAIRRLARRGGVKRISGLIYEETRGVLKV 1A7W EMGRDIASEAIKLARHAGRKTIKAEDIELAVRRFK---------- 1HTA EMGEEIASEAVKLAKHAGRKTIKAEDIELARKMF-----------1kx5B FLENVIRDAVTYTEHA-KRKT--VTAMDVVYALKRQGRTLYGFGG

No Domain1 Domain2 Sc RMS Len1 Len2 Align NFit Eq Secs I S P(m)

Pair 1 1A7W 1HTA 934 059 68 68 67 67 66 0 8485 10000 736e-46 Pair 2 1A7W 1kx5B 567 152 68 102 68 67 65 0 2462 10000 000037

Pair 3 1HTA 1kx5B 574 131 68 102 68 65 64 0 2969 10000 761e-06

ALINIAMENT ESTRUCTURAL

BIBLIOGRAFIALlibresbull Wolfe A Chromatin (Structure amp Function) Academic Press 2a edicioacute (1995)bull Calladine Understanding DNA Acdameic Pressbull Sinden DNA Structure and Function Academic PressArticlesbull Curt A Davey et al Solvent mediated interactions in the structura of the

nucleosome core particle at 19 Aring resolution J Mol Biol 319 p1097-1113 (2002)

bull Luger et al Crystal structure of the nucleosome core particle at 28 Aring resolution Nature 389 p251-260 (1997)

bull Flaus A Et al Mechanisms for nucleosome mobilisation Biopolymers 68 p463-578 (2003)

bull Richmond T et al The structure of DNA in the nucleosome core Nature 423 p145-150 (2003)

bull Protacio RU et al Effects of Histone Tail Domains on the Rate of Transcriptional Elongation throught a Nucleosome Mol Cell Biol Vol 20 n 23 p8866-8878

Websbull httpwwwciencianetVerArticuloHistonaidArticulo=dsfjuhh7hqjeub9z1f58vkbull httpwwwbiosciohio-stateedu~microbioArchaealhistonesbull httpwwwweb-bookscomMoBioFreeCh3D1htmbull httpwwwbmbpsueducoursesbmb4004_9_active_cromatinpd

Bases de dadesbull SCOPbull PDBbull National Human Genome Research Institute (Histone Sequence Database)

Programesbull STAMPbull ClustalWbull HMMERbull Rasmol

1 Sobre lrsquoestructura del nucleosoma digues quines afirmacions soacuten certes

1) Serveix per resoldre el problema de compactacioacute del DNA

2) Les regions exograveniques del DNA acostumen a estar a les zones linker per aixiacute estar meacutes accesibles als factors de transcripcioacute

3) Les histones srsquouneixen al DNA de forma sequumlegravencia no-depenent

4) Eacutes un sistema molt poc dinagravemic per permetre lrsquoestabilitat dels cromosomas metafagravesics

a 123

b 24

c 13

d 4

e 1234

2 Sobre els components del nucleosoma sabem que

a) Les histones del core estan molt ben conservades mentre que la H1 no

b) El DNA srsquoenrotlla formant 176 voltes al voltant de les histones del nucli que correspon a uns 146pb

c) Les dues anteriors

d) LrsquoH1 estabilitza el nucleosoma i organitza el DNA linker

e) Totes les anteriors

3 Sobre les histones digues quina opcioacute eacutes falsa

a) Soacuten proteiumlnes globulars bagravesiques molt riques en Arg i Lys

b) Les histones desacetilades tenen molt baixa afinitat pel DNA i premetran la transcripcioacute gegravenica

c) Trobem dos tipus drsquohistones totes de baix per molecular

d) Apareixen en lrsquoSCOP com a all alpha protein amb dominis histone fold

e) Srsquoorganitzen en un octagravemer format per un tetragravemer 2(H3-H4) i dos diacutemers (H2A-H2B)

4 En relacioacute a les interaccions entre les histones i el DNA digues quinaes de les seguumlents afirmacions eacutessoacuten falsaes

1) La interaccioacute entre les histones i el DNA es sequumlegravencia depenent

2) Les treonines interaccionen mitjanccedilant ponts drsquohidrogen realitzats amb el grup alcohol de la cadena lateral

3) Les interaccions srsquoestableixen principalment entre residus bagravesics de la hegravelix C-terminal el loop L1 i el loop L2 de les histones i els fosfats del DNA

4) Les interaccions srsquoestableixen principalment entre residus bagravesics de la hegravelix N-terminal el loop L1 i el loop L2 de les histones i els fosfats del DNA

a 1 2 i 3

b 1 i 3

c 2 i 4

d 4

e 1 2 3 i 4

5 En lrsquoestabliment de les interaccions Histona-DNA digues quina de les seguumlents afirmacions eacutes CERTA en relacioacute amb el paper de lrsquoaigua

a Lrsquoaigua facilita les interaccions entre les proteiumlnes i el DNA permetent la interaccioacute per ponts drsquohidrogen entre residus de les histones i del DNA quan aquests estan massa allunyats o mal orientats

b Lrsquoestabliment de ponts drsquohidrogen indirectes suposen una disminucioacute de la estabilitat del sistema

c Les molegravecules dlsquoaigua srsquoordenen al voltant del DNA deixant el core del nucleosoma sense solvatar

d 1 i 2 soacuten certes

e Cap de les anteriors eacutes certa

6 Senyala lales afirmacions INCORRECTAES sobre el nucleosoma

a Les histones core i la histona linker comparteixen un mateix domini estructural anomenat histone fold b El tetragravemer central del nucleosoma estagrave format per 2 histones H3 i 2 histones H4

c El domini histone fold estagrave format per 3 hegravelix alfa i 2 loops (L1 i L2)

d Els monogravemers drsquohistona es capiculen per formar els diacutemers gragravecies a interaccions hidrofogravebiques entre les hegravelix alfa i entre els loops de les histones e Les afirmacions a i d soacuten falses

7 Senyala les afirmacions CORRECTES sobre el nucleosoma

1) La sequumlegravencia drsquoaminoagravecids del domini histone fold de les histones H2A H2B H3 i H4 estagrave menys conservada que la seva estructura i plegament

2) El nucleosoma procariota estagrave format per 2 homo o heterodiacutemers i resol el problema de lrsquoempaquetament del DNA

3) Lrsquoorientacioacute de les cadenes laterals dels aminoagravecids de les histones eacutes variable segons la presegravencia o absegravencia del DNA

4) Les histones H1 soacuten les meacutes conservades evolutivament mentre que les H3 soacuten les que ho estan menys

a) 123 b) 13c) 24 d) 4

e) 1234

8 Tria la resposta correcte

1) Les histones presenten alta homologia de sequumlegravencia i per tant destructura

2) Les interaccions directes per formar el tetragravemer sestableixen entre lH3 dun diacutemer H3-H4 i lH3 de lalatre diacutemer H3-H4lsquo

3) Els dos diacutemers H2AH2B no interaccionen entre ells per formar loctagravemer

4) Els cations divalents juguen un paper fonamental ja que se situen a la regioacute C-terminal de les hegravelix alfa estabilitzant-les

a) 1 i 3 b) 2 i 4 c) 12 i 3 d)123 i 4 e)4

PREGUNTES DrsquoASSAIG NUCLEOSOMA

1- Senyala quina importancia teacute lrsquoaigua en el nucleosoma

En el nucleosoma lrsquoaigua es disposa al voltant del DNA i en lrsquoespai entre que hi ha entre el core drsquohistones i el DNA

En el nucleosoma lrsquoaigua juga un paper fonamental en lrsquoestabliment de les interaccions Histona-DNA ja que permet la interaccionar mitjanccedilant ponts drsquohidrogen de residus que es troben massa allunyats (distagravencia gt 28 Å) o que es troben mal orientats (els ponts drsquohidrogen nomeacutes es donen quan els residus estan disposats en linia recta en lrsquoespai admetent variacions de +- 35ordm) Lrsquoefecte principal que faragrave aixograve eacutes que permetragrave que la interaccioacute entre les histones i el DNA sigui sequumlegravencia independent (tot i que aixograve tambeacute es veu afavorit per altres coses) ja que permetragrave que aquesta no depengui dels residus concrets que hi hagi al DNA ni de la seva disposicioacute perquegrave podrem establir interaccions mitjanccedilant una o meacutes molegravecules drsquoaigua per tal drsquointeraccionar amb el DNA

2 Indica quina eacutes lrsquoestructura drsquoun octagravemer i digues quines proteiumlnes interaccionen entre elles per formar-lo

Lrsquooctagravemer estagrave format per dues cogravepies de cada una de les 4 histones core Es formen 2 heterodiacutemers H2A-H2B i dos heterodiacutemers H3-H4 gragravecies a interaccions hidrofogravebiques entre les hegravelix α2 i ponts H entre aa dels loops Les histones dels diacutemers interaccionen de manera capiculadaEls dos diacutemers H3-H4 srsquouneixen fortament als turns centrals del DNA formant el tetragravemer central Els altres dos diacutemers H2A-H2B interaccionen amb el tetragravemer per formar lrsquooctagravemer drsquohistones del nucleosoma El tetragravemer estagrave format per la unioacute dels 2 diacutemers H3-H4 formant una estructura del tipus 4-hegravelix-bundle Les uacuteniques histones que interaccionen directament soacuten H3-H3rsquo (les H4 queden als extrems del tetragravemer) Les interaccions que srsquoestableixen soacuten ponts H i interaccions hidrofogravebiquesLrsquooctagravemer es forma per la unioacute dels dos diacutemers H2A-H2B al tetragravemer Interaccioacute directa entre H4 i H2B mitjanccedilant ponts H i un cluster hidrofogravebic (aquest estagrave format per 3 Tyr que no interaccionen a traveacutes dels seus oxiacutegens sinoacute dels anells) Tambeacute es forma una estructura del tipus 4-hegravelix-bundleA meacutes tambeacute srsquoestableixen interaccions entre els dos diacutemers H2A-H2B

FI DE LA PRESENTACIOacutersquo

• Slide 1
• Slide 2
• CARACTERIacuteSTIQUES DEL NUCLEOSOMA
• El DNA al nucleosoma
• LOCALITZACIOacute DEL NUCLEOSOMA
• ESTRUCTURA DEL NUCLEOSOMA
• Slide 7
• Slide 8
• DINAgraveMICA DEL NUCLEOSOMA
• Slide 10
• Slide 11
• HISTONES
• CLASSIFICACIOacute SCOP
• TIPUS DrsquoHISTONES
• HISTONE FOLD
• 1KX5
• DOMINI HISTONE FOLD
• Slide 18
• Slide 19
• Slide 20
• Slide 21
• Slide 22
• Slide 23
• Slide 24
• INTERACCIONS AL NUCLEOSOMA
• TIPUS DrsquoINTERACCIONS
• TIPUS DrsquoINTERACCIONS
• INTERACCIONS HISTONA-HISTONA
• Slide 29
• Octagravemer drsquohistones (core nucleosomal)
• Slide 31
• Slide 32
• H3 i H4 interaccionen via histone fold formant un heterodiacutemer
• H2A i H2B interaccionen via histone fold formant un heterodiacutemer
• 1 INTERACCIONS HIDROFOgraveBIQUES
• Slide 36
• 3 ALTRES INTERACCIONS SECUNDAgraveRIES
• Per quegrave es formen aquests heterodiacutemers i no uns altres o homodiacutemers
• Slide 39
• Tetragravemer H3-H4H3rsquo-H4rsquo
• Slide 41
• 1 Ponts H entre H3-H3rsquo
• 2 Interaccions hidrofogravebiques entre H3-H3rsquo
• Slide 44
• Slide 45
• Tetragravemer-diacutemer interaccions H4-H2B
• Cluster hidrofogravebic
• Diacutemer-diacutemer interaccions H2A-H2BH2Arsquo
• Slide 49
• INTERACCIOacute AMB IONS
• INTERACCIONS HISTONA-DNA
• Slide 52
• IMPORTAgraveNCIA DE LrsquoAIGUA
• INTERACCIOacute PER PONTS DrsquoH
• Slide 55
• Slide 56
• Slide 57
• Slide 58
• Interaccioacute diacutemer H2AH2B -DNA
• Slide 60
• Slide 61
• Slide 62
• Slide 63
• Slide 64
• Interaccioacute H2B-DNA
• Slide 66
• Slide 67
• Interaccioacute diacutemer H3H4-DNA
• Slide 69
• Slide 70
• Slide 71
• Slide 72
• Slide 73
• Slide 74
• Slide 75
• Slide 76
• Slide 77
• Slide 78
• Slide 79
• Interaccioacute H3-DNA
• Slide 81
• Interaccioacute H4-DNA
• Slide 83
• Slide 84
• Slide 85
• Slide 86
• Slide 87
• Interaccioacute H2A-DNA
• Slide 89
• EVOLUCIOacute DE LES HISTONES
• SUPERPOSICIOacute
• Slide 92
• Slide 93
• Slide 94
• SUPERPOSICIOacute DE LES HISTONES
• Slide 96
• NUCLEOSOMA PROCARIOTA
• ALINIAMENT ESTRUCTURAL
• BIBLIOGRAFIA
• Slide 100
• Slide 102
• Slide 103
• Slide 104
• Slide 105
• Slide 106
• Slide 107
• Slide 108
• Slide 109
• FI DE LA PRESENTACIOacute

1 INTERACCIONS HIDROFOgraveBIQUES

H2A leu51 val54 leu55 leu58 thr59 ile62 leu63

H2B ala71 ile70 phe67 val66 val63 phe62 met59

H2A

H2B

2 INTERACCIONS PONT H entre L1 drsquouna histona i L2 de lrsquoaltra

L2

L1

L1

L2

H2B

H2A

Ser52

Ile78348Aring

3 ALTRES INTERACCIONS SECUNDAgraveRIES

H3-H4 H2A-H2B

Ile62

Ile29 Tyr39

Per quegrave es formen aquests heterodiacutemers i no uns altres o homodiacutemers

bull Empaquetament complementarindash diferegravencies en la

interaccioacute de hegravelix αndash diferegravencies de les seves

extensions N-terminals ndash diferegravencies dels loops L1-

L2

EL TETRAgraveMER

Tetragravemer H3-H4H3rsquo-H4rsquo

H4rsquoH4

H3 H3rsquo

TIPUS DrsquoINTERACCIONS

bull Les interaccions entre els dos diacutemers H3-H4 per formar el tetragravemer es formen entre les histones H3-H3rsquo mitjanccedilant un 4-hegravelix bundle

bull Interaccions1 Ponts H2 Hidrofogravebiques

1 Ponts H entre H3-H3rsquo

His133

His133

Asp123

Asp123

2 Interaccions hidrofogravebiques entre H3-H3rsquo

Residus hidrofogravebics

LrsquoOCTAgraveMER INTERACCIONS

TETRAgraveMERS-DIacuteMERS

Interaccioacute entre diacutemers H2A-H2BH4-H3

H2A-H2B

H3-H4

H2B

H4

Tetragravemer-diacutemer interaccions H4-H2B

H2B H4

Cluster hidrofogravebic

Ponts H

H2B

H4

Glu90

His75

Glu73Arg92

H2B

H4

Tyr80 Tyr72

Tyr88

Diacutemer-diacutemer interaccions H2A-H2BH2Arsquo

Asn38

His79

Glu41

32 Aring 28 Aring

bull Es formen interaccions mitjanccedilant els dominis histone-fold per formar els diacutemers

bull Es formen 3 4-hegravelix-bundlendash 1 associacioacute H3rsquo-H3 per formar tetragravemer

bull Ponts H bull Enllaccedilos hidrofogravebics

ndash 2 associacions H2B-H4 per formar octagravemer bull Ponts H bull Cluster hidrofogravebic

RESUM

INTERACCIOacute AMB IONS

bull Gran importagravencia dels cations divalents

bull Llocs drsquounioacute especiacutefics a ions com el Mg2+ Na+Mn2+ i el Cl-

bull Poden coordinar-se amb molegravecules drsquoaigua

INTERACCIONS HISTONA-DNA

INTERACCIONS HISTONA-DNA

bull Les interaccions histona-DNA es donen en aquelles regions en que el solc menor queda encarat a la part interior (SHL)

bull Impliquen principalmentndash LYS i ARG de les histones ndash Fosfats del DNA

INDEPENDEgraveNCIA DE LA SEQUumlEgraveNCIA DE DNA

bull Els residus implicats en les interaccions formen part majoritagraveriament dels loops L1 i L2 la hegravelix N-terminal i la cua N-termianl de les histones

IMPORTAgraveNCIA DE LrsquoAIGUAHIDRATACIOacute

bull Paper clau en lrsquoestabliment de les interaccions histona-DNA Lrsquoaigua es troba andash Solc menor del DNA (ldquoespines de hidratacioacuterdquo)ndash Grups fosfat del DNAndash Entre histones i DNA ndashdistagravencia lt35Aringndash

bull Serveixen drsquoenllaccedil per formar els ponts drsquohidrogen entre histona i DNA

bull Gran importagravencia en la dinagravemica i estabilitat del nucleosoma Permet interaccioacute sequumlegravencia-independent

INTERACCIOacute PER PONTS DrsquoH

INTERACCIOacute DIRECTEbull 116 ponts drsquohidrogen directes histona-DNA

INTERACCIOacute INDIRECTEbull 121 molegravecules drsquoH2O intervenen en les

interaccions histona-DNAndash 358 interaccions per ponts drsquohidrogen (3 per

molegravecula)bull actuaragrave tant de donador com drsquoacceptor de

ponts drsquohidrogen bull actuaran drsquoaiguumles drsquoassistegravencia o aiguumles

facilitadores

AUGMENT DE LrsquoENTROPIA DEL SISTEMA

Interaccions directes involucrades principalment les ARG i LYS per cagraverrega positiva que presenten

Pont drsquohidrogen establert en una distagravencia de 287Aring

Exemple

Arg36 (H4) + grup fosfat del DNA

Lys122 (H3) grup fosfat DNA

Distagravencia 678Aring

No eacutes possible establir un pont drsquohidrogen directe

SOLUCIOacute H2O

facilitadora

Interaccions indirectes

H2O 2762 facilita la formacioacute del pont drsquohidrogen entre la lisina 122 de la H3 i el grup fosfat del DNA

Per dues molegravecules que hi intervenen (DNA i histona) srsquoalliberen dues molegravecules drsquoaigua

Per alliberar les mateixes dues molegravecules drsquoaigua cal la participacioacute de tres grups (DNA histona i molegravecula drsquoaigua fent de pont)

Interaccioacute diacutemer H2AH2B -DNA

Interaccioacute H2A-DNA

grup NH2 -R- Arg35 (H2A) grup fosfat timina 39

Distagravencia 265Aring

Tipus pont drsquohidrogen (distagravencia ograveptima i orientacioacute en liacutenia recte de lrsquohidrogen del grup NH2 respecte lrsquooxigen del grup fosfat)

COOH

H3N+ C H

CH2

CH2

CH2

NH

C

NH2 NH2

Arginina

+

R

grup NH2 -R- Arg42 (H2A) grup fosfat guanina ndash35

Distagravencia 494AringTipus interaccioacute electrostagravetica

Distagravencia 498AringTipus interaccioacute electrostagravetica

grup fosfat timina 54

grup NH2 -R- Arg77(H2A)

grup NH2 -R- Arg35 (H2A) grup fosfat timina 39

Distagravencia 265Aring

Tipus pont drsquohidrogen (distagravencia ograveptima i orientacioacute en liacutenia recte de lrsquohidrogen del grup NH2 respecte lrsquooxigen del grup fosfat)

COOH

H3N+ C H

CH2

CH2

CH2

NH

C

NH2 NH2

Arginina

+

R

Interaccioacute H2B-DNA

grup NH2 -R- Arg83 (H2B) grup fosfat adenina ndash33

Distagravencia 342AringTipus interaccioacute electrostagravetica

grup OH -R- Thr85 (H2B) grup fosfat guanina ndash34

Distagravencia 300AringTipus pont drsquohidrogen

Treonina

Hidrogen lagravebil del grup alcohol

COOH

H3N+ C H

CH

OH CH3R

Interaccioacute diacutemer H3H4-DNA

Interaccioacute entre N de LYS77 H4 i O2P de A-33

Distagravencia 433Aring

Tipus electroestagravetica

448 Aring

Interaccioacute entre N de LYS115 H3 i O2P de A-33

Distagravencia 507Aring

Tipus electroestagravetica

574 Aring

261 Aring

Interaccioacute entre OH- THR30 H3 i O1P A13 a traveacutes de H2Obull THR - H2O

Distagravencia250 AringTipus pont drsquoH

bull H2O ndash O1P Distagravencia290 AringTipus pont drsquoH

Interaccioacute entre NH3+ de

ARG83 H3 i O1P de G27 Distagravencia 574AringTipus electroestagravetica

Interaccioacute entre OH- THR80 H4 i O1P C28

Distagravencia261Aring

Tipus pont drsquoH25 Aring

29 Aring

275 Aring

420 Aring

278 Aring

Interaccioacute entre NH3+ de

ARG45 H4 i O1P de T7

Distagravencia 510Aring

Tipus electroestagravetica

Interaccioacute OH- de THR118 H3 i O1P de G31

Distagravencia 275Aring

Tipus pont drsquohidrogen

Interaccioacute entre OH- de THR118 H3 NH3

+ ARG45 H4

Distagravencia 278Aring

Tipus pont drsquohidrogen

Interaccioacute entre CH3 de LEU65 H3 i CH3 de T

Distagravencia 414Aring

Tipus hidrofogravebica

414 Aring

Lisina 77 (H4) interaccioacute amb el grup fosfat a una distagravencia de 433Aring

H3-H4DNA

H2A-H2BDNA

Lisina 74 (H2A) tambeacute hauria drsquointeraccionar

Distagravencia 714Aring

No srsquoestableix una interaccioacute aparent

Problema de la literatura O problema de la cristalografia

Hipogravetesi

bull Estudiat en un temps diferent la distagravencia entre la LISINA i el GRUP FOSFAT del DNA permetria la interaccioacute electrostagravetica

Premisa

bull El nucleosoma eacutes un sistema en moviment

bull La cristalografia no ens permet considerar-lo com a tal (ldquofoto estagraveticardquo)

PDB 1P3I Crystallographic Studies Of Nucleosome Core Particles Containing Histone Sin Mutant (resolucioacute 230Aring)

PDB 1P3I

COOH

H3N+ C H

CH2

CH2

CH2

NH3+

Distagravencia 353AringTipus interaccioacute electrostagravetica

R

grup NH3+ Lys1075 grup fosfat adenina 133

Hipogravetesi

bull Estudiat en un temps diferent la distagravencia entre la LISINA i el GRUP FOSFAT del DNA permetria la interaccioacute electrostagravetica

Premisa

bull El nucleosoma eacutes un sistema en moviment

bull La cristalmiddotlografia no ens permet considerar-lo com a tal (ldquofoto estagraveticardquo)

CONCLUSIOacute AL TROBAR UN SEGON PDB A ON SIacute QUE ES MANTEacute LA INTERACCIOacute CONCLUIumlM QUE EacuteS IMPORTANT TAL I COM HAVIacuteEM TROBAT TOT I QUE EN EL NOSTRE MODEL NO HO PUGUEM OBSERVAR

Interaccioacute H3-DNA

Interaccioacute H4-DNA

SHL ndash15

SHL +15

233 Aring

271 Aring

508 Aring

6831 Aring

SHL ndash15

SHL +15

R63 H3 O1P T17J

D24 H4 O1P A-13J

R63 H3

O1P C-14J

D24 H4

O1P T18I

SHL ndash15 SHL +15

Interaccioacute H2B-DNA

Interaccioacute H2A-DNA

Cua C-terminal de H2A

No interaccioacute amb DNA del nucleosoma

Interaccioacute amb H1

Interaccioacute cua N-terminal H2A amb el nucleosoma

Interaccions electroestagravetiques

LYS i ARG amb OP DNA

EVOLUCIOacute DE LES HISTONES

SUPERPOSICIOacuteSTAMP

ClustalW HMMER

STAMP STAMP

LOW SCORES

Alineament STAMP (H4 H2A H2B)

Alinear H3 manualment

STAMP

SUPERPOSICIOacute DE LES HISTONES

H2A At

H2A Dm

H2A Ce

H2A HsH2A Xl

H4 HsH4 Ce

H4 Dm

H4 AtH4 Xl

Mfervidus1

Mfervidus2

H3 CeH3 Hs

H3 XlH3 Dm

H2B At

H2B Hs

H2B Xl

H2B CeH2B Dm

H1 At

H1 CeH1 Dm

H1 Hs

H1 Xl

H5 Ggallus

NUCLEOSOMA PROCARIOTA

bull Mateixa funcioacute a eucariotes i procariotes resoldre el problema de lrsquoempaquetament del DNA

bull Nucleosoma arquea tetragravemer + ~80pb DNAbull 2 tipus drsquohistona amb sequumlegravencia i estructura

conservada bull Formen diacutemers perograve no especiacutefics homo i

heterodiacutemers

bull Histones arquees meacutes petites (nomeacutes histone fold)

CLUSTAL W(160) multiple sequence alignment

1A7W --------------------------MELPIAPIGRIIKDAGAERVSDDARI-TLAKILE 1HTA -------------------------MGELPIAPIGRIIKNAGAERVSDDARI-ALAKVLE 1kx5B SGRGKGGKGLGKGGAKRHRKVLRDNIQGITKPAIRRLARRGGVKRISGLIYEETRGVLKV 1A7W EMGRDIASEAIKLARHAGRKTIKAEDIELAVRRFK---------- 1HTA EMGEEIASEAVKLAKHAGRKTIKAEDIELARKMF-----------1kx5B FLENVIRDAVTYTEHA-KRKT--VTAMDVVYALKRQGRTLYGFGG

No Domain1 Domain2 Sc RMS Len1 Len2 Align NFit Eq Secs I S P(m)

Pair 1 1A7W 1HTA 934 059 68 68 67 67 66 0 8485 10000 736e-46 Pair 2 1A7W 1kx5B 567 152 68 102 68 67 65 0 2462 10000 000037

Pair 3 1HTA 1kx5B 574 131 68 102 68 65 64 0 2969 10000 761e-06

ALINIAMENT ESTRUCTURAL

BIBLIOGRAFIALlibresbull Wolfe A Chromatin (Structure amp Function) Academic Press 2a edicioacute (1995)bull Calladine Understanding DNA Acdameic Pressbull Sinden DNA Structure and Function Academic PressArticlesbull Curt A Davey et al Solvent mediated interactions in the structura of the

nucleosome core particle at 19 Aring resolution J Mol Biol 319 p1097-1113 (2002)

bull Luger et al Crystal structure of the nucleosome core particle at 28 Aring resolution Nature 389 p251-260 (1997)

bull Flaus A Et al Mechanisms for nucleosome mobilisation Biopolymers 68 p463-578 (2003)

bull Richmond T et al The structure of DNA in the nucleosome core Nature 423 p145-150 (2003)

bull Protacio RU et al Effects of Histone Tail Domains on the Rate of Transcriptional Elongation throught a Nucleosome Mol Cell Biol Vol 20 n 23 p8866-8878

Websbull httpwwwciencianetVerArticuloHistonaidArticulo=dsfjuhh7hqjeub9z1f58vkbull httpwwwbiosciohio-stateedu~microbioArchaealhistonesbull httpwwwweb-bookscomMoBioFreeCh3D1htmbull httpwwwbmbpsueducoursesbmb4004_9_active_cromatinpd

Bases de dadesbull SCOPbull PDBbull National Human Genome Research Institute (Histone Sequence Database)

Programesbull STAMPbull ClustalWbull HMMERbull Rasmol

1 Sobre lrsquoestructura del nucleosoma digues quines afirmacions soacuten certes

1) Serveix per resoldre el problema de compactacioacute del DNA

2) Les regions exograveniques del DNA acostumen a estar a les zones linker per aixiacute estar meacutes accesibles als factors de transcripcioacute

3) Les histones srsquouneixen al DNA de forma sequumlegravencia no-depenent

4) Eacutes un sistema molt poc dinagravemic per permetre lrsquoestabilitat dels cromosomas metafagravesics

a 123

b 24

c 13

d 4

e 1234

2 Sobre els components del nucleosoma sabem que

a) Les histones del core estan molt ben conservades mentre que la H1 no

b) El DNA srsquoenrotlla formant 176 voltes al voltant de les histones del nucli que correspon a uns 146pb

c) Les dues anteriors

d) LrsquoH1 estabilitza el nucleosoma i organitza el DNA linker

e) Totes les anteriors

3 Sobre les histones digues quina opcioacute eacutes falsa

a) Soacuten proteiumlnes globulars bagravesiques molt riques en Arg i Lys

b) Les histones desacetilades tenen molt baixa afinitat pel DNA i premetran la transcripcioacute gegravenica

c) Trobem dos tipus drsquohistones totes de baix per molecular

d) Apareixen en lrsquoSCOP com a all alpha protein amb dominis histone fold

e) Srsquoorganitzen en un octagravemer format per un tetragravemer 2(H3-H4) i dos diacutemers (H2A-H2B)

4 En relacioacute a les interaccions entre les histones i el DNA digues quinaes de les seguumlents afirmacions eacutessoacuten falsaes

1) La interaccioacute entre les histones i el DNA es sequumlegravencia depenent

2) Les treonines interaccionen mitjanccedilant ponts drsquohidrogen realitzats amb el grup alcohol de la cadena lateral

3) Les interaccions srsquoestableixen principalment entre residus bagravesics de la hegravelix C-terminal el loop L1 i el loop L2 de les histones i els fosfats del DNA

4) Les interaccions srsquoestableixen principalment entre residus bagravesics de la hegravelix N-terminal el loop L1 i el loop L2 de les histones i els fosfats del DNA

a 1 2 i 3

b 1 i 3

c 2 i 4

d 4

e 1 2 3 i 4

5 En lrsquoestabliment de les interaccions Histona-DNA digues quina de les seguumlents afirmacions eacutes CERTA en relacioacute amb el paper de lrsquoaigua

a Lrsquoaigua facilita les interaccions entre les proteiumlnes i el DNA permetent la interaccioacute per ponts drsquohidrogen entre residus de les histones i del DNA quan aquests estan massa allunyats o mal orientats

b Lrsquoestabliment de ponts drsquohidrogen indirectes suposen una disminucioacute de la estabilitat del sistema

c Les molegravecules dlsquoaigua srsquoordenen al voltant del DNA deixant el core del nucleosoma sense solvatar

d 1 i 2 soacuten certes

e Cap de les anteriors eacutes certa

6 Senyala lales afirmacions INCORRECTAES sobre el nucleosoma

a Les histones core i la histona linker comparteixen un mateix domini estructural anomenat histone fold b El tetragravemer central del nucleosoma estagrave format per 2 histones H3 i 2 histones H4

c El domini histone fold estagrave format per 3 hegravelix alfa i 2 loops (L1 i L2)

d Els monogravemers drsquohistona es capiculen per formar els diacutemers gragravecies a interaccions hidrofogravebiques entre les hegravelix alfa i entre els loops de les histones e Les afirmacions a i d soacuten falses

7 Senyala les afirmacions CORRECTES sobre el nucleosoma

1) La sequumlegravencia drsquoaminoagravecids del domini histone fold de les histones H2A H2B H3 i H4 estagrave menys conservada que la seva estructura i plegament

2) El nucleosoma procariota estagrave format per 2 homo o heterodiacutemers i resol el problema de lrsquoempaquetament del DNA

3) Lrsquoorientacioacute de les cadenes laterals dels aminoagravecids de les histones eacutes variable segons la presegravencia o absegravencia del DNA

4) Les histones H1 soacuten les meacutes conservades evolutivament mentre que les H3 soacuten les que ho estan menys

a) 123 b) 13c) 24 d) 4

e) 1234

8 Tria la resposta correcte

1) Les histones presenten alta homologia de sequumlegravencia i per tant destructura

2) Les interaccions directes per formar el tetragravemer sestableixen entre lH3 dun diacutemer H3-H4 i lH3 de lalatre diacutemer H3-H4lsquo

3) Els dos diacutemers H2AH2B no interaccionen entre ells per formar loctagravemer

4) Els cations divalents juguen un paper fonamental ja que se situen a la regioacute C-terminal de les hegravelix alfa estabilitzant-les

a) 1 i 3 b) 2 i 4 c) 12 i 3 d)123 i 4 e)4

PREGUNTES DrsquoASSAIG NUCLEOSOMA

1- Senyala quina importancia teacute lrsquoaigua en el nucleosoma

En el nucleosoma lrsquoaigua es disposa al voltant del DNA i en lrsquoespai entre que hi ha entre el core drsquohistones i el DNA

En el nucleosoma lrsquoaigua juga un paper fonamental en lrsquoestabliment de les interaccions Histona-DNA ja que permet la interaccionar mitjanccedilant ponts drsquohidrogen de residus que es troben massa allunyats (distagravencia gt 28 Å) o que es troben mal orientats (els ponts drsquohidrogen nomeacutes es donen quan els residus estan disposats en linia recta en lrsquoespai admetent variacions de +- 35ordm) Lrsquoefecte principal que faragrave aixograve eacutes que permetragrave que la interaccioacute entre les histones i el DNA sigui sequumlegravencia independent (tot i que aixograve tambeacute es veu afavorit per altres coses) ja que permetragrave que aquesta no depengui dels residus concrets que hi hagi al DNA ni de la seva disposicioacute perquegrave podrem establir interaccions mitjanccedilant una o meacutes molegravecules drsquoaigua per tal drsquointeraccionar amb el DNA

2 Indica quina eacutes lrsquoestructura drsquoun octagravemer i digues quines proteiumlnes interaccionen entre elles per formar-lo

Lrsquooctagravemer estagrave format per dues cogravepies de cada una de les 4 histones core Es formen 2 heterodiacutemers H2A-H2B i dos heterodiacutemers H3-H4 gragravecies a interaccions hidrofogravebiques entre les hegravelix α2 i ponts H entre aa dels loops Les histones dels diacutemers interaccionen de manera capiculadaEls dos diacutemers H3-H4 srsquouneixen fortament als turns centrals del DNA formant el tetragravemer central Els altres dos diacutemers H2A-H2B interaccionen amb el tetragravemer per formar lrsquooctagravemer drsquohistones del nucleosoma El tetragravemer estagrave format per la unioacute dels 2 diacutemers H3-H4 formant una estructura del tipus 4-hegravelix-bundle Les uacuteniques histones que interaccionen directament soacuten H3-H3rsquo (les H4 queden als extrems del tetragravemer) Les interaccions que srsquoestableixen soacuten ponts H i interaccions hidrofogravebiquesLrsquooctagravemer es forma per la unioacute dels dos diacutemers H2A-H2B al tetragravemer Interaccioacute directa entre H4 i H2B mitjanccedilant ponts H i un cluster hidrofogravebic (aquest estagrave format per 3 Tyr que no interaccionen a traveacutes dels seus oxiacutegens sinoacute dels anells) Tambeacute es forma una estructura del tipus 4-hegravelix-bundleA meacutes tambeacute srsquoestableixen interaccions entre els dos diacutemers H2A-H2B

FI DE LA PRESENTACIOacutersquo

• Slide 1
• Slide 2
• CARACTERIacuteSTIQUES DEL NUCLEOSOMA
• El DNA al nucleosoma
• LOCALITZACIOacute DEL NUCLEOSOMA
• ESTRUCTURA DEL NUCLEOSOMA
• Slide 7
• Slide 8
• DINAgraveMICA DEL NUCLEOSOMA
• Slide 10
• Slide 11
• HISTONES
• CLASSIFICACIOacute SCOP
• TIPUS DrsquoHISTONES
• HISTONE FOLD
• 1KX5
• DOMINI HISTONE FOLD
• Slide 18
• Slide 19
• Slide 20
• Slide 21
• Slide 22
• Slide 23
• Slide 24
• INTERACCIONS AL NUCLEOSOMA
• TIPUS DrsquoINTERACCIONS
• TIPUS DrsquoINTERACCIONS
• INTERACCIONS HISTONA-HISTONA
• Slide 29
• Octagravemer drsquohistones (core nucleosomal)
• Slide 31
• Slide 32
• H3 i H4 interaccionen via histone fold formant un heterodiacutemer
• H2A i H2B interaccionen via histone fold formant un heterodiacutemer
• 1 INTERACCIONS HIDROFOgraveBIQUES
• Slide 36
• 3 ALTRES INTERACCIONS SECUNDAgraveRIES
• Per quegrave es formen aquests heterodiacutemers i no uns altres o homodiacutemers
• Slide 39
• Tetragravemer H3-H4H3rsquo-H4rsquo
• Slide 41
• 1 Ponts H entre H3-H3rsquo
• 2 Interaccions hidrofogravebiques entre H3-H3rsquo
• Slide 44
• Slide 45
• Tetragravemer-diacutemer interaccions H4-H2B
• Cluster hidrofogravebic
• Diacutemer-diacutemer interaccions H2A-H2BH2Arsquo
• Slide 49
• INTERACCIOacute AMB IONS
• INTERACCIONS HISTONA-DNA
• Slide 52
• IMPORTAgraveNCIA DE LrsquoAIGUA
• INTERACCIOacute PER PONTS DrsquoH
• Slide 55
• Slide 56
• Slide 57
• Slide 58
• Interaccioacute diacutemer H2AH2B -DNA
• Slide 60
• Slide 61
• Slide 62
• Slide 63
• Slide 64
• Interaccioacute H2B-DNA
• Slide 66
• Slide 67
• Interaccioacute diacutemer H3H4-DNA
• Slide 69
• Slide 70
• Slide 71
• Slide 72
• Slide 73
• Slide 74
• Slide 75
• Slide 76
• Slide 77
• Slide 78
• Slide 79
• Interaccioacute H3-DNA
• Slide 81
• Interaccioacute H4-DNA
• Slide 83
• Slide 84
• Slide 85
• Slide 86
• Slide 87
• Interaccioacute H2A-DNA
• Slide 89
• EVOLUCIOacute DE LES HISTONES
• SUPERPOSICIOacute
• Slide 92
• Slide 93
• Slide 94
• SUPERPOSICIOacute DE LES HISTONES
• Slide 96
• NUCLEOSOMA PROCARIOTA
• ALINIAMENT ESTRUCTURAL
• BIBLIOGRAFIA
• Slide 100
• Slide 102
• Slide 103
• Slide 104
• Slide 105
• Slide 106
• Slide 107
• Slide 108
• Slide 109
• FI DE LA PRESENTACIOacute

2 INTERACCIONS PONT H entre L1 drsquouna histona i L2 de lrsquoaltra

L2

L1

L1

L2

H2B

H2A

Ser52

Ile78348Aring

3 ALTRES INTERACCIONS SECUNDAgraveRIES

H3-H4 H2A-H2B

Ile62

Ile29 Tyr39

Per quegrave es formen aquests heterodiacutemers i no uns altres o homodiacutemers

bull Empaquetament complementarindash diferegravencies en la

interaccioacute de hegravelix αndash diferegravencies de les seves

extensions N-terminals ndash diferegravencies dels loops L1-

L2

EL TETRAgraveMER

Tetragravemer H3-H4H3rsquo-H4rsquo

H4rsquoH4

H3 H3rsquo

TIPUS DrsquoINTERACCIONS

bull Les interaccions entre els dos diacutemers H3-H4 per formar el tetragravemer es formen entre les histones H3-H3rsquo mitjanccedilant un 4-hegravelix bundle

bull Interaccions1 Ponts H2 Hidrofogravebiques

1 Ponts H entre H3-H3rsquo

His133

His133

Asp123

Asp123

2 Interaccions hidrofogravebiques entre H3-H3rsquo

Residus hidrofogravebics

LrsquoOCTAgraveMER INTERACCIONS

TETRAgraveMERS-DIacuteMERS

Interaccioacute entre diacutemers H2A-H2BH4-H3

H2A-H2B

H3-H4

H2B

H4

Tetragravemer-diacutemer interaccions H4-H2B

H2B H4

Cluster hidrofogravebic

Ponts H

H2B

H4

Glu90

His75

Glu73Arg92

H2B

H4

Tyr80 Tyr72

Tyr88

Diacutemer-diacutemer interaccions H2A-H2BH2Arsquo

Asn38

His79

Glu41

32 Aring 28 Aring

bull Es formen interaccions mitjanccedilant els dominis histone-fold per formar els diacutemers

bull Es formen 3 4-hegravelix-bundlendash 1 associacioacute H3rsquo-H3 per formar tetragravemer

bull Ponts H bull Enllaccedilos hidrofogravebics

ndash 2 associacions H2B-H4 per formar octagravemer bull Ponts H bull Cluster hidrofogravebic

RESUM

INTERACCIOacute AMB IONS

bull Gran importagravencia dels cations divalents

bull Llocs drsquounioacute especiacutefics a ions com el Mg2+ Na+Mn2+ i el Cl-

bull Poden coordinar-se amb molegravecules drsquoaigua

INTERACCIONS HISTONA-DNA

INTERACCIONS HISTONA-DNA

bull Les interaccions histona-DNA es donen en aquelles regions en que el solc menor queda encarat a la part interior (SHL)

bull Impliquen principalmentndash LYS i ARG de les histones ndash Fosfats del DNA

INDEPENDEgraveNCIA DE LA SEQUumlEgraveNCIA DE DNA

bull Els residus implicats en les interaccions formen part majoritagraveriament dels loops L1 i L2 la hegravelix N-terminal i la cua N-termianl de les histones

IMPORTAgraveNCIA DE LrsquoAIGUAHIDRATACIOacute

bull Paper clau en lrsquoestabliment de les interaccions histona-DNA Lrsquoaigua es troba andash Solc menor del DNA (ldquoespines de hidratacioacuterdquo)ndash Grups fosfat del DNAndash Entre histones i DNA ndashdistagravencia lt35Aringndash

bull Serveixen drsquoenllaccedil per formar els ponts drsquohidrogen entre histona i DNA

bull Gran importagravencia en la dinagravemica i estabilitat del nucleosoma Permet interaccioacute sequumlegravencia-independent

INTERACCIOacute PER PONTS DrsquoH

INTERACCIOacute DIRECTEbull 116 ponts drsquohidrogen directes histona-DNA

INTERACCIOacute INDIRECTEbull 121 molegravecules drsquoH2O intervenen en les

interaccions histona-DNAndash 358 interaccions per ponts drsquohidrogen (3 per

molegravecula)bull actuaragrave tant de donador com drsquoacceptor de

ponts drsquohidrogen bull actuaran drsquoaiguumles drsquoassistegravencia o aiguumles

facilitadores

AUGMENT DE LrsquoENTROPIA DEL SISTEMA

Interaccions directes involucrades principalment les ARG i LYS per cagraverrega positiva que presenten

Pont drsquohidrogen establert en una distagravencia de 287Aring

Exemple

Arg36 (H4) + grup fosfat del DNA

Lys122 (H3) grup fosfat DNA

Distagravencia 678Aring

No eacutes possible establir un pont drsquohidrogen directe

SOLUCIOacute H2O

facilitadora

Interaccions indirectes

H2O 2762 facilita la formacioacute del pont drsquohidrogen entre la lisina 122 de la H3 i el grup fosfat del DNA

Per dues molegravecules que hi intervenen (DNA i histona) srsquoalliberen dues molegravecules drsquoaigua

Per alliberar les mateixes dues molegravecules drsquoaigua cal la participacioacute de tres grups (DNA histona i molegravecula drsquoaigua fent de pont)

Interaccioacute diacutemer H2AH2B -DNA

Interaccioacute H2A-DNA

grup NH2 -R- Arg35 (H2A) grup fosfat timina 39

Distagravencia 265Aring

Tipus pont drsquohidrogen (distagravencia ograveptima i orientacioacute en liacutenia recte de lrsquohidrogen del grup NH2 respecte lrsquooxigen del grup fosfat)

COOH

H3N+ C H

CH2

CH2

CH2

NH

C

NH2 NH2

Arginina

+

R

grup NH2 -R- Arg42 (H2A) grup fosfat guanina ndash35

Distagravencia 494AringTipus interaccioacute electrostagravetica

Distagravencia 498AringTipus interaccioacute electrostagravetica

grup fosfat timina 54

grup NH2 -R- Arg77(H2A)

grup NH2 -R- Arg35 (H2A) grup fosfat timina 39

Distagravencia 265Aring

Tipus pont drsquohidrogen (distagravencia ograveptima i orientacioacute en liacutenia recte de lrsquohidrogen del grup NH2 respecte lrsquooxigen del grup fosfat)

COOH

H3N+ C H

CH2

CH2

CH2

NH

C

NH2 NH2

Arginina

+

R

Interaccioacute H2B-DNA

grup NH2 -R- Arg83 (H2B) grup fosfat adenina ndash33

Distagravencia 342AringTipus interaccioacute electrostagravetica

grup OH -R- Thr85 (H2B) grup fosfat guanina ndash34

Distagravencia 300AringTipus pont drsquohidrogen

Treonina

Hidrogen lagravebil del grup alcohol

COOH

H3N+ C H

CH

OH CH3R

Interaccioacute diacutemer H3H4-DNA

Interaccioacute entre N de LYS77 H4 i O2P de A-33

Distagravencia 433Aring

Tipus electroestagravetica

448 Aring

Interaccioacute entre N de LYS115 H3 i O2P de A-33

Distagravencia 507Aring

Tipus electroestagravetica

574 Aring

261 Aring

Interaccioacute entre OH- THR30 H3 i O1P A13 a traveacutes de H2Obull THR - H2O

Distagravencia250 AringTipus pont drsquoH

bull H2O ndash O1P Distagravencia290 AringTipus pont drsquoH

Interaccioacute entre NH3+ de

ARG83 H3 i O1P de G27 Distagravencia 574AringTipus electroestagravetica

Interaccioacute entre OH- THR80 H4 i O1P C28

Distagravencia261Aring

Tipus pont drsquoH25 Aring

29 Aring

275 Aring

420 Aring

278 Aring

Interaccioacute entre NH3+ de

ARG45 H4 i O1P de T7

Distagravencia 510Aring

Tipus electroestagravetica

Interaccioacute OH- de THR118 H3 i O1P de G31

Distagravencia 275Aring

Tipus pont drsquohidrogen

Interaccioacute entre OH- de THR118 H3 NH3

+ ARG45 H4

Distagravencia 278Aring

Tipus pont drsquohidrogen

Interaccioacute entre CH3 de LEU65 H3 i CH3 de T

Distagravencia 414Aring

Tipus hidrofogravebica

414 Aring

Lisina 77 (H4) interaccioacute amb el grup fosfat a una distagravencia de 433Aring

H3-H4DNA

H2A-H2BDNA

Lisina 74 (H2A) tambeacute hauria drsquointeraccionar

Distagravencia 714Aring

No srsquoestableix una interaccioacute aparent

Problema de la literatura O problema de la cristalografia

Hipogravetesi

bull Estudiat en un temps diferent la distagravencia entre la LISINA i el GRUP FOSFAT del DNA permetria la interaccioacute electrostagravetica

Premisa

bull El nucleosoma eacutes un sistema en moviment

bull La cristalografia no ens permet considerar-lo com a tal (ldquofoto estagraveticardquo)

PDB 1P3I Crystallographic Studies Of Nucleosome Core Particles Containing Histone Sin Mutant (resolucioacute 230Aring)

PDB 1P3I

COOH

H3N+ C H

CH2

CH2

CH2

NH3+

Distagravencia 353AringTipus interaccioacute electrostagravetica

R

grup NH3+ Lys1075 grup fosfat adenina 133

Hipogravetesi

bull Estudiat en un temps diferent la distagravencia entre la LISINA i el GRUP FOSFAT del DNA permetria la interaccioacute electrostagravetica

Premisa

bull El nucleosoma eacutes un sistema en moviment

bull La cristalmiddotlografia no ens permet considerar-lo com a tal (ldquofoto estagraveticardquo)

CONCLUSIOacute AL TROBAR UN SEGON PDB A ON SIacute QUE ES MANTEacute LA INTERACCIOacute CONCLUIumlM QUE EacuteS IMPORTANT TAL I COM HAVIacuteEM TROBAT TOT I QUE EN EL NOSTRE MODEL NO HO PUGUEM OBSERVAR

Interaccioacute H3-DNA

Interaccioacute H4-DNA

SHL ndash15

SHL +15

233 Aring

271 Aring

508 Aring

6831 Aring

SHL ndash15

SHL +15

R63 H3 O1P T17J

D24 H4 O1P A-13J

R63 H3

O1P C-14J

D24 H4

O1P T18I

SHL ndash15 SHL +15

Interaccioacute H2B-DNA

Interaccioacute H2A-DNA

Cua C-terminal de H2A

No interaccioacute amb DNA del nucleosoma

Interaccioacute amb H1

Interaccioacute cua N-terminal H2A amb el nucleosoma

Interaccions electroestagravetiques

LYS i ARG amb OP DNA

EVOLUCIOacute DE LES HISTONES

SUPERPOSICIOacuteSTAMP

ClustalW HMMER

STAMP STAMP

LOW SCORES

Alineament STAMP (H4 H2A H2B)

Alinear H3 manualment

STAMP

SUPERPOSICIOacute DE LES HISTONES

H2A At

H2A Dm

H2A Ce

H2A HsH2A Xl

H4 HsH4 Ce

H4 Dm

H4 AtH4 Xl

Mfervidus1

Mfervidus2

H3 CeH3 Hs

H3 XlH3 Dm

H2B At

H2B Hs

H2B Xl

H2B CeH2B Dm

H1 At

H1 CeH1 Dm

H1 Hs

H1 Xl

H5 Ggallus

NUCLEOSOMA PROCARIOTA

bull Mateixa funcioacute a eucariotes i procariotes resoldre el problema de lrsquoempaquetament del DNA

bull Nucleosoma arquea tetragravemer + ~80pb DNAbull 2 tipus drsquohistona amb sequumlegravencia i estructura

conservada bull Formen diacutemers perograve no especiacutefics homo i

heterodiacutemers

bull Histones arquees meacutes petites (nomeacutes histone fold)

CLUSTAL W(160) multiple sequence alignment

1A7W --------------------------MELPIAPIGRIIKDAGAERVSDDARI-TLAKILE 1HTA -------------------------MGELPIAPIGRIIKNAGAERVSDDARI-ALAKVLE 1kx5B SGRGKGGKGLGKGGAKRHRKVLRDNIQGITKPAIRRLARRGGVKRISGLIYEETRGVLKV 1A7W EMGRDIASEAIKLARHAGRKTIKAEDIELAVRRFK---------- 1HTA EMGEEIASEAVKLAKHAGRKTIKAEDIELARKMF-----------1kx5B FLENVIRDAVTYTEHA-KRKT--VTAMDVVYALKRQGRTLYGFGG

No Domain1 Domain2 Sc RMS Len1 Len2 Align NFit Eq Secs I S P(m)

Pair 1 1A7W 1HTA 934 059 68 68 67 67 66 0 8485 10000 736e-46 Pair 2 1A7W 1kx5B 567 152 68 102 68 67 65 0 2462 10000 000037

Pair 3 1HTA 1kx5B 574 131 68 102 68 65 64 0 2969 10000 761e-06

ALINIAMENT ESTRUCTURAL

BIBLIOGRAFIALlibresbull Wolfe A Chromatin (Structure amp Function) Academic Press 2a edicioacute (1995)bull Calladine Understanding DNA Acdameic Pressbull Sinden DNA Structure and Function Academic PressArticlesbull Curt A Davey et al Solvent mediated interactions in the structura of the

nucleosome core particle at 19 Aring resolution J Mol Biol 319 p1097-1113 (2002)

bull Luger et al Crystal structure of the nucleosome core particle at 28 Aring resolution Nature 389 p251-260 (1997)

bull Flaus A Et al Mechanisms for nucleosome mobilisation Biopolymers 68 p463-578 (2003)

bull Richmond T et al The structure of DNA in the nucleosome core Nature 423 p145-150 (2003)

bull Protacio RU et al Effects of Histone Tail Domains on the Rate of Transcriptional Elongation throught a Nucleosome Mol Cell Biol Vol 20 n 23 p8866-8878

Websbull httpwwwciencianetVerArticuloHistonaidArticulo=dsfjuhh7hqjeub9z1f58vkbull httpwwwbiosciohio-stateedu~microbioArchaealhistonesbull httpwwwweb-bookscomMoBioFreeCh3D1htmbull httpwwwbmbpsueducoursesbmb4004_9_active_cromatinpd

Bases de dadesbull SCOPbull PDBbull National Human Genome Research Institute (Histone Sequence Database)

Programesbull STAMPbull ClustalWbull HMMERbull Rasmol

1 Sobre lrsquoestructura del nucleosoma digues quines afirmacions soacuten certes

1) Serveix per resoldre el problema de compactacioacute del DNA

2) Les regions exograveniques del DNA acostumen a estar a les zones linker per aixiacute estar meacutes accesibles als factors de transcripcioacute

3) Les histones srsquouneixen al DNA de forma sequumlegravencia no-depenent

4) Eacutes un sistema molt poc dinagravemic per permetre lrsquoestabilitat dels cromosomas metafagravesics

a 123

b 24

c 13

d 4

e 1234

2 Sobre els components del nucleosoma sabem que

a) Les histones del core estan molt ben conservades mentre que la H1 no

b) El DNA srsquoenrotlla formant 176 voltes al voltant de les histones del nucli que correspon a uns 146pb

c) Les dues anteriors

d) LrsquoH1 estabilitza el nucleosoma i organitza el DNA linker

e) Totes les anteriors

3 Sobre les histones digues quina opcioacute eacutes falsa

a) Soacuten proteiumlnes globulars bagravesiques molt riques en Arg i Lys

b) Les histones desacetilades tenen molt baixa afinitat pel DNA i premetran la transcripcioacute gegravenica

c) Trobem dos tipus drsquohistones totes de baix per molecular

d) Apareixen en lrsquoSCOP com a all alpha protein amb dominis histone fold

e) Srsquoorganitzen en un octagravemer format per un tetragravemer 2(H3-H4) i dos diacutemers (H2A-H2B)

4 En relacioacute a les interaccions entre les histones i el DNA digues quinaes de les seguumlents afirmacions eacutessoacuten falsaes

1) La interaccioacute entre les histones i el DNA es sequumlegravencia depenent

2) Les treonines interaccionen mitjanccedilant ponts drsquohidrogen realitzats amb el grup alcohol de la cadena lateral

3) Les interaccions srsquoestableixen principalment entre residus bagravesics de la hegravelix C-terminal el loop L1 i el loop L2 de les histones i els fosfats del DNA

4) Les interaccions srsquoestableixen principalment entre residus bagravesics de la hegravelix N-terminal el loop L1 i el loop L2 de les histones i els fosfats del DNA

a 1 2 i 3

b 1 i 3

c 2 i 4

d 4

e 1 2 3 i 4

5 En lrsquoestabliment de les interaccions Histona-DNA digues quina de les seguumlents afirmacions eacutes CERTA en relacioacute amb el paper de lrsquoaigua

a Lrsquoaigua facilita les interaccions entre les proteiumlnes i el DNA permetent la interaccioacute per ponts drsquohidrogen entre residus de les histones i del DNA quan aquests estan massa allunyats o mal orientats

b Lrsquoestabliment de ponts drsquohidrogen indirectes suposen una disminucioacute de la estabilitat del sistema

c Les molegravecules dlsquoaigua srsquoordenen al voltant del DNA deixant el core del nucleosoma sense solvatar

d 1 i 2 soacuten certes

e Cap de les anteriors eacutes certa

6 Senyala lales afirmacions INCORRECTAES sobre el nucleosoma

a Les histones core i la histona linker comparteixen un mateix domini estructural anomenat histone fold b El tetragravemer central del nucleosoma estagrave format per 2 histones H3 i 2 histones H4

c El domini histone fold estagrave format per 3 hegravelix alfa i 2 loops (L1 i L2)

d Els monogravemers drsquohistona es capiculen per formar els diacutemers gragravecies a interaccions hidrofogravebiques entre les hegravelix alfa i entre els loops de les histones e Les afirmacions a i d soacuten falses

7 Senyala les afirmacions CORRECTES sobre el nucleosoma

1) La sequumlegravencia drsquoaminoagravecids del domini histone fold de les histones H2A H2B H3 i H4 estagrave menys conservada que la seva estructura i plegament

2) El nucleosoma procariota estagrave format per 2 homo o heterodiacutemers i resol el problema de lrsquoempaquetament del DNA

3) Lrsquoorientacioacute de les cadenes laterals dels aminoagravecids de les histones eacutes variable segons la presegravencia o absegravencia del DNA

4) Les histones H1 soacuten les meacutes conservades evolutivament mentre que les H3 soacuten les que ho estan menys

a) 123 b) 13c) 24 d) 4

e) 1234

8 Tria la resposta correcte

1) Les histones presenten alta homologia de sequumlegravencia i per tant destructura

2) Les interaccions directes per formar el tetragravemer sestableixen entre lH3 dun diacutemer H3-H4 i lH3 de lalatre diacutemer H3-H4lsquo

3) Els dos diacutemers H2AH2B no interaccionen entre ells per formar loctagravemer

4) Els cations divalents juguen un paper fonamental ja que se situen a la regioacute C-terminal de les hegravelix alfa estabilitzant-les

a) 1 i 3 b) 2 i 4 c) 12 i 3 d)123 i 4 e)4

PREGUNTES DrsquoASSAIG NUCLEOSOMA

1- Senyala quina importancia teacute lrsquoaigua en el nucleosoma

En el nucleosoma lrsquoaigua es disposa al voltant del DNA i en lrsquoespai entre que hi ha entre el core drsquohistones i el DNA

En el nucleosoma lrsquoaigua juga un paper fonamental en lrsquoestabliment de les interaccions Histona-DNA ja que permet la interaccionar mitjanccedilant ponts drsquohidrogen de residus que es troben massa allunyats (distagravencia gt 28 Å) o que es troben mal orientats (els ponts drsquohidrogen nomeacutes es donen quan els residus estan disposats en linia recta en lrsquoespai admetent variacions de +- 35ordm) Lrsquoefecte principal que faragrave aixograve eacutes que permetragrave que la interaccioacute entre les histones i el DNA sigui sequumlegravencia independent (tot i que aixograve tambeacute es veu afavorit per altres coses) ja que permetragrave que aquesta no depengui dels residus concrets que hi hagi al DNA ni de la seva disposicioacute perquegrave podrem establir interaccions mitjanccedilant una o meacutes molegravecules drsquoaigua per tal drsquointeraccionar amb el DNA

2 Indica quina eacutes lrsquoestructura drsquoun octagravemer i digues quines proteiumlnes interaccionen entre elles per formar-lo

Lrsquooctagravemer estagrave format per dues cogravepies de cada una de les 4 histones core Es formen 2 heterodiacutemers H2A-H2B i dos heterodiacutemers H3-H4 gragravecies a interaccions hidrofogravebiques entre les hegravelix α2 i ponts H entre aa dels loops Les histones dels diacutemers interaccionen de manera capiculadaEls dos diacutemers H3-H4 srsquouneixen fortament als turns centrals del DNA formant el tetragravemer central Els altres dos diacutemers H2A-H2B interaccionen amb el tetragravemer per formar lrsquooctagravemer drsquohistones del nucleosoma El tetragravemer estagrave format per la unioacute dels 2 diacutemers H3-H4 formant una estructura del tipus 4-hegravelix-bundle Les uacuteniques histones que interaccionen directament soacuten H3-H3rsquo (les H4 queden als extrems del tetragravemer) Les interaccions que srsquoestableixen soacuten ponts H i interaccions hidrofogravebiquesLrsquooctagravemer es forma per la unioacute dels dos diacutemers H2A-H2B al tetragravemer Interaccioacute directa entre H4 i H2B mitjanccedilant ponts H i un cluster hidrofogravebic (aquest estagrave format per 3 Tyr que no interaccionen a traveacutes dels seus oxiacutegens sinoacute dels anells) Tambeacute es forma una estructura del tipus 4-hegravelix-bundleA meacutes tambeacute srsquoestableixen interaccions entre els dos diacutemers H2A-H2B

FI DE LA PRESENTACIOacutersquo

• Slide 1
• Slide 2
• CARACTERIacuteSTIQUES DEL NUCLEOSOMA
• El DNA al nucleosoma
• LOCALITZACIOacute DEL NUCLEOSOMA
• ESTRUCTURA DEL NUCLEOSOMA
• Slide 7
• Slide 8
• DINAgraveMICA DEL NUCLEOSOMA
• Slide 10
• Slide 11
• HISTONES
• CLASSIFICACIOacute SCOP
• TIPUS DrsquoHISTONES
• HISTONE FOLD
• 1KX5
• DOMINI HISTONE FOLD
• Slide 18
• Slide 19
• Slide 20
• Slide 21
• Slide 22
• Slide 23
• Slide 24
• INTERACCIONS AL NUCLEOSOMA
• TIPUS DrsquoINTERACCIONS
• TIPUS DrsquoINTERACCIONS
• INTERACCIONS HISTONA-HISTONA
• Slide 29
• Octagravemer drsquohistones (core nucleosomal)
• Slide 31
• Slide 32
• H3 i H4 interaccionen via histone fold formant un heterodiacutemer
• H2A i H2B interaccionen via histone fold formant un heterodiacutemer
• 1 INTERACCIONS HIDROFOgraveBIQUES
• Slide 36
• 3 ALTRES INTERACCIONS SECUNDAgraveRIES
• Per quegrave es formen aquests heterodiacutemers i no uns altres o homodiacutemers
• Slide 39
• Tetragravemer H3-H4H3rsquo-H4rsquo
• Slide 41
• 1 Ponts H entre H3-H3rsquo
• 2 Interaccions hidrofogravebiques entre H3-H3rsquo
• Slide 44
• Slide 45
• Tetragravemer-diacutemer interaccions H4-H2B
• Cluster hidrofogravebic
• Diacutemer-diacutemer interaccions H2A-H2BH2Arsquo
• Slide 49
• INTERACCIOacute AMB IONS
• INTERACCIONS HISTONA-DNA
• Slide 52
• IMPORTAgraveNCIA DE LrsquoAIGUA
• INTERACCIOacute PER PONTS DrsquoH
• Slide 55
• Slide 56
• Slide 57
• Slide 58
• Interaccioacute diacutemer H2AH2B -DNA
• Slide 60
• Slide 61
• Slide 62
• Slide 63
• Slide 64
• Interaccioacute H2B-DNA
• Slide 66
• Slide 67
• Interaccioacute diacutemer H3H4-DNA
• Slide 69
• Slide 70
• Slide 71
• Slide 72
• Slide 73
• Slide 74
• Slide 75
• Slide 76
• Slide 77
• Slide 78
• Slide 79
• Interaccioacute H3-DNA
• Slide 81
• Interaccioacute H4-DNA
• Slide 83
• Slide 84
• Slide 85
• Slide 86
• Slide 87
• Interaccioacute H2A-DNA
• Slide 89
• EVOLUCIOacute DE LES HISTONES
• SUPERPOSICIOacute
• Slide 92
• Slide 93
• Slide 94
• SUPERPOSICIOacute DE LES HISTONES
• Slide 96
• NUCLEOSOMA PROCARIOTA
• ALINIAMENT ESTRUCTURAL
• BIBLIOGRAFIA
• Slide 100
• Slide 102
• Slide 103
• Slide 104
• Slide 105
• Slide 106
• Slide 107
• Slide 108
• Slide 109
• FI DE LA PRESENTACIOacute

3 ALTRES INTERACCIONS SECUNDAgraveRIES

H3-H4 H2A-H2B

Ile62

Ile29 Tyr39

Per quegrave es formen aquests heterodiacutemers i no uns altres o homodiacutemers

bull Empaquetament complementarindash diferegravencies en la

interaccioacute de hegravelix αndash diferegravencies de les seves

extensions N-terminals ndash diferegravencies dels loops L1-

L2

EL TETRAgraveMER

Tetragravemer H3-H4H3rsquo-H4rsquo

H4rsquoH4

H3 H3rsquo

TIPUS DrsquoINTERACCIONS

bull Les interaccions entre els dos diacutemers H3-H4 per formar el tetragravemer es formen entre les histones H3-H3rsquo mitjanccedilant un 4-hegravelix bundle

bull Interaccions1 Ponts H2 Hidrofogravebiques

1 Ponts H entre H3-H3rsquo

His133

His133

Asp123

Asp123

2 Interaccions hidrofogravebiques entre H3-H3rsquo

Residus hidrofogravebics

LrsquoOCTAgraveMER INTERACCIONS

TETRAgraveMERS-DIacuteMERS

Interaccioacute entre diacutemers H2A-H2BH4-H3

H2A-H2B

H3-H4

H2B

H4

Tetragravemer-diacutemer interaccions H4-H2B

H2B H4

Cluster hidrofogravebic

Ponts H

H2B

H4

Glu90

His75

Glu73Arg92

H2B

H4

Tyr80 Tyr72

Tyr88

Diacutemer-diacutemer interaccions H2A-H2BH2Arsquo

Asn38

His79

Glu41

32 Aring 28 Aring

bull Es formen interaccions mitjanccedilant els dominis histone-fold per formar els diacutemers

bull Es formen 3 4-hegravelix-bundlendash 1 associacioacute H3rsquo-H3 per formar tetragravemer

bull Ponts H bull Enllaccedilos hidrofogravebics

ndash 2 associacions H2B-H4 per formar octagravemer bull Ponts H bull Cluster hidrofogravebic

RESUM

INTERACCIOacute AMB IONS

bull Gran importagravencia dels cations divalents

bull Llocs drsquounioacute especiacutefics a ions com el Mg2+ Na+Mn2+ i el Cl-

bull Poden coordinar-se amb molegravecules drsquoaigua

INTERACCIONS HISTONA-DNA

INTERACCIONS HISTONA-DNA

bull Les interaccions histona-DNA es donen en aquelles regions en que el solc menor queda encarat a la part interior (SHL)

bull Impliquen principalmentndash LYS i ARG de les histones ndash Fosfats del DNA

INDEPENDEgraveNCIA DE LA SEQUumlEgraveNCIA DE DNA

bull Els residus implicats en les interaccions formen part majoritagraveriament dels loops L1 i L2 la hegravelix N-terminal i la cua N-termianl de les histones

IMPORTAgraveNCIA DE LrsquoAIGUAHIDRATACIOacute

bull Paper clau en lrsquoestabliment de les interaccions histona-DNA Lrsquoaigua es troba andash Solc menor del DNA (ldquoespines de hidratacioacuterdquo)ndash Grups fosfat del DNAndash Entre histones i DNA ndashdistagravencia lt35Aringndash

bull Serveixen drsquoenllaccedil per formar els ponts drsquohidrogen entre histona i DNA

bull Gran importagravencia en la dinagravemica i estabilitat del nucleosoma Permet interaccioacute sequumlegravencia-independent

INTERACCIOacute PER PONTS DrsquoH

INTERACCIOacute DIRECTEbull 116 ponts drsquohidrogen directes histona-DNA

INTERACCIOacute INDIRECTEbull 121 molegravecules drsquoH2O intervenen en les

interaccions histona-DNAndash 358 interaccions per ponts drsquohidrogen (3 per

molegravecula)bull actuaragrave tant de donador com drsquoacceptor de

ponts drsquohidrogen bull actuaran drsquoaiguumles drsquoassistegravencia o aiguumles

facilitadores

AUGMENT DE LrsquoENTROPIA DEL SISTEMA

Interaccions directes involucrades principalment les ARG i LYS per cagraverrega positiva que presenten

Pont drsquohidrogen establert en una distagravencia de 287Aring

Exemple

Arg36 (H4) + grup fosfat del DNA

Lys122 (H3) grup fosfat DNA

Distagravencia 678Aring

No eacutes possible establir un pont drsquohidrogen directe

SOLUCIOacute H2O

facilitadora

Interaccions indirectes

H2O 2762 facilita la formacioacute del pont drsquohidrogen entre la lisina 122 de la H3 i el grup fosfat del DNA

Per dues molegravecules que hi intervenen (DNA i histona) srsquoalliberen dues molegravecules drsquoaigua

Per alliberar les mateixes dues molegravecules drsquoaigua cal la participacioacute de tres grups (DNA histona i molegravecula drsquoaigua fent de pont)

Interaccioacute diacutemer H2AH2B -DNA

Interaccioacute H2A-DNA

grup NH2 -R- Arg35 (H2A) grup fosfat timina 39

Distagravencia 265Aring

Tipus pont drsquohidrogen (distagravencia ograveptima i orientacioacute en liacutenia recte de lrsquohidrogen del grup NH2 respecte lrsquooxigen del grup fosfat)

COOH

H3N+ C H

CH2

CH2

CH2

NH

C

NH2 NH2

Arginina

+

R

grup NH2 -R- Arg42 (H2A) grup fosfat guanina ndash35

Distagravencia 494AringTipus interaccioacute electrostagravetica

Distagravencia 498AringTipus interaccioacute electrostagravetica

grup fosfat timina 54

grup NH2 -R- Arg77(H2A)

grup NH2 -R- Arg35 (H2A) grup fosfat timina 39

Distagravencia 265Aring

Tipus pont drsquohidrogen (distagravencia ograveptima i orientacioacute en liacutenia recte de lrsquohidrogen del grup NH2 respecte lrsquooxigen del grup fosfat)

COOH

H3N+ C H

CH2

CH2

CH2

NH

C

NH2 NH2

Arginina

+

R

Interaccioacute H2B-DNA

grup NH2 -R- Arg83 (H2B) grup fosfat adenina ndash33

Distagravencia 342AringTipus interaccioacute electrostagravetica

grup OH -R- Thr85 (H2B) grup fosfat guanina ndash34

Distagravencia 300AringTipus pont drsquohidrogen

Treonina

Hidrogen lagravebil del grup alcohol

COOH

H3N+ C H

CH

OH CH3R

Interaccioacute diacutemer H3H4-DNA

Interaccioacute entre N de LYS77 H4 i O2P de A-33

Distagravencia 433Aring

Tipus electroestagravetica

448 Aring

Interaccioacute entre N de LYS115 H3 i O2P de A-33

Distagravencia 507Aring

Tipus electroestagravetica

574 Aring

261 Aring

Interaccioacute entre OH- THR30 H3 i O1P A13 a traveacutes de H2Obull THR - H2O

Distagravencia250 AringTipus pont drsquoH

bull H2O ndash O1P Distagravencia290 AringTipus pont drsquoH

Interaccioacute entre NH3+ de

ARG83 H3 i O1P de G27 Distagravencia 574AringTipus electroestagravetica

Interaccioacute entre OH- THR80 H4 i O1P C28

Distagravencia261Aring

Tipus pont drsquoH25 Aring

29 Aring

275 Aring

420 Aring

278 Aring

Interaccioacute entre NH3+ de

ARG45 H4 i O1P de T7

Distagravencia 510Aring

Tipus electroestagravetica

Interaccioacute OH- de THR118 H3 i O1P de G31

Distagravencia 275Aring

Tipus pont drsquohidrogen

Interaccioacute entre OH- de THR118 H3 NH3

+ ARG45 H4

Distagravencia 278Aring

Tipus pont drsquohidrogen

Interaccioacute entre CH3 de LEU65 H3 i CH3 de T

Distagravencia 414Aring

Tipus hidrofogravebica

414 Aring

Lisina 77 (H4) interaccioacute amb el grup fosfat a una distagravencia de 433Aring

H3-H4DNA

H2A-H2BDNA

Lisina 74 (H2A) tambeacute hauria drsquointeraccionar

Distagravencia 714Aring

No srsquoestableix una interaccioacute aparent

Problema de la literatura O problema de la cristalografia

Hipogravetesi

bull Estudiat en un temps diferent la distagravencia entre la LISINA i el GRUP FOSFAT del DNA permetria la interaccioacute electrostagravetica

Premisa

bull El nucleosoma eacutes un sistema en moviment

bull La cristalografia no ens permet considerar-lo com a tal (ldquofoto estagraveticardquo)

PDB 1P3I Crystallographic Studies Of Nucleosome Core Particles Containing Histone Sin Mutant (resolucioacute 230Aring)

PDB 1P3I

COOH

H3N+ C H

CH2

CH2

CH2

NH3+

Distagravencia 353AringTipus interaccioacute electrostagravetica

R

grup NH3+ Lys1075 grup fosfat adenina 133

Hipogravetesi

bull Estudiat en un temps diferent la distagravencia entre la LISINA i el GRUP FOSFAT del DNA permetria la interaccioacute electrostagravetica

Premisa

bull El nucleosoma eacutes un sistema en moviment

bull La cristalmiddotlografia no ens permet considerar-lo com a tal (ldquofoto estagraveticardquo)

CONCLUSIOacute AL TROBAR UN SEGON PDB A ON SIacute QUE ES MANTEacute LA INTERACCIOacute CONCLUIumlM QUE EacuteS IMPORTANT TAL I COM HAVIacuteEM TROBAT TOT I QUE EN EL NOSTRE MODEL NO HO PUGUEM OBSERVAR

Interaccioacute H3-DNA

Interaccioacute H4-DNA

SHL ndash15

SHL +15

233 Aring

271 Aring

508 Aring

6831 Aring

SHL ndash15

SHL +15

R63 H3 O1P T17J

D24 H4 O1P A-13J

R63 H3

O1P C-14J

D24 H4

O1P T18I

SHL ndash15 SHL +15

Interaccioacute H2B-DNA

Interaccioacute H2A-DNA

Cua C-terminal de H2A

No interaccioacute amb DNA del nucleosoma

Interaccioacute amb H1

Interaccioacute cua N-terminal H2A amb el nucleosoma

Interaccions electroestagravetiques

LYS i ARG amb OP DNA

EVOLUCIOacute DE LES HISTONES

SUPERPOSICIOacuteSTAMP

ClustalW HMMER

STAMP STAMP

LOW SCORES

Alineament STAMP (H4 H2A H2B)

Alinear H3 manualment

STAMP

SUPERPOSICIOacute DE LES HISTONES

H2A At

H2A Dm

H2A Ce

H2A HsH2A Xl

H4 HsH4 Ce

H4 Dm

H4 AtH4 Xl

Mfervidus1

Mfervidus2

H3 CeH3 Hs

H3 XlH3 Dm

H2B At

H2B Hs

H2B Xl

H2B CeH2B Dm

H1 At

H1 CeH1 Dm

H1 Hs

H1 Xl

H5 Ggallus

NUCLEOSOMA PROCARIOTA

bull Mateixa funcioacute a eucariotes i procariotes resoldre el problema de lrsquoempaquetament del DNA

bull Nucleosoma arquea tetragravemer + ~80pb DNAbull 2 tipus drsquohistona amb sequumlegravencia i estructura

conservada bull Formen diacutemers perograve no especiacutefics homo i

heterodiacutemers

bull Histones arquees meacutes petites (nomeacutes histone fold)

CLUSTAL W(160) multiple sequence alignment

1A7W --------------------------MELPIAPIGRIIKDAGAERVSDDARI-TLAKILE 1HTA -------------------------MGELPIAPIGRIIKNAGAERVSDDARI-ALAKVLE 1kx5B SGRGKGGKGLGKGGAKRHRKVLRDNIQGITKPAIRRLARRGGVKRISGLIYEETRGVLKV 1A7W EMGRDIASEAIKLARHAGRKTIKAEDIELAVRRFK---------- 1HTA EMGEEIASEAVKLAKHAGRKTIKAEDIELARKMF-----------1kx5B FLENVIRDAVTYTEHA-KRKT--VTAMDVVYALKRQGRTLYGFGG

No Domain1 Domain2 Sc RMS Len1 Len2 Align NFit Eq Secs I S P(m)

Pair 1 1A7W 1HTA 934 059 68 68 67 67 66 0 8485 10000 736e-46 Pair 2 1A7W 1kx5B 567 152 68 102 68 67 65 0 2462 10000 000037

Pair 3 1HTA 1kx5B 574 131 68 102 68 65 64 0 2969 10000 761e-06

ALINIAMENT ESTRUCTURAL

BIBLIOGRAFIALlibresbull Wolfe A Chromatin (Structure amp Function) Academic Press 2a edicioacute (1995)bull Calladine Understanding DNA Acdameic Pressbull Sinden DNA Structure and Function Academic PressArticlesbull Curt A Davey et al Solvent mediated interactions in the structura of the

nucleosome core particle at 19 Aring resolution J Mol Biol 319 p1097-1113 (2002)

bull Luger et al Crystal structure of the nucleosome core particle at 28 Aring resolution Nature 389 p251-260 (1997)

bull Flaus A Et al Mechanisms for nucleosome mobilisation Biopolymers 68 p463-578 (2003)

bull Richmond T et al The structure of DNA in the nucleosome core Nature 423 p145-150 (2003)

bull Protacio RU et al Effects of Histone Tail Domains on the Rate of Transcriptional Elongation throught a Nucleosome Mol Cell Biol Vol 20 n 23 p8866-8878

Websbull httpwwwciencianetVerArticuloHistonaidArticulo=dsfjuhh7hqjeub9z1f58vkbull httpwwwbiosciohio-stateedu~microbioArchaealhistonesbull httpwwwweb-bookscomMoBioFreeCh3D1htmbull httpwwwbmbpsueducoursesbmb4004_9_active_cromatinpd

Bases de dadesbull SCOPbull PDBbull National Human Genome Research Institute (Histone Sequence Database)

Programesbull STAMPbull ClustalWbull HMMERbull Rasmol

1 Sobre lrsquoestructura del nucleosoma digues quines afirmacions soacuten certes

1) Serveix per resoldre el problema de compactacioacute del DNA

2) Les regions exograveniques del DNA acostumen a estar a les zones linker per aixiacute estar meacutes accesibles als factors de transcripcioacute

3) Les histones srsquouneixen al DNA de forma sequumlegravencia no-depenent

4) Eacutes un sistema molt poc dinagravemic per permetre lrsquoestabilitat dels cromosomas metafagravesics

a 123

b 24

c 13

d 4

e 1234

2 Sobre els components del nucleosoma sabem que

a) Les histones del core estan molt ben conservades mentre que la H1 no

b) El DNA srsquoenrotlla formant 176 voltes al voltant de les histones del nucli que correspon a uns 146pb

c) Les dues anteriors

d) LrsquoH1 estabilitza el nucleosoma i organitza el DNA linker

e) Totes les anteriors

3 Sobre les histones digues quina opcioacute eacutes falsa

a) Soacuten proteiumlnes globulars bagravesiques molt riques en Arg i Lys

b) Les histones desacetilades tenen molt baixa afinitat pel DNA i premetran la transcripcioacute gegravenica

c) Trobem dos tipus drsquohistones totes de baix per molecular

d) Apareixen en lrsquoSCOP com a all alpha protein amb dominis histone fold

e) Srsquoorganitzen en un octagravemer format per un tetragravemer 2(H3-H4) i dos diacutemers (H2A-H2B)

4 En relacioacute a les interaccions entre les histones i el DNA digues quinaes de les seguumlents afirmacions eacutessoacuten falsaes

1) La interaccioacute entre les histones i el DNA es sequumlegravencia depenent

2) Les treonines interaccionen mitjanccedilant ponts drsquohidrogen realitzats amb el grup alcohol de la cadena lateral

3) Les interaccions srsquoestableixen principalment entre residus bagravesics de la hegravelix C-terminal el loop L1 i el loop L2 de les histones i els fosfats del DNA

4) Les interaccions srsquoestableixen principalment entre residus bagravesics de la hegravelix N-terminal el loop L1 i el loop L2 de les histones i els fosfats del DNA

a 1 2 i 3

b 1 i 3

c 2 i 4

d 4

e 1 2 3 i 4

5 En lrsquoestabliment de les interaccions Histona-DNA digues quina de les seguumlents afirmacions eacutes CERTA en relacioacute amb el paper de lrsquoaigua

a Lrsquoaigua facilita les interaccions entre les proteiumlnes i el DNA permetent la interaccioacute per ponts drsquohidrogen entre residus de les histones i del DNA quan aquests estan massa allunyats o mal orientats

b Lrsquoestabliment de ponts drsquohidrogen indirectes suposen una disminucioacute de la estabilitat del sistema

c Les molegravecules dlsquoaigua srsquoordenen al voltant del DNA deixant el core del nucleosoma sense solvatar

d 1 i 2 soacuten certes

e Cap de les anteriors eacutes certa

6 Senyala lales afirmacions INCORRECTAES sobre el nucleosoma

a Les histones core i la histona linker comparteixen un mateix domini estructural anomenat histone fold b El tetragravemer central del nucleosoma estagrave format per 2 histones H3 i 2 histones H4

c El domini histone fold estagrave format per 3 hegravelix alfa i 2 loops (L1 i L2)

d Els monogravemers drsquohistona es capiculen per formar els diacutemers gragravecies a interaccions hidrofogravebiques entre les hegravelix alfa i entre els loops de les histones e Les afirmacions a i d soacuten falses

7 Senyala les afirmacions CORRECTES sobre el nucleosoma

1) La sequumlegravencia drsquoaminoagravecids del domini histone fold de les histones H2A H2B H3 i H4 estagrave menys conservada que la seva estructura i plegament

2) El nucleosoma procariota estagrave format per 2 homo o heterodiacutemers i resol el problema de lrsquoempaquetament del DNA

3) Lrsquoorientacioacute de les cadenes laterals dels aminoagravecids de les histones eacutes variable segons la presegravencia o absegravencia del DNA

4) Les histones H1 soacuten les meacutes conservades evolutivament mentre que les H3 soacuten les que ho estan menys

a) 123 b) 13c) 24 d) 4

e) 1234

8 Tria la resposta correcte

1) Les histones presenten alta homologia de sequumlegravencia i per tant destructura

2) Les interaccions directes per formar el tetragravemer sestableixen entre lH3 dun diacutemer H3-H4 i lH3 de lalatre diacutemer H3-H4lsquo

3) Els dos diacutemers H2AH2B no interaccionen entre ells per formar loctagravemer

4) Els cations divalents juguen un paper fonamental ja que se situen a la regioacute C-terminal de les hegravelix alfa estabilitzant-les

a) 1 i 3 b) 2 i 4 c) 12 i 3 d)123 i 4 e)4

PREGUNTES DrsquoASSAIG NUCLEOSOMA

1- Senyala quina importancia teacute lrsquoaigua en el nucleosoma

En el nucleosoma lrsquoaigua es disposa al voltant del DNA i en lrsquoespai entre que hi ha entre el core drsquohistones i el DNA

En el nucleosoma lrsquoaigua juga un paper fonamental en lrsquoestabliment de les interaccions Histona-DNA ja que permet la interaccionar mitjanccedilant ponts drsquohidrogen de residus que es troben massa allunyats (distagravencia gt 28 Å) o que es troben mal orientats (els ponts drsquohidrogen nomeacutes es donen quan els residus estan disposats en linia recta en lrsquoespai admetent variacions de +- 35ordm) Lrsquoefecte principal que faragrave aixograve eacutes que permetragrave que la interaccioacute entre les histones i el DNA sigui sequumlegravencia independent (tot i que aixograve tambeacute es veu afavorit per altres coses) ja que permetragrave que aquesta no depengui dels residus concrets que hi hagi al DNA ni de la seva disposicioacute perquegrave podrem establir interaccions mitjanccedilant una o meacutes molegravecules drsquoaigua per tal drsquointeraccionar amb el DNA

2 Indica quina eacutes lrsquoestructura drsquoun octagravemer i digues quines proteiumlnes interaccionen entre elles per formar-lo

Lrsquooctagravemer estagrave format per dues cogravepies de cada una de les 4 histones core Es formen 2 heterodiacutemers H2A-H2B i dos heterodiacutemers H3-H4 gragravecies a interaccions hidrofogravebiques entre les hegravelix α2 i ponts H entre aa dels loops Les histones dels diacutemers interaccionen de manera capiculadaEls dos diacutemers H3-H4 srsquouneixen fortament als turns centrals del DNA formant el tetragravemer central Els altres dos diacutemers H2A-H2B interaccionen amb el tetragravemer per formar lrsquooctagravemer drsquohistones del nucleosoma El tetragravemer estagrave format per la unioacute dels 2 diacutemers H3-H4 formant una estructura del tipus 4-hegravelix-bundle Les uacuteniques histones que interaccionen directament soacuten H3-H3rsquo (les H4 queden als extrems del tetragravemer) Les interaccions que srsquoestableixen soacuten ponts H i interaccions hidrofogravebiquesLrsquooctagravemer es forma per la unioacute dels dos diacutemers H2A-H2B al tetragravemer Interaccioacute directa entre H4 i H2B mitjanccedilant ponts H i un cluster hidrofogravebic (aquest estagrave format per 3 Tyr que no interaccionen a traveacutes dels seus oxiacutegens sinoacute dels anells) Tambeacute es forma una estructura del tipus 4-hegravelix-bundleA meacutes tambeacute srsquoestableixen interaccions entre els dos diacutemers H2A-H2B

FI DE LA PRESENTACIOacutersquo

• Slide 1
• Slide 2
• CARACTERIacuteSTIQUES DEL NUCLEOSOMA
• El DNA al nucleosoma
• LOCALITZACIOacute DEL NUCLEOSOMA
• ESTRUCTURA DEL NUCLEOSOMA
• Slide 7
• Slide 8
• DINAgraveMICA DEL NUCLEOSOMA
• Slide 10
• Slide 11
• HISTONES
• CLASSIFICACIOacute SCOP
• TIPUS DrsquoHISTONES
• HISTONE FOLD
• 1KX5
• DOMINI HISTONE FOLD
• Slide 18
• Slide 19
• Slide 20
• Slide 21
• Slide 22
• Slide 23
• Slide 24
• INTERACCIONS AL NUCLEOSOMA
• TIPUS DrsquoINTERACCIONS
• TIPUS DrsquoINTERACCIONS
• INTERACCIONS HISTONA-HISTONA
• Slide 29
• Octagravemer drsquohistones (core nucleosomal)
• Slide 31
• Slide 32
• H3 i H4 interaccionen via histone fold formant un heterodiacutemer
• H2A i H2B interaccionen via histone fold formant un heterodiacutemer
• 1 INTERACCIONS HIDROFOgraveBIQUES
• Slide 36
• 3 ALTRES INTERACCIONS SECUNDAgraveRIES
• Per quegrave es formen aquests heterodiacutemers i no uns altres o homodiacutemers
• Slide 39
• Tetragravemer H3-H4H3rsquo-H4rsquo
• Slide 41
• 1 Ponts H entre H3-H3rsquo
• 2 Interaccions hidrofogravebiques entre H3-H3rsquo
• Slide 44
• Slide 45
• Tetragravemer-diacutemer interaccions H4-H2B
• Cluster hidrofogravebic
• Diacutemer-diacutemer interaccions H2A-H2BH2Arsquo
• Slide 49
• INTERACCIOacute AMB IONS
• INTERACCIONS HISTONA-DNA
• Slide 52
• IMPORTAgraveNCIA DE LrsquoAIGUA
• INTERACCIOacute PER PONTS DrsquoH
• Slide 55
• Slide 56
• Slide 57
• Slide 58
• Interaccioacute diacutemer H2AH2B -DNA
• Slide 60
• Slide 61
• Slide 62
• Slide 63
• Slide 64
• Interaccioacute H2B-DNA
• Slide 66
• Slide 67
• Interaccioacute diacutemer H3H4-DNA
• Slide 69
• Slide 70
• Slide 71
• Slide 72
• Slide 73
• Slide 74
• Slide 75
• Slide 76
• Slide 77
• Slide 78
• Slide 79
• Interaccioacute H3-DNA
• Slide 81
• Interaccioacute H4-DNA
• Slide 83
• Slide 84
• Slide 85
• Slide 86
• Slide 87
• Interaccioacute H2A-DNA
• Slide 89
• EVOLUCIOacute DE LES HISTONES
• SUPERPOSICIOacute
• Slide 92
• Slide 93
• Slide 94
• SUPERPOSICIOacute DE LES HISTONES
• Slide 96
• NUCLEOSOMA PROCARIOTA
• ALINIAMENT ESTRUCTURAL
• BIBLIOGRAFIA
• Slide 100
• Slide 102
• Slide 103
• Slide 104
• Slide 105
• Slide 106
• Slide 107
• Slide 108
• Slide 109
• FI DE LA PRESENTACIOacute

Per quegrave es formen aquests heterodiacutemers i no uns altres o homodiacutemers

bull Empaquetament complementarindash diferegravencies en la

interaccioacute de hegravelix αndash diferegravencies de les seves

extensions N-terminals ndash diferegravencies dels loops L1-

L2

EL TETRAgraveMER

Tetragravemer H3-H4H3rsquo-H4rsquo

H4rsquoH4

H3 H3rsquo

TIPUS DrsquoINTERACCIONS

bull Les interaccions entre els dos diacutemers H3-H4 per formar el tetragravemer es formen entre les histones H3-H3rsquo mitjanccedilant un 4-hegravelix bundle

bull Interaccions1 Ponts H2 Hidrofogravebiques

1 Ponts H entre H3-H3rsquo

His133

His133

Asp123

Asp123

2 Interaccions hidrofogravebiques entre H3-H3rsquo

Residus hidrofogravebics

LrsquoOCTAgraveMER INTERACCIONS

TETRAgraveMERS-DIacuteMERS

Interaccioacute entre diacutemers H2A-H2BH4-H3

H2A-H2B

H3-H4

H2B

H4

Tetragravemer-diacutemer interaccions H4-H2B

H2B H4

Cluster hidrofogravebic

Ponts H

H2B

H4

Glu90

His75

Glu73Arg92

H2B

H4

Tyr80 Tyr72

Tyr88

Diacutemer-diacutemer interaccions H2A-H2BH2Arsquo

Asn38

His79

Glu41

32 Aring 28 Aring

bull Es formen interaccions mitjanccedilant els dominis histone-fold per formar els diacutemers

bull Es formen 3 4-hegravelix-bundlendash 1 associacioacute H3rsquo-H3 per formar tetragravemer

bull Ponts H bull Enllaccedilos hidrofogravebics

ndash 2 associacions H2B-H4 per formar octagravemer bull Ponts H bull Cluster hidrofogravebic

RESUM

INTERACCIOacute AMB IONS

bull Gran importagravencia dels cations divalents

bull Llocs drsquounioacute especiacutefics a ions com el Mg2+ Na+Mn2+ i el Cl-

bull Poden coordinar-se amb molegravecules drsquoaigua

INTERACCIONS HISTONA-DNA

INTERACCIONS HISTONA-DNA

bull Les interaccions histona-DNA es donen en aquelles regions en que el solc menor queda encarat a la part interior (SHL)

bull Impliquen principalmentndash LYS i ARG de les histones ndash Fosfats del DNA

INDEPENDEgraveNCIA DE LA SEQUumlEgraveNCIA DE DNA

bull Els residus implicats en les interaccions formen part majoritagraveriament dels loops L1 i L2 la hegravelix N-terminal i la cua N-termianl de les histones

IMPORTAgraveNCIA DE LrsquoAIGUAHIDRATACIOacute

bull Paper clau en lrsquoestabliment de les interaccions histona-DNA Lrsquoaigua es troba andash Solc menor del DNA (ldquoespines de hidratacioacuterdquo)ndash Grups fosfat del DNAndash Entre histones i DNA ndashdistagravencia lt35Aringndash

bull Serveixen drsquoenllaccedil per formar els ponts drsquohidrogen entre histona i DNA

bull Gran importagravencia en la dinagravemica i estabilitat del nucleosoma Permet interaccioacute sequumlegravencia-independent

INTERACCIOacute PER PONTS DrsquoH

INTERACCIOacute DIRECTEbull 116 ponts drsquohidrogen directes histona-DNA

INTERACCIOacute INDIRECTEbull 121 molegravecules drsquoH2O intervenen en les

interaccions histona-DNAndash 358 interaccions per ponts drsquohidrogen (3 per

molegravecula)bull actuaragrave tant de donador com drsquoacceptor de

ponts drsquohidrogen bull actuaran drsquoaiguumles drsquoassistegravencia o aiguumles

facilitadores

AUGMENT DE LrsquoENTROPIA DEL SISTEMA

Interaccions directes involucrades principalment les ARG i LYS per cagraverrega positiva que presenten

Pont drsquohidrogen establert en una distagravencia de 287Aring

Exemple

Arg36 (H4) + grup fosfat del DNA

Lys122 (H3) grup fosfat DNA

Distagravencia 678Aring

No eacutes possible establir un pont drsquohidrogen directe

SOLUCIOacute H2O

facilitadora

Interaccions indirectes

H2O 2762 facilita la formacioacute del pont drsquohidrogen entre la lisina 122 de la H3 i el grup fosfat del DNA

Per dues molegravecules que hi intervenen (DNA i histona) srsquoalliberen dues molegravecules drsquoaigua

Per alliberar les mateixes dues molegravecules drsquoaigua cal la participacioacute de tres grups (DNA histona i molegravecula drsquoaigua fent de pont)

Interaccioacute diacutemer H2AH2B -DNA

Interaccioacute H2A-DNA

grup NH2 -R- Arg35 (H2A) grup fosfat timina 39

Distagravencia 265Aring

Tipus pont drsquohidrogen (distagravencia ograveptima i orientacioacute en liacutenia recte de lrsquohidrogen del grup NH2 respecte lrsquooxigen del grup fosfat)

COOH

H3N+ C H

CH2

CH2

CH2

NH

C

NH2 NH2

Arginina

+

R

grup NH2 -R- Arg42 (H2A) grup fosfat guanina ndash35

Distagravencia 494AringTipus interaccioacute electrostagravetica

Distagravencia 498AringTipus interaccioacute electrostagravetica

grup fosfat timina 54

grup NH2 -R- Arg77(H2A)

grup NH2 -R- Arg35 (H2A) grup fosfat timina 39

Distagravencia 265Aring

Tipus pont drsquohidrogen (distagravencia ograveptima i orientacioacute en liacutenia recte de lrsquohidrogen del grup NH2 respecte lrsquooxigen del grup fosfat)

COOH

H3N+ C H

CH2

CH2

CH2

NH

C

NH2 NH2

Arginina

+

R

Interaccioacute H2B-DNA

grup NH2 -R- Arg83 (H2B) grup fosfat adenina ndash33

Distagravencia 342AringTipus interaccioacute electrostagravetica

grup OH -R- Thr85 (H2B) grup fosfat guanina ndash34

Distagravencia 300AringTipus pont drsquohidrogen

Treonina

Hidrogen lagravebil del grup alcohol

COOH

H3N+ C H

CH

OH CH3R

Interaccioacute diacutemer H3H4-DNA

Interaccioacute entre N de LYS77 H4 i O2P de A-33

Distagravencia 433Aring

Tipus electroestagravetica

448 Aring

Interaccioacute entre N de LYS115 H3 i O2P de A-33

Distagravencia 507Aring

Tipus electroestagravetica

574 Aring

261 Aring

Interaccioacute entre OH- THR30 H3 i O1P A13 a traveacutes de H2Obull THR - H2O

Distagravencia250 AringTipus pont drsquoH

bull H2O ndash O1P Distagravencia290 AringTipus pont drsquoH

Interaccioacute entre NH3+ de

ARG83 H3 i O1P de G27 Distagravencia 574AringTipus electroestagravetica

Interaccioacute entre OH- THR80 H4 i O1P C28

Distagravencia261Aring

Tipus pont drsquoH25 Aring

29 Aring

275 Aring

420 Aring

278 Aring

Interaccioacute entre NH3+ de

ARG45 H4 i O1P de T7

Distagravencia 510Aring

Tipus electroestagravetica

Interaccioacute OH- de THR118 H3 i O1P de G31

Distagravencia 275Aring

Tipus pont drsquohidrogen

Interaccioacute entre OH- de THR118 H3 NH3

+ ARG45 H4

Distagravencia 278Aring

Tipus pont drsquohidrogen

Interaccioacute entre CH3 de LEU65 H3 i CH3 de T

Distagravencia 414Aring

Tipus hidrofogravebica

414 Aring

Lisina 77 (H4) interaccioacute amb el grup fosfat a una distagravencia de 433Aring

H3-H4DNA

H2A-H2BDNA

Lisina 74 (H2A) tambeacute hauria drsquointeraccionar

Distagravencia 714Aring

No srsquoestableix una interaccioacute aparent

Problema de la literatura O problema de la cristalografia

Hipogravetesi

bull Estudiat en un temps diferent la distagravencia entre la LISINA i el GRUP FOSFAT del DNA permetria la interaccioacute electrostagravetica

Premisa

bull El nucleosoma eacutes un sistema en moviment

bull La cristalografia no ens permet considerar-lo com a tal (ldquofoto estagraveticardquo)

PDB 1P3I Crystallographic Studies Of Nucleosome Core Particles Containing Histone Sin Mutant (resolucioacute 230Aring)

PDB 1P3I

COOH

H3N+ C H

CH2

CH2

CH2

NH3+

Distagravencia 353AringTipus interaccioacute electrostagravetica

R

grup NH3+ Lys1075 grup fosfat adenina 133

Hipogravetesi

bull Estudiat en un temps diferent la distagravencia entre la LISINA i el GRUP FOSFAT del DNA permetria la interaccioacute electrostagravetica

Premisa

bull El nucleosoma eacutes un sistema en moviment

bull La cristalmiddotlografia no ens permet considerar-lo com a tal (ldquofoto estagraveticardquo)

CONCLUSIOacute AL TROBAR UN SEGON PDB A ON SIacute QUE ES MANTEacute LA INTERACCIOacute CONCLUIumlM QUE EacuteS IMPORTANT TAL I COM HAVIacuteEM TROBAT TOT I QUE EN EL NOSTRE MODEL NO HO PUGUEM OBSERVAR

Interaccioacute H3-DNA

Interaccioacute H4-DNA

SHL ndash15

SHL +15

233 Aring

271 Aring

508 Aring

6831 Aring

SHL ndash15

SHL +15

R63 H3 O1P T17J

D24 H4 O1P A-13J

R63 H3

O1P C-14J

D24 H4

O1P T18I

SHL ndash15 SHL +15

Interaccioacute H2B-DNA

Interaccioacute H2A-DNA

Cua C-terminal de H2A

No interaccioacute amb DNA del nucleosoma

Interaccioacute amb H1

Interaccioacute cua N-terminal H2A amb el nucleosoma

Interaccions electroestagravetiques

LYS i ARG amb OP DNA

EVOLUCIOacute DE LES HISTONES

SUPERPOSICIOacuteSTAMP

ClustalW HMMER

STAMP STAMP

LOW SCORES

Alineament STAMP (H4 H2A H2B)

Alinear H3 manualment

STAMP

SUPERPOSICIOacute DE LES HISTONES

H2A At

H2A Dm

H2A Ce

H2A HsH2A Xl

H4 HsH4 Ce

H4 Dm

H4 AtH4 Xl

Mfervidus1

Mfervidus2

H3 CeH3 Hs

H3 XlH3 Dm

H2B At

H2B Hs

H2B Xl

H2B CeH2B Dm

H1 At

H1 CeH1 Dm

H1 Hs

H1 Xl

H5 Ggallus

NUCLEOSOMA PROCARIOTA

bull Mateixa funcioacute a eucariotes i procariotes resoldre el problema de lrsquoempaquetament del DNA

bull Nucleosoma arquea tetragravemer + ~80pb DNAbull 2 tipus drsquohistona amb sequumlegravencia i estructura

conservada bull Formen diacutemers perograve no especiacutefics homo i

heterodiacutemers

bull Histones arquees meacutes petites (nomeacutes histone fold)

CLUSTAL W(160) multiple sequence alignment

1A7W --------------------------MELPIAPIGRIIKDAGAERVSDDARI-TLAKILE 1HTA -------------------------MGELPIAPIGRIIKNAGAERVSDDARI-ALAKVLE 1kx5B SGRGKGGKGLGKGGAKRHRKVLRDNIQGITKPAIRRLARRGGVKRISGLIYEETRGVLKV 1A7W EMGRDIASEAIKLARHAGRKTIKAEDIELAVRRFK---------- 1HTA EMGEEIASEAVKLAKHAGRKTIKAEDIELARKMF-----------1kx5B FLENVIRDAVTYTEHA-KRKT--VTAMDVVYALKRQGRTLYGFGG

No Domain1 Domain2 Sc RMS Len1 Len2 Align NFit Eq Secs I S P(m)

Pair 1 1A7W 1HTA 934 059 68 68 67 67 66 0 8485 10000 736e-46 Pair 2 1A7W 1kx5B 567 152 68 102 68 67 65 0 2462 10000 000037

Pair 3 1HTA 1kx5B 574 131 68 102 68 65 64 0 2969 10000 761e-06

ALINIAMENT ESTRUCTURAL

BIBLIOGRAFIALlibresbull Wolfe A Chromatin (Structure amp Function) Academic Press 2a edicioacute (1995)bull Calladine Understanding DNA Acdameic Pressbull Sinden DNA Structure and Function Academic PressArticlesbull Curt A Davey et al Solvent mediated interactions in the structura of the

nucleosome core particle at 19 Aring resolution J Mol Biol 319 p1097-1113 (2002)

bull Luger et al Crystal structure of the nucleosome core particle at 28 Aring resolution Nature 389 p251-260 (1997)

bull Flaus A Et al Mechanisms for nucleosome mobilisation Biopolymers 68 p463-578 (2003)

bull Richmond T et al The structure of DNA in the nucleosome core Nature 423 p145-150 (2003)

bull Protacio RU et al Effects of Histone Tail Domains on the Rate of Transcriptional Elongation throught a Nucleosome Mol Cell Biol Vol 20 n 23 p8866-8878

Websbull httpwwwciencianetVerArticuloHistonaidArticulo=dsfjuhh7hqjeub9z1f58vkbull httpwwwbiosciohio-stateedu~microbioArchaealhistonesbull httpwwwweb-bookscomMoBioFreeCh3D1htmbull httpwwwbmbpsueducoursesbmb4004_9_active_cromatinpd

Bases de dadesbull SCOPbull PDBbull National Human Genome Research Institute (Histone Sequence Database)

Programesbull STAMPbull ClustalWbull HMMERbull Rasmol

1 Sobre lrsquoestructura del nucleosoma digues quines afirmacions soacuten certes

1) Serveix per resoldre el problema de compactacioacute del DNA

2) Les regions exograveniques del DNA acostumen a estar a les zones linker per aixiacute estar meacutes accesibles als factors de transcripcioacute

3) Les histones srsquouneixen al DNA de forma sequumlegravencia no-depenent

4) Eacutes un sistema molt poc dinagravemic per permetre lrsquoestabilitat dels cromosomas metafagravesics

a 123

b 24

c 13

d 4

e 1234

2 Sobre els components del nucleosoma sabem que

a) Les histones del core estan molt ben conservades mentre que la H1 no

b) El DNA srsquoenrotlla formant 176 voltes al voltant de les histones del nucli que correspon a uns 146pb

c) Les dues anteriors

d) LrsquoH1 estabilitza el nucleosoma i organitza el DNA linker

e) Totes les anteriors

3 Sobre les histones digues quina opcioacute eacutes falsa

a) Soacuten proteiumlnes globulars bagravesiques molt riques en Arg i Lys

b) Les histones desacetilades tenen molt baixa afinitat pel DNA i premetran la transcripcioacute gegravenica

c) Trobem dos tipus drsquohistones totes de baix per molecular

d) Apareixen en lrsquoSCOP com a all alpha protein amb dominis histone fold

e) Srsquoorganitzen en un octagravemer format per un tetragravemer 2(H3-H4) i dos diacutemers (H2A-H2B)

4 En relacioacute a les interaccions entre les histones i el DNA digues quinaes de les seguumlents afirmacions eacutessoacuten falsaes

1) La interaccioacute entre les histones i el DNA es sequumlegravencia depenent

2) Les treonines interaccionen mitjanccedilant ponts drsquohidrogen realitzats amb el grup alcohol de la cadena lateral

3) Les interaccions srsquoestableixen principalment entre residus bagravesics de la hegravelix C-terminal el loop L1 i el loop L2 de les histones i els fosfats del DNA

4) Les interaccions srsquoestableixen principalment entre residus bagravesics de la hegravelix N-terminal el loop L1 i el loop L2 de les histones i els fosfats del DNA

a 1 2 i 3

b 1 i 3

c 2 i 4

d 4

e 1 2 3 i 4

5 En lrsquoestabliment de les interaccions Histona-DNA digues quina de les seguumlents afirmacions eacutes CERTA en relacioacute amb el paper de lrsquoaigua

a Lrsquoaigua facilita les interaccions entre les proteiumlnes i el DNA permetent la interaccioacute per ponts drsquohidrogen entre residus de les histones i del DNA quan aquests estan massa allunyats o mal orientats

b Lrsquoestabliment de ponts drsquohidrogen indirectes suposen una disminucioacute de la estabilitat del sistema

c Les molegravecules dlsquoaigua srsquoordenen al voltant del DNA deixant el core del nucleosoma sense solvatar

d 1 i 2 soacuten certes

e Cap de les anteriors eacutes certa

6 Senyala lales afirmacions INCORRECTAES sobre el nucleosoma

a Les histones core i la histona linker comparteixen un mateix domini estructural anomenat histone fold b El tetragravemer central del nucleosoma estagrave format per 2 histones H3 i 2 histones H4

c El domini histone fold estagrave format per 3 hegravelix alfa i 2 loops (L1 i L2)

d Els monogravemers drsquohistona es capiculen per formar els diacutemers gragravecies a interaccions hidrofogravebiques entre les hegravelix alfa i entre els loops de les histones e Les afirmacions a i d soacuten falses

7 Senyala les afirmacions CORRECTES sobre el nucleosoma

1) La sequumlegravencia drsquoaminoagravecids del domini histone fold de les histones H2A H2B H3 i H4 estagrave menys conservada que la seva estructura i plegament

2) El nucleosoma procariota estagrave format per 2 homo o heterodiacutemers i resol el problema de lrsquoempaquetament del DNA

3) Lrsquoorientacioacute de les cadenes laterals dels aminoagravecids de les histones eacutes variable segons la presegravencia o absegravencia del DNA

4) Les histones H1 soacuten les meacutes conservades evolutivament mentre que les H3 soacuten les que ho estan menys

a) 123 b) 13c) 24 d) 4

e) 1234

8 Tria la resposta correcte

1) Les histones presenten alta homologia de sequumlegravencia i per tant destructura

2) Les interaccions directes per formar el tetragravemer sestableixen entre lH3 dun diacutemer H3-H4 i lH3 de lalatre diacutemer H3-H4lsquo

3) Els dos diacutemers H2AH2B no interaccionen entre ells per formar loctagravemer

4) Els cations divalents juguen un paper fonamental ja que se situen a la regioacute C-terminal de les hegravelix alfa estabilitzant-les

a) 1 i 3 b) 2 i 4 c) 12 i 3 d)123 i 4 e)4

PREGUNTES DrsquoASSAIG NUCLEOSOMA

1- Senyala quina importancia teacute lrsquoaigua en el nucleosoma

En el nucleosoma lrsquoaigua es disposa al voltant del DNA i en lrsquoespai entre que hi ha entre el core drsquohistones i el DNA

En el nucleosoma lrsquoaigua juga un paper fonamental en lrsquoestabliment de les interaccions Histona-DNA ja que permet la interaccionar mitjanccedilant ponts drsquohidrogen de residus que es troben massa allunyats (distagravencia gt 28 Å) o que es troben mal orientats (els ponts drsquohidrogen nomeacutes es donen quan els residus estan disposats en linia recta en lrsquoespai admetent variacions de +- 35ordm) Lrsquoefecte principal que faragrave aixograve eacutes que permetragrave que la interaccioacute entre les histones i el DNA sigui sequumlegravencia independent (tot i que aixograve tambeacute es veu afavorit per altres coses) ja que permetragrave que aquesta no depengui dels residus concrets que hi hagi al DNA ni de la seva disposicioacute perquegrave podrem establir interaccions mitjanccedilant una o meacutes molegravecules drsquoaigua per tal drsquointeraccionar amb el DNA

2 Indica quina eacutes lrsquoestructura drsquoun octagravemer i digues quines proteiumlnes interaccionen entre elles per formar-lo

Lrsquooctagravemer estagrave format per dues cogravepies de cada una de les 4 histones core Es formen 2 heterodiacutemers H2A-H2B i dos heterodiacutemers H3-H4 gragravecies a interaccions hidrofogravebiques entre les hegravelix α2 i ponts H entre aa dels loops Les histones dels diacutemers interaccionen de manera capiculadaEls dos diacutemers H3-H4 srsquouneixen fortament als turns centrals del DNA formant el tetragravemer central Els altres dos diacutemers H2A-H2B interaccionen amb el tetragravemer per formar lrsquooctagravemer drsquohistones del nucleosoma El tetragravemer estagrave format per la unioacute dels 2 diacutemers H3-H4 formant una estructura del tipus 4-hegravelix-bundle Les uacuteniques histones que interaccionen directament soacuten H3-H3rsquo (les H4 queden als extrems del tetragravemer) Les interaccions que srsquoestableixen soacuten ponts H i interaccions hidrofogravebiquesLrsquooctagravemer es forma per la unioacute dels dos diacutemers H2A-H2B al tetragravemer Interaccioacute directa entre H4 i H2B mitjanccedilant ponts H i un cluster hidrofogravebic (aquest estagrave format per 3 Tyr que no interaccionen a traveacutes dels seus oxiacutegens sinoacute dels anells) Tambeacute es forma una estructura del tipus 4-hegravelix-bundleA meacutes tambeacute srsquoestableixen interaccions entre els dos diacutemers H2A-H2B

FI DE LA PRESENTACIOacutersquo

• Slide 1
• Slide 2
• CARACTERIacuteSTIQUES DEL NUCLEOSOMA
• El DNA al nucleosoma
• LOCALITZACIOacute DEL NUCLEOSOMA
• ESTRUCTURA DEL NUCLEOSOMA
• Slide 7
• Slide 8
• DINAgraveMICA DEL NUCLEOSOMA
• Slide 10
• Slide 11
• HISTONES
• CLASSIFICACIOacute SCOP
• TIPUS DrsquoHISTONES
• HISTONE FOLD
• 1KX5
• DOMINI HISTONE FOLD
• Slide 18
• Slide 19
• Slide 20
• Slide 21
• Slide 22
• Slide 23
• Slide 24
• INTERACCIONS AL NUCLEOSOMA
• TIPUS DrsquoINTERACCIONS
• TIPUS DrsquoINTERACCIONS
• INTERACCIONS HISTONA-HISTONA
• Slide 29
• Octagravemer drsquohistones (core nucleosomal)
• Slide 31
• Slide 32
• H3 i H4 interaccionen via histone fold formant un heterodiacutemer
• H2A i H2B interaccionen via histone fold formant un heterodiacutemer
• 1 INTERACCIONS HIDROFOgraveBIQUES
• Slide 36
• 3 ALTRES INTERACCIONS SECUNDAgraveRIES
• Per quegrave es formen aquests heterodiacutemers i no uns altres o homodiacutemers
• Slide 39
• Tetragravemer H3-H4H3rsquo-H4rsquo
• Slide 41
• 1 Ponts H entre H3-H3rsquo
• 2 Interaccions hidrofogravebiques entre H3-H3rsquo
• Slide 44
• Slide 45
• Tetragravemer-diacutemer interaccions H4-H2B
• Cluster hidrofogravebic
• Diacutemer-diacutemer interaccions H2A-H2BH2Arsquo
• Slide 49
• INTERACCIOacute AMB IONS
• INTERACCIONS HISTONA-DNA
• Slide 52
• IMPORTAgraveNCIA DE LrsquoAIGUA
• INTERACCIOacute PER PONTS DrsquoH
• Slide 55
• Slide 56
• Slide 57
• Slide 58
• Interaccioacute diacutemer H2AH2B -DNA
• Slide 60
• Slide 61
• Slide 62
• Slide 63
• Slide 64
• Interaccioacute H2B-DNA
• Slide 66
• Slide 67
• Interaccioacute diacutemer H3H4-DNA
• Slide 69
• Slide 70
• Slide 71
• Slide 72
• Slide 73
• Slide 74
• Slide 75
• Slide 76
• Slide 77
• Slide 78
• Slide 79
• Interaccioacute H3-DNA
• Slide 81
• Interaccioacute H4-DNA
• Slide 83
• Slide 84
• Slide 85
• Slide 86
• Slide 87
• Interaccioacute H2A-DNA
• Slide 89
• EVOLUCIOacute DE LES HISTONES
• SUPERPOSICIOacute
• Slide 92
• Slide 93
• Slide 94
• SUPERPOSICIOacute DE LES HISTONES
• Slide 96
• NUCLEOSOMA PROCARIOTA
• ALINIAMENT ESTRUCTURAL
• BIBLIOGRAFIA
• Slide 100
• Slide 102
• Slide 103
• Slide 104
• Slide 105
• Slide 106
• Slide 107
• Slide 108
• Slide 109
• FI DE LA PRESENTACIOacute

EL TETRAgraveMER

Tetragravemer H3-H4H3rsquo-H4rsquo

H4rsquoH4

H3 H3rsquo

TIPUS DrsquoINTERACCIONS

bull Les interaccions entre els dos diacutemers H3-H4 per formar el tetragravemer es formen entre les histones H3-H3rsquo mitjanccedilant un 4-hegravelix bundle

bull Interaccions1 Ponts H2 Hidrofogravebiques

1 Ponts H entre H3-H3rsquo

His133

His133

Asp123

Asp123

2 Interaccions hidrofogravebiques entre H3-H3rsquo

Residus hidrofogravebics

LrsquoOCTAgraveMER INTERACCIONS

TETRAgraveMERS-DIacuteMERS

Interaccioacute entre diacutemers H2A-H2BH4-H3

H2A-H2B

H3-H4

H2B

H4

Tetragravemer-diacutemer interaccions H4-H2B

H2B H4

Cluster hidrofogravebic

Ponts H

H2B

H4

Glu90

His75

Glu73Arg92

H2B

H4

Tyr80 Tyr72

Tyr88

Diacutemer-diacutemer interaccions H2A-H2BH2Arsquo

Asn38

His79

Glu41

32 Aring 28 Aring

bull Es formen interaccions mitjanccedilant els dominis histone-fold per formar els diacutemers

bull Es formen 3 4-hegravelix-bundlendash 1 associacioacute H3rsquo-H3 per formar tetragravemer

bull Ponts H bull Enllaccedilos hidrofogravebics

ndash 2 associacions H2B-H4 per formar octagravemer bull Ponts H bull Cluster hidrofogravebic

RESUM

INTERACCIOacute AMB IONS

bull Gran importagravencia dels cations divalents

bull Llocs drsquounioacute especiacutefics a ions com el Mg2+ Na+Mn2+ i el Cl-

bull Poden coordinar-se amb molegravecules drsquoaigua

INTERACCIONS HISTONA-DNA

INTERACCIONS HISTONA-DNA

bull Les interaccions histona-DNA es donen en aquelles regions en que el solc menor queda encarat a la part interior (SHL)

bull Impliquen principalmentndash LYS i ARG de les histones ndash Fosfats del DNA

INDEPENDEgraveNCIA DE LA SEQUumlEgraveNCIA DE DNA

bull Els residus implicats en les interaccions formen part majoritagraveriament dels loops L1 i L2 la hegravelix N-terminal i la cua N-termianl de les histones

IMPORTAgraveNCIA DE LrsquoAIGUAHIDRATACIOacute

bull Paper clau en lrsquoestabliment de les interaccions histona-DNA Lrsquoaigua es troba andash Solc menor del DNA (ldquoespines de hidratacioacuterdquo)ndash Grups fosfat del DNAndash Entre histones i DNA ndashdistagravencia lt35Aringndash

bull Serveixen drsquoenllaccedil per formar els ponts drsquohidrogen entre histona i DNA

bull Gran importagravencia en la dinagravemica i estabilitat del nucleosoma Permet interaccioacute sequumlegravencia-independent

INTERACCIOacute PER PONTS DrsquoH

INTERACCIOacute DIRECTEbull 116 ponts drsquohidrogen directes histona-DNA

INTERACCIOacute INDIRECTEbull 121 molegravecules drsquoH2O intervenen en les

interaccions histona-DNAndash 358 interaccions per ponts drsquohidrogen (3 per

molegravecula)bull actuaragrave tant de donador com drsquoacceptor de

ponts drsquohidrogen bull actuaran drsquoaiguumles drsquoassistegravencia o aiguumles

facilitadores

AUGMENT DE LrsquoENTROPIA DEL SISTEMA

Interaccions directes involucrades principalment les ARG i LYS per cagraverrega positiva que presenten

Pont drsquohidrogen establert en una distagravencia de 287Aring

Exemple

Arg36 (H4) + grup fosfat del DNA

Lys122 (H3) grup fosfat DNA

Distagravencia 678Aring

No eacutes possible establir un pont drsquohidrogen directe

SOLUCIOacute H2O

facilitadora

Interaccions indirectes

H2O 2762 facilita la formacioacute del pont drsquohidrogen entre la lisina 122 de la H3 i el grup fosfat del DNA

Per dues molegravecules que hi intervenen (DNA i histona) srsquoalliberen dues molegravecules drsquoaigua

Per alliberar les mateixes dues molegravecules drsquoaigua cal la participacioacute de tres grups (DNA histona i molegravecula drsquoaigua fent de pont)

Interaccioacute diacutemer H2AH2B -DNA

Interaccioacute H2A-DNA

grup NH2 -R- Arg35 (H2A) grup fosfat timina 39

Distagravencia 265Aring

Tipus pont drsquohidrogen (distagravencia ograveptima i orientacioacute en liacutenia recte de lrsquohidrogen del grup NH2 respecte lrsquooxigen del grup fosfat)

COOH

H3N+ C H

CH2

CH2

CH2

NH

C

NH2 NH2

Arginina

+

R

grup NH2 -R- Arg42 (H2A) grup fosfat guanina ndash35

Distagravencia 494AringTipus interaccioacute electrostagravetica

Distagravencia 498AringTipus interaccioacute electrostagravetica

grup fosfat timina 54

grup NH2 -R- Arg77(H2A)

grup NH2 -R- Arg35 (H2A) grup fosfat timina 39

Distagravencia 265Aring

Tipus pont drsquohidrogen (distagravencia ograveptima i orientacioacute en liacutenia recte de lrsquohidrogen del grup NH2 respecte lrsquooxigen del grup fosfat)

COOH

H3N+ C H

CH2

CH2

CH2

NH

C

NH2 NH2

Arginina

+

R

Interaccioacute H2B-DNA

grup NH2 -R- Arg83 (H2B) grup fosfat adenina ndash33

Distagravencia 342AringTipus interaccioacute electrostagravetica

grup OH -R- Thr85 (H2B) grup fosfat guanina ndash34

Distagravencia 300AringTipus pont drsquohidrogen

Treonina

Hidrogen lagravebil del grup alcohol

COOH

H3N+ C H

CH

OH CH3R

Interaccioacute diacutemer H3H4-DNA

Interaccioacute entre N de LYS77 H4 i O2P de A-33

Distagravencia 433Aring

Tipus electroestagravetica

448 Aring

Interaccioacute entre N de LYS115 H3 i O2P de A-33

Distagravencia 507Aring

Tipus electroestagravetica

574 Aring

261 Aring

Interaccioacute entre OH- THR30 H3 i O1P A13 a traveacutes de H2Obull THR - H2O

Distagravencia250 AringTipus pont drsquoH

bull H2O ndash O1P Distagravencia290 AringTipus pont drsquoH

Interaccioacute entre NH3+ de

ARG83 H3 i O1P de G27 Distagravencia 574AringTipus electroestagravetica

Interaccioacute entre OH- THR80 H4 i O1P C28

Distagravencia261Aring

Tipus pont drsquoH25 Aring

29 Aring

275 Aring

420 Aring

278 Aring

Interaccioacute entre NH3+ de

ARG45 H4 i O1P de T7

Distagravencia 510Aring

Tipus electroestagravetica

Interaccioacute OH- de THR118 H3 i O1P de G31

Distagravencia 275Aring

Tipus pont drsquohidrogen

Interaccioacute entre OH- de THR118 H3 NH3

+ ARG45 H4

Distagravencia 278Aring

Tipus pont drsquohidrogen

Interaccioacute entre CH3 de LEU65 H3 i CH3 de T

Distagravencia 414Aring

Tipus hidrofogravebica

414 Aring

Lisina 77 (H4) interaccioacute amb el grup fosfat a una distagravencia de 433Aring

H3-H4DNA

H2A-H2BDNA

Lisina 74 (H2A) tambeacute hauria drsquointeraccionar

Distagravencia 714Aring

No srsquoestableix una interaccioacute aparent

Problema de la literatura O problema de la cristalografia

Hipogravetesi

bull Estudiat en un temps diferent la distagravencia entre la LISINA i el GRUP FOSFAT del DNA permetria la interaccioacute electrostagravetica

Premisa

bull El nucleosoma eacutes un sistema en moviment

bull La cristalografia no ens permet considerar-lo com a tal (ldquofoto estagraveticardquo)

PDB 1P3I Crystallographic Studies Of Nucleosome Core Particles Containing Histone Sin Mutant (resolucioacute 230Aring)

PDB 1P3I

COOH

H3N+ C H

CH2

CH2

CH2

NH3+

Distagravencia 353AringTipus interaccioacute electrostagravetica

R

grup NH3+ Lys1075 grup fosfat adenina 133

Hipogravetesi

bull Estudiat en un temps diferent la distagravencia entre la LISINA i el GRUP FOSFAT del DNA permetria la interaccioacute electrostagravetica

Premisa

bull El nucleosoma eacutes un sistema en moviment

bull La cristalmiddotlografia no ens permet considerar-lo com a tal (ldquofoto estagraveticardquo)

CONCLUSIOacute AL TROBAR UN SEGON PDB A ON SIacute QUE ES MANTEacute LA INTERACCIOacute CONCLUIumlM QUE EacuteS IMPORTANT TAL I COM HAVIacuteEM TROBAT TOT I QUE EN EL NOSTRE MODEL NO HO PUGUEM OBSERVAR

Interaccioacute H3-DNA

Interaccioacute H4-DNA

SHL ndash15

SHL +15

233 Aring

271 Aring

508 Aring

6831 Aring

SHL ndash15

SHL +15

R63 H3 O1P T17J

D24 H4 O1P A-13J

R63 H3

O1P C-14J

D24 H4

O1P T18I

SHL ndash15 SHL +15

Interaccioacute H2B-DNA

Interaccioacute H2A-DNA

Cua C-terminal de H2A

No interaccioacute amb DNA del nucleosoma

Interaccioacute amb H1

Interaccioacute cua N-terminal H2A amb el nucleosoma

Interaccions electroestagravetiques

LYS i ARG amb OP DNA

EVOLUCIOacute DE LES HISTONES

SUPERPOSICIOacuteSTAMP

ClustalW HMMER

STAMP STAMP

LOW SCORES

Alineament STAMP (H4 H2A H2B)

Alinear H3 manualment

STAMP

SUPERPOSICIOacute DE LES HISTONES

H2A At

H2A Dm

H2A Ce

H2A HsH2A Xl

H4 HsH4 Ce

H4 Dm

H4 AtH4 Xl

Mfervidus1

Mfervidus2

H3 CeH3 Hs

H3 XlH3 Dm

H2B At

H2B Hs

H2B Xl

H2B CeH2B Dm

H1 At

H1 CeH1 Dm

H1 Hs

H1 Xl

H5 Ggallus

NUCLEOSOMA PROCARIOTA

bull Mateixa funcioacute a eucariotes i procariotes resoldre el problema de lrsquoempaquetament del DNA

bull Nucleosoma arquea tetragravemer + ~80pb DNAbull 2 tipus drsquohistona amb sequumlegravencia i estructura

conservada bull Formen diacutemers perograve no especiacutefics homo i

heterodiacutemers

bull Histones arquees meacutes petites (nomeacutes histone fold)

CLUSTAL W(160) multiple sequence alignment

1A7W --------------------------MELPIAPIGRIIKDAGAERVSDDARI-TLAKILE 1HTA -------------------------MGELPIAPIGRIIKNAGAERVSDDARI-ALAKVLE 1kx5B SGRGKGGKGLGKGGAKRHRKVLRDNIQGITKPAIRRLARRGGVKRISGLIYEETRGVLKV 1A7W EMGRDIASEAIKLARHAGRKTIKAEDIELAVRRFK---------- 1HTA EMGEEIASEAVKLAKHAGRKTIKAEDIELARKMF-----------1kx5B FLENVIRDAVTYTEHA-KRKT--VTAMDVVYALKRQGRTLYGFGG

No Domain1 Domain2 Sc RMS Len1 Len2 Align NFit Eq Secs I S P(m)

Pair 1 1A7W 1HTA 934 059 68 68 67 67 66 0 8485 10000 736e-46 Pair 2 1A7W 1kx5B 567 152 68 102 68 67 65 0 2462 10000 000037

Pair 3 1HTA 1kx5B 574 131 68 102 68 65 64 0 2969 10000 761e-06

ALINIAMENT ESTRUCTURAL

BIBLIOGRAFIALlibresbull Wolfe A Chromatin (Structure amp Function) Academic Press 2a edicioacute (1995)bull Calladine Understanding DNA Acdameic Pressbull Sinden DNA Structure and Function Academic PressArticlesbull Curt A Davey et al Solvent mediated interactions in the structura of the

nucleosome core particle at 19 Aring resolution J Mol Biol 319 p1097-1113 (2002)

bull Luger et al Crystal structure of the nucleosome core particle at 28 Aring resolution Nature 389 p251-260 (1997)

bull Flaus A Et al Mechanisms for nucleosome mobilisation Biopolymers 68 p463-578 (2003)

bull Richmond T et al The structure of DNA in the nucleosome core Nature 423 p145-150 (2003)

bull Protacio RU et al Effects of Histone Tail Domains on the Rate of Transcriptional Elongation throught a Nucleosome Mol Cell Biol Vol 20 n 23 p8866-8878

Websbull httpwwwciencianetVerArticuloHistonaidArticulo=dsfjuhh7hqjeub9z1f58vkbull httpwwwbiosciohio-stateedu~microbioArchaealhistonesbull httpwwwweb-bookscomMoBioFreeCh3D1htmbull httpwwwbmbpsueducoursesbmb4004_9_active_cromatinpd

Bases de dadesbull SCOPbull PDBbull National Human Genome Research Institute (Histone Sequence Database)

Programesbull STAMPbull ClustalWbull HMMERbull Rasmol

1 Sobre lrsquoestructura del nucleosoma digues quines afirmacions soacuten certes

1) Serveix per resoldre el problema de compactacioacute del DNA

2) Les regions exograveniques del DNA acostumen a estar a les zones linker per aixiacute estar meacutes accesibles als factors de transcripcioacute

3) Les histones srsquouneixen al DNA de forma sequumlegravencia no-depenent

4) Eacutes un sistema molt poc dinagravemic per permetre lrsquoestabilitat dels cromosomas metafagravesics

a 123

b 24

c 13

d 4

e 1234

2 Sobre els components del nucleosoma sabem que

a) Les histones del core estan molt ben conservades mentre que la H1 no

b) El DNA srsquoenrotlla formant 176 voltes al voltant de les histones del nucli que correspon a uns 146pb

c) Les dues anteriors

d) LrsquoH1 estabilitza el nucleosoma i organitza el DNA linker

e) Totes les anteriors

3 Sobre les histones digues quina opcioacute eacutes falsa

a) Soacuten proteiumlnes globulars bagravesiques molt riques en Arg i Lys

b) Les histones desacetilades tenen molt baixa afinitat pel DNA i premetran la transcripcioacute gegravenica

c) Trobem dos tipus drsquohistones totes de baix per molecular

d) Apareixen en lrsquoSCOP com a all alpha protein amb dominis histone fold

e) Srsquoorganitzen en un octagravemer format per un tetragravemer 2(H3-H4) i dos diacutemers (H2A-H2B)

4 En relacioacute a les interaccions entre les histones i el DNA digues quinaes de les seguumlents afirmacions eacutessoacuten falsaes

1) La interaccioacute entre les histones i el DNA es sequumlegravencia depenent

2) Les treonines interaccionen mitjanccedilant ponts drsquohidrogen realitzats amb el grup alcohol de la cadena lateral

3) Les interaccions srsquoestableixen principalment entre residus bagravesics de la hegravelix C-terminal el loop L1 i el loop L2 de les histones i els fosfats del DNA

4) Les interaccions srsquoestableixen principalment entre residus bagravesics de la hegravelix N-terminal el loop L1 i el loop L2 de les histones i els fosfats del DNA

a 1 2 i 3

b 1 i 3

c 2 i 4

d 4

e 1 2 3 i 4

5 En lrsquoestabliment de les interaccions Histona-DNA digues quina de les seguumlents afirmacions eacutes CERTA en relacioacute amb el paper de lrsquoaigua

a Lrsquoaigua facilita les interaccions entre les proteiumlnes i el DNA permetent la interaccioacute per ponts drsquohidrogen entre residus de les histones i del DNA quan aquests estan massa allunyats o mal orientats

b Lrsquoestabliment de ponts drsquohidrogen indirectes suposen una disminucioacute de la estabilitat del sistema

c Les molegravecules dlsquoaigua srsquoordenen al voltant del DNA deixant el core del nucleosoma sense solvatar

d 1 i 2 soacuten certes

e Cap de les anteriors eacutes certa

6 Senyala lales afirmacions INCORRECTAES sobre el nucleosoma

a Les histones core i la histona linker comparteixen un mateix domini estructural anomenat histone fold b El tetragravemer central del nucleosoma estagrave format per 2 histones H3 i 2 histones H4

c El domini histone fold estagrave format per 3 hegravelix alfa i 2 loops (L1 i L2)

d Els monogravemers drsquohistona es capiculen per formar els diacutemers gragravecies a interaccions hidrofogravebiques entre les hegravelix alfa i entre els loops de les histones e Les afirmacions a i d soacuten falses

7 Senyala les afirmacions CORRECTES sobre el nucleosoma

1) La sequumlegravencia drsquoaminoagravecids del domini histone fold de les histones H2A H2B H3 i H4 estagrave menys conservada que la seva estructura i plegament

2) El nucleosoma procariota estagrave format per 2 homo o heterodiacutemers i resol el problema de lrsquoempaquetament del DNA

3) Lrsquoorientacioacute de les cadenes laterals dels aminoagravecids de les histones eacutes variable segons la presegravencia o absegravencia del DNA

4) Les histones H1 soacuten les meacutes conservades evolutivament mentre que les H3 soacuten les que ho estan menys

a) 123 b) 13c) 24 d) 4

e) 1234

8 Tria la resposta correcte

1) Les histones presenten alta homologia de sequumlegravencia i per tant destructura

2) Les interaccions directes per formar el tetragravemer sestableixen entre lH3 dun diacutemer H3-H4 i lH3 de lalatre diacutemer H3-H4lsquo

3) Els dos diacutemers H2AH2B no interaccionen entre ells per formar loctagravemer

4) Els cations divalents juguen un paper fonamental ja que se situen a la regioacute C-terminal de les hegravelix alfa estabilitzant-les

a) 1 i 3 b) 2 i 4 c) 12 i 3 d)123 i 4 e)4

PREGUNTES DrsquoASSAIG NUCLEOSOMA

1- Senyala quina importancia teacute lrsquoaigua en el nucleosoma

En el nucleosoma lrsquoaigua es disposa al voltant del DNA i en lrsquoespai entre que hi ha entre el core drsquohistones i el DNA

En el nucleosoma lrsquoaigua juga un paper fonamental en lrsquoestabliment de les interaccions Histona-DNA ja que permet la interaccionar mitjanccedilant ponts drsquohidrogen de residus que es troben massa allunyats (distagravencia gt 28 Å) o que es troben mal orientats (els ponts drsquohidrogen nomeacutes es donen quan els residus estan disposats en linia recta en lrsquoespai admetent variacions de +- 35ordm) Lrsquoefecte principal que faragrave aixograve eacutes que permetragrave que la interaccioacute entre les histones i el DNA sigui sequumlegravencia independent (tot i que aixograve tambeacute es veu afavorit per altres coses) ja que permetragrave que aquesta no depengui dels residus concrets que hi hagi al DNA ni de la seva disposicioacute perquegrave podrem establir interaccions mitjanccedilant una o meacutes molegravecules drsquoaigua per tal drsquointeraccionar amb el DNA

2 Indica quina eacutes lrsquoestructura drsquoun octagravemer i digues quines proteiumlnes interaccionen entre elles per formar-lo

Lrsquooctagravemer estagrave format per dues cogravepies de cada una de les 4 histones core Es formen 2 heterodiacutemers H2A-H2B i dos heterodiacutemers H3-H4 gragravecies a interaccions hidrofogravebiques entre les hegravelix α2 i ponts H entre aa dels loops Les histones dels diacutemers interaccionen de manera capiculadaEls dos diacutemers H3-H4 srsquouneixen fortament als turns centrals del DNA formant el tetragravemer central Els altres dos diacutemers H2A-H2B interaccionen amb el tetragravemer per formar lrsquooctagravemer drsquohistones del nucleosoma El tetragravemer estagrave format per la unioacute dels 2 diacutemers H3-H4 formant una estructura del tipus 4-hegravelix-bundle Les uacuteniques histones que interaccionen directament soacuten H3-H3rsquo (les H4 queden als extrems del tetragravemer) Les interaccions que srsquoestableixen soacuten ponts H i interaccions hidrofogravebiquesLrsquooctagravemer es forma per la unioacute dels dos diacutemers H2A-H2B al tetragravemer Interaccioacute directa entre H4 i H2B mitjanccedilant ponts H i un cluster hidrofogravebic (aquest estagrave format per 3 Tyr que no interaccionen a traveacutes dels seus oxiacutegens sinoacute dels anells) Tambeacute es forma una estructura del tipus 4-hegravelix-bundleA meacutes tambeacute srsquoestableixen interaccions entre els dos diacutemers H2A-H2B

FI DE LA PRESENTACIOacutersquo

• Slide 1
• Slide 2
• CARACTERIacuteSTIQUES DEL NUCLEOSOMA
• El DNA al nucleosoma
• LOCALITZACIOacute DEL NUCLEOSOMA
• ESTRUCTURA DEL NUCLEOSOMA
• Slide 7
• Slide 8
• DINAgraveMICA DEL NUCLEOSOMA
• Slide 10
• Slide 11
• HISTONES
• CLASSIFICACIOacute SCOP
• TIPUS DrsquoHISTONES
• HISTONE FOLD
• 1KX5
• DOMINI HISTONE FOLD
• Slide 18
• Slide 19
• Slide 20
• Slide 21
• Slide 22
• Slide 23
• Slide 24
• INTERACCIONS AL NUCLEOSOMA
• TIPUS DrsquoINTERACCIONS
• TIPUS DrsquoINTERACCIONS
• INTERACCIONS HISTONA-HISTONA
• Slide 29
• Octagravemer drsquohistones (core nucleosomal)
• Slide 31
• Slide 32
• H3 i H4 interaccionen via histone fold formant un heterodiacutemer
• H2A i H2B interaccionen via histone fold formant un heterodiacutemer
• 1 INTERACCIONS HIDROFOgraveBIQUES
• Slide 36
• 3 ALTRES INTERACCIONS SECUNDAgraveRIES
• Per quegrave es formen aquests heterodiacutemers i no uns altres o homodiacutemers
• Slide 39
• Tetragravemer H3-H4H3rsquo-H4rsquo
• Slide 41
• 1 Ponts H entre H3-H3rsquo
• 2 Interaccions hidrofogravebiques entre H3-H3rsquo
• Slide 44
• Slide 45
• Tetragravemer-diacutemer interaccions H4-H2B
• Cluster hidrofogravebic
• Diacutemer-diacutemer interaccions H2A-H2BH2Arsquo
• Slide 49
• INTERACCIOacute AMB IONS
• INTERACCIONS HISTONA-DNA
• Slide 52
• IMPORTAgraveNCIA DE LrsquoAIGUA
• INTERACCIOacute PER PONTS DrsquoH
• Slide 55
• Slide 56
• Slide 57
• Slide 58
• Interaccioacute diacutemer H2AH2B -DNA
• Slide 60
• Slide 61
• Slide 62
• Slide 63
• Slide 64
• Interaccioacute H2B-DNA
• Slide 66
• Slide 67
• Interaccioacute diacutemer H3H4-DNA
• Slide 69
• Slide 70
• Slide 71
• Slide 72
• Slide 73
• Slide 74
• Slide 75
• Slide 76
• Slide 77
• Slide 78
• Slide 79
• Interaccioacute H3-DNA
• Slide 81
• Interaccioacute H4-DNA
• Slide 83
• Slide 84
• Slide 85
• Slide 86
• Slide 87
• Interaccioacute H2A-DNA
• Slide 89
• EVOLUCIOacute DE LES HISTONES
• SUPERPOSICIOacute
• Slide 92
• Slide 93
• Slide 94
• SUPERPOSICIOacute DE LES HISTONES
• Slide 96
• NUCLEOSOMA PROCARIOTA
• ALINIAMENT ESTRUCTURAL
• BIBLIOGRAFIA
• Slide 100
• Slide 102
• Slide 103
• Slide 104
• Slide 105
• Slide 106
• Slide 107
• Slide 108
• Slide 109
• FI DE LA PRESENTACIOacute

Tetragravemer H3-H4H3rsquo-H4rsquo

H4rsquoH4

H3 H3rsquo

TIPUS DrsquoINTERACCIONS

bull Les interaccions entre els dos diacutemers H3-H4 per formar el tetragravemer es formen entre les histones H3-H3rsquo mitjanccedilant un 4-hegravelix bundle

bull Interaccions1 Ponts H2 Hidrofogravebiques

1 Ponts H entre H3-H3rsquo

His133

His133

Asp123

Asp123

2 Interaccions hidrofogravebiques entre H3-H3rsquo

Residus hidrofogravebics

LrsquoOCTAgraveMER INTERACCIONS

TETRAgraveMERS-DIacuteMERS

Interaccioacute entre diacutemers H2A-H2BH4-H3

H2A-H2B

H3-H4

H2B

H4

Tetragravemer-diacutemer interaccions H4-H2B

H2B H4

Cluster hidrofogravebic

Ponts H

H2B

H4

Glu90

His75

Glu73Arg92

H2B

H4

Tyr80 Tyr72

Tyr88

Diacutemer-diacutemer interaccions H2A-H2BH2Arsquo

Asn38

His79

Glu41

32 Aring 28 Aring

bull Es formen interaccions mitjanccedilant els dominis histone-fold per formar els diacutemers

bull Es formen 3 4-hegravelix-bundlendash 1 associacioacute H3rsquo-H3 per formar tetragravemer

bull Ponts H bull Enllaccedilos hidrofogravebics

ndash 2 associacions H2B-H4 per formar octagravemer bull Ponts H bull Cluster hidrofogravebic

RESUM

INTERACCIOacute AMB IONS

bull Gran importagravencia dels cations divalents

bull Llocs drsquounioacute especiacutefics a ions com el Mg2+ Na+Mn2+ i el Cl-

bull Poden coordinar-se amb molegravecules drsquoaigua

INTERACCIONS HISTONA-DNA

INTERACCIONS HISTONA-DNA

bull Les interaccions histona-DNA es donen en aquelles regions en que el solc menor queda encarat a la part interior (SHL)

bull Impliquen principalmentndash LYS i ARG de les histones ndash Fosfats del DNA

INDEPENDEgraveNCIA DE LA SEQUumlEgraveNCIA DE DNA

bull Els residus implicats en les interaccions formen part majoritagraveriament dels loops L1 i L2 la hegravelix N-terminal i la cua N-termianl de les histones

IMPORTAgraveNCIA DE LrsquoAIGUAHIDRATACIOacute

bull Paper clau en lrsquoestabliment de les interaccions histona-DNA Lrsquoaigua es troba andash Solc menor del DNA (ldquoespines de hidratacioacuterdquo)ndash Grups fosfat del DNAndash Entre histones i DNA ndashdistagravencia lt35Aringndash

bull Serveixen drsquoenllaccedil per formar els ponts drsquohidrogen entre histona i DNA

bull Gran importagravencia en la dinagravemica i estabilitat del nucleosoma Permet interaccioacute sequumlegravencia-independent

INTERACCIOacute PER PONTS DrsquoH

INTERACCIOacute DIRECTEbull 116 ponts drsquohidrogen directes histona-DNA

INTERACCIOacute INDIRECTEbull 121 molegravecules drsquoH2O intervenen en les

interaccions histona-DNAndash 358 interaccions per ponts drsquohidrogen (3 per

molegravecula)bull actuaragrave tant de donador com drsquoacceptor de

ponts drsquohidrogen bull actuaran drsquoaiguumles drsquoassistegravencia o aiguumles

facilitadores

AUGMENT DE LrsquoENTROPIA DEL SISTEMA

Interaccions directes involucrades principalment les ARG i LYS per cagraverrega positiva que presenten

Pont drsquohidrogen establert en una distagravencia de 287Aring

Exemple

Arg36 (H4) + grup fosfat del DNA

Lys122 (H3) grup fosfat DNA

Distagravencia 678Aring

No eacutes possible establir un pont drsquohidrogen directe

SOLUCIOacute H2O

facilitadora

Interaccions indirectes

H2O 2762 facilita la formacioacute del pont drsquohidrogen entre la lisina 122 de la H3 i el grup fosfat del DNA

Per dues molegravecules que hi intervenen (DNA i histona) srsquoalliberen dues molegravecules drsquoaigua

Per alliberar les mateixes dues molegravecules drsquoaigua cal la participacioacute de tres grups (DNA histona i molegravecula drsquoaigua fent de pont)

Interaccioacute diacutemer H2AH2B -DNA

Interaccioacute H2A-DNA

grup NH2 -R- Arg35 (H2A) grup fosfat timina 39

Distagravencia 265Aring

Tipus pont drsquohidrogen (distagravencia ograveptima i orientacioacute en liacutenia recte de lrsquohidrogen del grup NH2 respecte lrsquooxigen del grup fosfat)

COOH

H3N+ C H

CH2

CH2

CH2

NH

C

NH2 NH2

Arginina

+

R

grup NH2 -R- Arg42 (H2A) grup fosfat guanina ndash35

Distagravencia 494AringTipus interaccioacute electrostagravetica

Distagravencia 498AringTipus interaccioacute electrostagravetica

grup fosfat timina 54

grup NH2 -R- Arg77(H2A)

grup NH2 -R- Arg35 (H2A) grup fosfat timina 39

Distagravencia 265Aring

Tipus pont drsquohidrogen (distagravencia ograveptima i orientacioacute en liacutenia recte de lrsquohidrogen del grup NH2 respecte lrsquooxigen del grup fosfat)

COOH

H3N+ C H

CH2

CH2

CH2

NH

C

NH2 NH2

Arginina

+

R

Interaccioacute H2B-DNA

grup NH2 -R- Arg83 (H2B) grup fosfat adenina ndash33

Distagravencia 342AringTipus interaccioacute electrostagravetica

grup OH -R- Thr85 (H2B) grup fosfat guanina ndash34

Distagravencia 300AringTipus pont drsquohidrogen

Treonina

Hidrogen lagravebil del grup alcohol

COOH

H3N+ C H

CH

OH CH3R

Interaccioacute diacutemer H3H4-DNA

Interaccioacute entre N de LYS77 H4 i O2P de A-33

Distagravencia 433Aring

Tipus electroestagravetica

448 Aring

Interaccioacute entre N de LYS115 H3 i O2P de A-33

Distagravencia 507Aring

Tipus electroestagravetica

574 Aring

261 Aring

Interaccioacute entre OH- THR30 H3 i O1P A13 a traveacutes de H2Obull THR - H2O

Distagravencia250 AringTipus pont drsquoH

bull H2O ndash O1P Distagravencia290 AringTipus pont drsquoH

Interaccioacute entre NH3+ de

ARG83 H3 i O1P de G27 Distagravencia 574AringTipus electroestagravetica

Interaccioacute entre OH- THR80 H4 i O1P C28

Distagravencia261Aring

Tipus pont drsquoH25 Aring

29 Aring

275 Aring

420 Aring

278 Aring

Interaccioacute entre NH3+ de

ARG45 H4 i O1P de T7

Distagravencia 510Aring

Tipus electroestagravetica

Interaccioacute OH- de THR118 H3 i O1P de G31

Distagravencia 275Aring

Tipus pont drsquohidrogen

Interaccioacute entre OH- de THR118 H3 NH3

+ ARG45 H4

Distagravencia 278Aring

Tipus pont drsquohidrogen

Interaccioacute entre CH3 de LEU65 H3 i CH3 de T

Distagravencia 414Aring

Tipus hidrofogravebica

414 Aring

Lisina 77 (H4) interaccioacute amb el grup fosfat a una distagravencia de 433Aring

H3-H4DNA

H2A-H2BDNA

Lisina 74 (H2A) tambeacute hauria drsquointeraccionar

Distagravencia 714Aring

No srsquoestableix una interaccioacute aparent

Problema de la literatura O problema de la cristalografia

Hipogravetesi

bull Estudiat en un temps diferent la distagravencia entre la LISINA i el GRUP FOSFAT del DNA permetria la interaccioacute electrostagravetica

Premisa

bull El nucleosoma eacutes un sistema en moviment

bull La cristalografia no ens permet considerar-lo com a tal (ldquofoto estagraveticardquo)

PDB 1P3I Crystallographic Studies Of Nucleosome Core Particles Containing Histone Sin Mutant (resolucioacute 230Aring)

PDB 1P3I

COOH

H3N+ C H

CH2

CH2

CH2

NH3+

Distagravencia 353AringTipus interaccioacute electrostagravetica

R

grup NH3+ Lys1075 grup fosfat adenina 133

Hipogravetesi

bull Estudiat en un temps diferent la distagravencia entre la LISINA i el GRUP FOSFAT del DNA permetria la interaccioacute electrostagravetica

Premisa

bull El nucleosoma eacutes un sistema en moviment

bull La cristalmiddotlografia no ens permet considerar-lo com a tal (ldquofoto estagraveticardquo)

CONCLUSIOacute AL TROBAR UN SEGON PDB A ON SIacute QUE ES MANTEacute LA INTERACCIOacute CONCLUIumlM QUE EacuteS IMPORTANT TAL I COM HAVIacuteEM TROBAT TOT I QUE EN EL NOSTRE MODEL NO HO PUGUEM OBSERVAR

Interaccioacute H3-DNA

Interaccioacute H4-DNA

SHL ndash15

SHL +15

233 Aring

271 Aring

508 Aring

6831 Aring

SHL ndash15

SHL +15

R63 H3 O1P T17J

D24 H4 O1P A-13J

R63 H3

O1P C-14J

D24 H4

O1P T18I

SHL ndash15 SHL +15

Interaccioacute H2B-DNA

Interaccioacute H2A-DNA

Cua C-terminal de H2A

No interaccioacute amb DNA del nucleosoma

Interaccioacute amb H1

Interaccioacute cua N-terminal H2A amb el nucleosoma

Interaccions electroestagravetiques

LYS i ARG amb OP DNA

EVOLUCIOacute DE LES HISTONES

SUPERPOSICIOacuteSTAMP

ClustalW HMMER

STAMP STAMP

LOW SCORES

Alineament STAMP (H4 H2A H2B)

Alinear H3 manualment

STAMP

SUPERPOSICIOacute DE LES HISTONES

H2A At

H2A Dm

H2A Ce

H2A HsH2A Xl

H4 HsH4 Ce

H4 Dm

H4 AtH4 Xl

Mfervidus1

Mfervidus2

H3 CeH3 Hs

H3 XlH3 Dm

H2B At

H2B Hs

H2B Xl

H2B CeH2B Dm

H1 At

H1 CeH1 Dm

H1 Hs

H1 Xl

H5 Ggallus

NUCLEOSOMA PROCARIOTA

bull Mateixa funcioacute a eucariotes i procariotes resoldre el problema de lrsquoempaquetament del DNA

bull Nucleosoma arquea tetragravemer + ~80pb DNAbull 2 tipus drsquohistona amb sequumlegravencia i estructura

conservada bull Formen diacutemers perograve no especiacutefics homo i

heterodiacutemers

bull Histones arquees meacutes petites (nomeacutes histone fold)

CLUSTAL W(160) multiple sequence alignment

1A7W --------------------------MELPIAPIGRIIKDAGAERVSDDARI-TLAKILE 1HTA -------------------------MGELPIAPIGRIIKNAGAERVSDDARI-ALAKVLE 1kx5B SGRGKGGKGLGKGGAKRHRKVLRDNIQGITKPAIRRLARRGGVKRISGLIYEETRGVLKV 1A7W EMGRDIASEAIKLARHAGRKTIKAEDIELAVRRFK---------- 1HTA EMGEEIASEAVKLAKHAGRKTIKAEDIELARKMF-----------1kx5B FLENVIRDAVTYTEHA-KRKT--VTAMDVVYALKRQGRTLYGFGG

No Domain1 Domain2 Sc RMS Len1 Len2 Align NFit Eq Secs I S P(m)

Pair 1 1A7W 1HTA 934 059 68 68 67 67 66 0 8485 10000 736e-46 Pair 2 1A7W 1kx5B 567 152 68 102 68 67 65 0 2462 10000 000037

Pair 3 1HTA 1kx5B 574 131 68 102 68 65 64 0 2969 10000 761e-06

ALINIAMENT ESTRUCTURAL

BIBLIOGRAFIALlibresbull Wolfe A Chromatin (Structure amp Function) Academic Press 2a edicioacute (1995)bull Calladine Understanding DNA Acdameic Pressbull Sinden DNA Structure and Function Academic PressArticlesbull Curt A Davey et al Solvent mediated interactions in the structura of the

nucleosome core particle at 19 Aring resolution J Mol Biol 319 p1097-1113 (2002)

bull Luger et al Crystal structure of the nucleosome core particle at 28 Aring resolution Nature 389 p251-260 (1997)

bull Flaus A Et al Mechanisms for nucleosome mobilisation Biopolymers 68 p463-578 (2003)

bull Richmond T et al The structure of DNA in the nucleosome core Nature 423 p145-150 (2003)

bull Protacio RU et al Effects of Histone Tail Domains on the Rate of Transcriptional Elongation throught a Nucleosome Mol Cell Biol Vol 20 n 23 p8866-8878

Websbull httpwwwciencianetVerArticuloHistonaidArticulo=dsfjuhh7hqjeub9z1f58vkbull httpwwwbiosciohio-stateedu~microbioArchaealhistonesbull httpwwwweb-bookscomMoBioFreeCh3D1htmbull httpwwwbmbpsueducoursesbmb4004_9_active_cromatinpd

Bases de dadesbull SCOPbull PDBbull National Human Genome Research Institute (Histone Sequence Database)

Programesbull STAMPbull ClustalWbull HMMERbull Rasmol

1 Sobre lrsquoestructura del nucleosoma digues quines afirmacions soacuten certes

1) Serveix per resoldre el problema de compactacioacute del DNA

2) Les regions exograveniques del DNA acostumen a estar a les zones linker per aixiacute estar meacutes accesibles als factors de transcripcioacute

3) Les histones srsquouneixen al DNA de forma sequumlegravencia no-depenent

4) Eacutes un sistema molt poc dinagravemic per permetre lrsquoestabilitat dels cromosomas metafagravesics

a 123

b 24

c 13

d 4

e 1234

2 Sobre els components del nucleosoma sabem que

a) Les histones del core estan molt ben conservades mentre que la H1 no

b) El DNA srsquoenrotlla formant 176 voltes al voltant de les histones del nucli que correspon a uns 146pb

c) Les dues anteriors

d) LrsquoH1 estabilitza el nucleosoma i organitza el DNA linker

e) Totes les anteriors

3 Sobre les histones digues quina opcioacute eacutes falsa

a) Soacuten proteiumlnes globulars bagravesiques molt riques en Arg i Lys

b) Les histones desacetilades tenen molt baixa afinitat pel DNA i premetran la transcripcioacute gegravenica

c) Trobem dos tipus drsquohistones totes de baix per molecular

d) Apareixen en lrsquoSCOP com a all alpha protein amb dominis histone fold

e) Srsquoorganitzen en un octagravemer format per un tetragravemer 2(H3-H4) i dos diacutemers (H2A-H2B)

4 En relacioacute a les interaccions entre les histones i el DNA digues quinaes de les seguumlents afirmacions eacutessoacuten falsaes

1) La interaccioacute entre les histones i el DNA es sequumlegravencia depenent

2) Les treonines interaccionen mitjanccedilant ponts drsquohidrogen realitzats amb el grup alcohol de la cadena lateral

3) Les interaccions srsquoestableixen principalment entre residus bagravesics de la hegravelix C-terminal el loop L1 i el loop L2 de les histones i els fosfats del DNA

4) Les interaccions srsquoestableixen principalment entre residus bagravesics de la hegravelix N-terminal el loop L1 i el loop L2 de les histones i els fosfats del DNA

a 1 2 i 3

b 1 i 3

c 2 i 4

d 4

e 1 2 3 i 4

5 En lrsquoestabliment de les interaccions Histona-DNA digues quina de les seguumlents afirmacions eacutes CERTA en relacioacute amb el paper de lrsquoaigua

a Lrsquoaigua facilita les interaccions entre les proteiumlnes i el DNA permetent la interaccioacute per ponts drsquohidrogen entre residus de les histones i del DNA quan aquests estan massa allunyats o mal orientats

b Lrsquoestabliment de ponts drsquohidrogen indirectes suposen una disminucioacute de la estabilitat del sistema

c Les molegravecules dlsquoaigua srsquoordenen al voltant del DNA deixant el core del nucleosoma sense solvatar

d 1 i 2 soacuten certes

e Cap de les anteriors eacutes certa

6 Senyala lales afirmacions INCORRECTAES sobre el nucleosoma

a Les histones core i la histona linker comparteixen un mateix domini estructural anomenat histone fold b El tetragravemer central del nucleosoma estagrave format per 2 histones H3 i 2 histones H4

c El domini histone fold estagrave format per 3 hegravelix alfa i 2 loops (L1 i L2)

d Els monogravemers drsquohistona es capiculen per formar els diacutemers gragravecies a interaccions hidrofogravebiques entre les hegravelix alfa i entre els loops de les histones e Les afirmacions a i d soacuten falses

7 Senyala les afirmacions CORRECTES sobre el nucleosoma

1) La sequumlegravencia drsquoaminoagravecids del domini histone fold de les histones H2A H2B H3 i H4 estagrave menys conservada que la seva estructura i plegament

2) El nucleosoma procariota estagrave format per 2 homo o heterodiacutemers i resol el problema de lrsquoempaquetament del DNA

3) Lrsquoorientacioacute de les cadenes laterals dels aminoagravecids de les histones eacutes variable segons la presegravencia o absegravencia del DNA

4) Les histones H1 soacuten les meacutes conservades evolutivament mentre que les H3 soacuten les que ho estan menys

a) 123 b) 13c) 24 d) 4

e) 1234

8 Tria la resposta correcte

1) Les histones presenten alta homologia de sequumlegravencia i per tant destructura

2) Les interaccions directes per formar el tetragravemer sestableixen entre lH3 dun diacutemer H3-H4 i lH3 de lalatre diacutemer H3-H4lsquo

3) Els dos diacutemers H2AH2B no interaccionen entre ells per formar loctagravemer

4) Els cations divalents juguen un paper fonamental ja que se situen a la regioacute C-terminal de les hegravelix alfa estabilitzant-les

a) 1 i 3 b) 2 i 4 c) 12 i 3 d)123 i 4 e)4

PREGUNTES DrsquoASSAIG NUCLEOSOMA

1- Senyala quina importancia teacute lrsquoaigua en el nucleosoma

En el nucleosoma lrsquoaigua es disposa al voltant del DNA i en lrsquoespai entre que hi ha entre el core drsquohistones i el DNA

En el nucleosoma lrsquoaigua juga un paper fonamental en lrsquoestabliment de les interaccions Histona-DNA ja que permet la interaccionar mitjanccedilant ponts drsquohidrogen de residus que es troben massa allunyats (distagravencia gt 28 Å) o que es troben mal orientats (els ponts drsquohidrogen nomeacutes es donen quan els residus estan disposats en linia recta en lrsquoespai admetent variacions de +- 35ordm) Lrsquoefecte principal que faragrave aixograve eacutes que permetragrave que la interaccioacute entre les histones i el DNA sigui sequumlegravencia independent (tot i que aixograve tambeacute es veu afavorit per altres coses) ja que permetragrave que aquesta no depengui dels residus concrets que hi hagi al DNA ni de la seva disposicioacute perquegrave podrem establir interaccions mitjanccedilant una o meacutes molegravecules drsquoaigua per tal drsquointeraccionar amb el DNA

2 Indica quina eacutes lrsquoestructura drsquoun octagravemer i digues quines proteiumlnes interaccionen entre elles per formar-lo

Lrsquooctagravemer estagrave format per dues cogravepies de cada una de les 4 histones core Es formen 2 heterodiacutemers H2A-H2B i dos heterodiacutemers H3-H4 gragravecies a interaccions hidrofogravebiques entre les hegravelix α2 i ponts H entre aa dels loops Les histones dels diacutemers interaccionen de manera capiculadaEls dos diacutemers H3-H4 srsquouneixen fortament als turns centrals del DNA formant el tetragravemer central Els altres dos diacutemers H2A-H2B interaccionen amb el tetragravemer per formar lrsquooctagravemer drsquohistones del nucleosoma El tetragravemer estagrave format per la unioacute dels 2 diacutemers H3-H4 formant una estructura del tipus 4-hegravelix-bundle Les uacuteniques histones que interaccionen directament soacuten H3-H3rsquo (les H4 queden als extrems del tetragravemer) Les interaccions que srsquoestableixen soacuten ponts H i interaccions hidrofogravebiquesLrsquooctagravemer es forma per la unioacute dels dos diacutemers H2A-H2B al tetragravemer Interaccioacute directa entre H4 i H2B mitjanccedilant ponts H i un cluster hidrofogravebic (aquest estagrave format per 3 Tyr que no interaccionen a traveacutes dels seus oxiacutegens sinoacute dels anells) Tambeacute es forma una estructura del tipus 4-hegravelix-bundleA meacutes tambeacute srsquoestableixen interaccions entre els dos diacutemers H2A-H2B

FI DE LA PRESENTACIOacutersquo

• Slide 1
• Slide 2
• CARACTERIacuteSTIQUES DEL NUCLEOSOMA
• El DNA al nucleosoma
• LOCALITZACIOacute DEL NUCLEOSOMA
• ESTRUCTURA DEL NUCLEOSOMA
• Slide 7
• Slide 8
• DINAgraveMICA DEL NUCLEOSOMA
• Slide 10
• Slide 11
• HISTONES
• CLASSIFICACIOacute SCOP
• TIPUS DrsquoHISTONES
• HISTONE FOLD
• 1KX5
• DOMINI HISTONE FOLD
• Slide 18
• Slide 19
• Slide 20
• Slide 21
• Slide 22
• Slide 23
• Slide 24
• INTERACCIONS AL NUCLEOSOMA
• TIPUS DrsquoINTERACCIONS
• TIPUS DrsquoINTERACCIONS
• INTERACCIONS HISTONA-HISTONA
• Slide 29
• Octagravemer drsquohistones (core nucleosomal)
• Slide 31
• Slide 32
• H3 i H4 interaccionen via histone fold formant un heterodiacutemer
• H2A i H2B interaccionen via histone fold formant un heterodiacutemer
• 1 INTERACCIONS HIDROFOgraveBIQUES
• Slide 36
• 3 ALTRES INTERACCIONS SECUNDAgraveRIES
• Per quegrave es formen aquests heterodiacutemers i no uns altres o homodiacutemers
• Slide 39
• Tetragravemer H3-H4H3rsquo-H4rsquo
• Slide 41
• 1 Ponts H entre H3-H3rsquo
• 2 Interaccions hidrofogravebiques entre H3-H3rsquo
• Slide 44
• Slide 45
• Tetragravemer-diacutemer interaccions H4-H2B
• Cluster hidrofogravebic
• Diacutemer-diacutemer interaccions H2A-H2BH2Arsquo
• Slide 49
• INTERACCIOacute AMB IONS
• INTERACCIONS HISTONA-DNA
• Slide 52
• IMPORTAgraveNCIA DE LrsquoAIGUA
• INTERACCIOacute PER PONTS DrsquoH
• Slide 55
• Slide 56
• Slide 57
• Slide 58
• Interaccioacute diacutemer H2AH2B -DNA
• Slide 60
• Slide 61
• Slide 62
• Slide 63
• Slide 64
• Interaccioacute H2B-DNA
• Slide 66
• Slide 67
• Interaccioacute diacutemer H3H4-DNA
• Slide 69
• Slide 70
• Slide 71
• Slide 72
• Slide 73
• Slide 74
• Slide 75
• Slide 76
• Slide 77
• Slide 78
• Slide 79
• Interaccioacute H3-DNA
• Slide 81
• Interaccioacute H4-DNA
• Slide 83
• Slide 84
• Slide 85
• Slide 86
• Slide 87
• Interaccioacute H2A-DNA
• Slide 89
• EVOLUCIOacute DE LES HISTONES
• SUPERPOSICIOacute
• Slide 92
• Slide 93
• Slide 94
• SUPERPOSICIOacute DE LES HISTONES
• Slide 96
• NUCLEOSOMA PROCARIOTA
• ALINIAMENT ESTRUCTURAL
• BIBLIOGRAFIA
• Slide 100
• Slide 102
• Slide 103
• Slide 104
• Slide 105
• Slide 106
• Slide 107
• Slide 108
• Slide 109
• FI DE LA PRESENTACIOacute

TIPUS DrsquoINTERACCIONS

bull Les interaccions entre els dos diacutemers H3-H4 per formar el tetragravemer es formen entre les histones H3-H3rsquo mitjanccedilant un 4-hegravelix bundle

bull Interaccions1 Ponts H2 Hidrofogravebiques

1 Ponts H entre H3-H3rsquo

His133

His133

Asp123

Asp123

2 Interaccions hidrofogravebiques entre H3-H3rsquo

Residus hidrofogravebics

LrsquoOCTAgraveMER INTERACCIONS

TETRAgraveMERS-DIacuteMERS

Interaccioacute entre diacutemers H2A-H2BH4-H3

H2A-H2B

H3-H4

H2B

H4

Tetragravemer-diacutemer interaccions H4-H2B

H2B H4

Cluster hidrofogravebic

Ponts H

H2B

H4

Glu90

His75

Glu73Arg92

H2B

H4

Tyr80 Tyr72

Tyr88

Diacutemer-diacutemer interaccions H2A-H2BH2Arsquo

Asn38

His79

Glu41

32 Aring 28 Aring

bull Es formen interaccions mitjanccedilant els dominis histone-fold per formar els diacutemers

bull Es formen 3 4-hegravelix-bundlendash 1 associacioacute H3rsquo-H3 per formar tetragravemer

bull Ponts H bull Enllaccedilos hidrofogravebics

ndash 2 associacions H2B-H4 per formar octagravemer bull Ponts H bull Cluster hidrofogravebic

RESUM

INTERACCIOacute AMB IONS

bull Gran importagravencia dels cations divalents

bull Llocs drsquounioacute especiacutefics a ions com el Mg2+ Na+Mn2+ i el Cl-

bull Poden coordinar-se amb molegravecules drsquoaigua

INTERACCIONS HISTONA-DNA

INTERACCIONS HISTONA-DNA

bull Les interaccions histona-DNA es donen en aquelles regions en que el solc menor queda encarat a la part interior (SHL)

bull Impliquen principalmentndash LYS i ARG de les histones ndash Fosfats del DNA

INDEPENDEgraveNCIA DE LA SEQUumlEgraveNCIA DE DNA

bull Els residus implicats en les interaccions formen part majoritagraveriament dels loops L1 i L2 la hegravelix N-terminal i la cua N-termianl de les histones

IMPORTAgraveNCIA DE LrsquoAIGUAHIDRATACIOacute

bull Paper clau en lrsquoestabliment de les interaccions histona-DNA Lrsquoaigua es troba andash Solc menor del DNA (ldquoespines de hidratacioacuterdquo)ndash Grups fosfat del DNAndash Entre histones i DNA ndashdistagravencia lt35Aringndash

bull Serveixen drsquoenllaccedil per formar els ponts drsquohidrogen entre histona i DNA

bull Gran importagravencia en la dinagravemica i estabilitat del nucleosoma Permet interaccioacute sequumlegravencia-independent

INTERACCIOacute PER PONTS DrsquoH

INTERACCIOacute DIRECTEbull 116 ponts drsquohidrogen directes histona-DNA

INTERACCIOacute INDIRECTEbull 121 molegravecules drsquoH2O intervenen en les

interaccions histona-DNAndash 358 interaccions per ponts drsquohidrogen (3 per

molegravecula)bull actuaragrave tant de donador com drsquoacceptor de

ponts drsquohidrogen bull actuaran drsquoaiguumles drsquoassistegravencia o aiguumles

facilitadores

AUGMENT DE LrsquoENTROPIA DEL SISTEMA

Interaccions directes involucrades principalment les ARG i LYS per cagraverrega positiva que presenten

Pont drsquohidrogen establert en una distagravencia de 287Aring

Exemple

Arg36 (H4) + grup fosfat del DNA

Lys122 (H3) grup fosfat DNA

Distagravencia 678Aring

No eacutes possible establir un pont drsquohidrogen directe

SOLUCIOacute H2O

facilitadora

Interaccions indirectes

H2O 2762 facilita la formacioacute del pont drsquohidrogen entre la lisina 122 de la H3 i el grup fosfat del DNA

Per dues molegravecules que hi intervenen (DNA i histona) srsquoalliberen dues molegravecules drsquoaigua

Per alliberar les mateixes dues molegravecules drsquoaigua cal la participacioacute de tres grups (DNA histona i molegravecula drsquoaigua fent de pont)

Interaccioacute diacutemer H2AH2B -DNA

Interaccioacute H2A-DNA

grup NH2 -R- Arg35 (H2A) grup fosfat timina 39

Distagravencia 265Aring

Tipus pont drsquohidrogen (distagravencia ograveptima i orientacioacute en liacutenia recte de lrsquohidrogen del grup NH2 respecte lrsquooxigen del grup fosfat)

COOH

H3N+ C H

CH2

CH2

CH2

NH

C

NH2 NH2

Arginina

+

R

grup NH2 -R- Arg42 (H2A) grup fosfat guanina ndash35

Distagravencia 494AringTipus interaccioacute electrostagravetica

Distagravencia 498AringTipus interaccioacute electrostagravetica

grup fosfat timina 54

grup NH2 -R- Arg77(H2A)

grup NH2 -R- Arg35 (H2A) grup fosfat timina 39

Distagravencia 265Aring

Tipus pont drsquohidrogen (distagravencia ograveptima i orientacioacute en liacutenia recte de lrsquohidrogen del grup NH2 respecte lrsquooxigen del grup fosfat)

COOH

H3N+ C H

CH2

CH2

CH2

NH

C

NH2 NH2

Arginina

+

R

Interaccioacute H2B-DNA

grup NH2 -R- Arg83 (H2B) grup fosfat adenina ndash33

Distagravencia 342AringTipus interaccioacute electrostagravetica

grup OH -R- Thr85 (H2B) grup fosfat guanina ndash34

Distagravencia 300AringTipus pont drsquohidrogen

Treonina

Hidrogen lagravebil del grup alcohol

COOH

H3N+ C H

CH

OH CH3R

Interaccioacute diacutemer H3H4-DNA

Interaccioacute entre N de LYS77 H4 i O2P de A-33

Distagravencia 433Aring

Tipus electroestagravetica

448 Aring

Interaccioacute entre N de LYS115 H3 i O2P de A-33

Distagravencia 507Aring

Tipus electroestagravetica

574 Aring

261 Aring

Interaccioacute entre OH- THR30 H3 i O1P A13 a traveacutes de H2Obull THR - H2O

Distagravencia250 AringTipus pont drsquoH

bull H2O ndash O1P Distagravencia290 AringTipus pont drsquoH

Interaccioacute entre NH3+ de

ARG83 H3 i O1P de G27 Distagravencia 574AringTipus electroestagravetica

Interaccioacute entre OH- THR80 H4 i O1P C28

Distagravencia261Aring

Tipus pont drsquoH25 Aring

29 Aring

275 Aring

420 Aring

278 Aring

Interaccioacute entre NH3+ de

ARG45 H4 i O1P de T7

Distagravencia 510Aring

Tipus electroestagravetica

Interaccioacute OH- de THR118 H3 i O1P de G31

Distagravencia 275Aring

Tipus pont drsquohidrogen

Interaccioacute entre OH- de THR118 H3 NH3

+ ARG45 H4

Distagravencia 278Aring

Tipus pont drsquohidrogen

Interaccioacute entre CH3 de LEU65 H3 i CH3 de T

Distagravencia 414Aring

Tipus hidrofogravebica

414 Aring

Lisina 77 (H4) interaccioacute amb el grup fosfat a una distagravencia de 433Aring

H3-H4DNA

H2A-H2BDNA

Lisina 74 (H2A) tambeacute hauria drsquointeraccionar

Distagravencia 714Aring

No srsquoestableix una interaccioacute aparent

Problema de la literatura O problema de la cristalografia

Hipogravetesi

bull Estudiat en un temps diferent la distagravencia entre la LISINA i el GRUP FOSFAT del DNA permetria la interaccioacute electrostagravetica

Premisa

bull El nucleosoma eacutes un sistema en moviment

bull La cristalografia no ens permet considerar-lo com a tal (ldquofoto estagraveticardquo)

PDB 1P3I Crystallographic Studies Of Nucleosome Core Particles Containing Histone Sin Mutant (resolucioacute 230Aring)

PDB 1P3I

COOH

H3N+ C H

CH2

CH2

CH2

NH3+

Distagravencia 353AringTipus interaccioacute electrostagravetica

R

grup NH3+ Lys1075 grup fosfat adenina 133

Hipogravetesi

bull Estudiat en un temps diferent la distagravencia entre la LISINA i el GRUP FOSFAT del DNA permetria la interaccioacute electrostagravetica

Premisa

bull El nucleosoma eacutes un sistema en moviment

bull La cristalmiddotlografia no ens permet considerar-lo com a tal (ldquofoto estagraveticardquo)

CONCLUSIOacute AL TROBAR UN SEGON PDB A ON SIacute QUE ES MANTEacute LA INTERACCIOacute CONCLUIumlM QUE EacuteS IMPORTANT TAL I COM HAVIacuteEM TROBAT TOT I QUE EN EL NOSTRE MODEL NO HO PUGUEM OBSERVAR

Interaccioacute H3-DNA

Interaccioacute H4-DNA

SHL ndash15

SHL +15

233 Aring

271 Aring

508 Aring

6831 Aring

SHL ndash15

SHL +15

R63 H3 O1P T17J

D24 H4 O1P A-13J

R63 H3

O1P C-14J

D24 H4

O1P T18I

SHL ndash15 SHL +15

Interaccioacute H2B-DNA

Interaccioacute H2A-DNA

Cua C-terminal de H2A

No interaccioacute amb DNA del nucleosoma

Interaccioacute amb H1

Interaccioacute cua N-terminal H2A amb el nucleosoma

Interaccions electroestagravetiques

LYS i ARG amb OP DNA

EVOLUCIOacute DE LES HISTONES

SUPERPOSICIOacuteSTAMP

ClustalW HMMER

STAMP STAMP

LOW SCORES

Alineament STAMP (H4 H2A H2B)

Alinear H3 manualment

STAMP

SUPERPOSICIOacute DE LES HISTONES

H2A At

H2A Dm

H2A Ce

H2A HsH2A Xl

H4 HsH4 Ce

H4 Dm

H4 AtH4 Xl

Mfervidus1

Mfervidus2

H3 CeH3 Hs

H3 XlH3 Dm

H2B At

H2B Hs

H2B Xl

H2B CeH2B Dm

H1 At

H1 CeH1 Dm

H1 Hs

H1 Xl

H5 Ggallus

NUCLEOSOMA PROCARIOTA

bull Mateixa funcioacute a eucariotes i procariotes resoldre el problema de lrsquoempaquetament del DNA

bull Nucleosoma arquea tetragravemer + ~80pb DNAbull 2 tipus drsquohistona amb sequumlegravencia i estructura

conservada bull Formen diacutemers perograve no especiacutefics homo i

heterodiacutemers

bull Histones arquees meacutes petites (nomeacutes histone fold)

CLUSTAL W(160) multiple sequence alignment

1A7W --------------------------MELPIAPIGRIIKDAGAERVSDDARI-TLAKILE 1HTA -------------------------MGELPIAPIGRIIKNAGAERVSDDARI-ALAKVLE 1kx5B SGRGKGGKGLGKGGAKRHRKVLRDNIQGITKPAIRRLARRGGVKRISGLIYEETRGVLKV 1A7W EMGRDIASEAIKLARHAGRKTIKAEDIELAVRRFK---------- 1HTA EMGEEIASEAVKLAKHAGRKTIKAEDIELARKMF-----------1kx5B FLENVIRDAVTYTEHA-KRKT--VTAMDVVYALKRQGRTLYGFGG

No Domain1 Domain2 Sc RMS Len1 Len2 Align NFit Eq Secs I S P(m)

Pair 1 1A7W 1HTA 934 059 68 68 67 67 66 0 8485 10000 736e-46 Pair 2 1A7W 1kx5B 567 152 68 102 68 67 65 0 2462 10000 000037

Pair 3 1HTA 1kx5B 574 131 68 102 68 65 64 0 2969 10000 761e-06

ALINIAMENT ESTRUCTURAL

BIBLIOGRAFIALlibresbull Wolfe A Chromatin (Structure amp Function) Academic Press 2a edicioacute (1995)bull Calladine Understanding DNA Acdameic Pressbull Sinden DNA Structure and Function Academic PressArticlesbull Curt A Davey et al Solvent mediated interactions in the structura of the

nucleosome core particle at 19 Aring resolution J Mol Biol 319 p1097-1113 (2002)

bull Luger et al Crystal structure of the nucleosome core particle at 28 Aring resolution Nature 389 p251-260 (1997)

bull Flaus A Et al Mechanisms for nucleosome mobilisation Biopolymers 68 p463-578 (2003)

bull Richmond T et al The structure of DNA in the nucleosome core Nature 423 p145-150 (2003)

bull Protacio RU et al Effects of Histone Tail Domains on the Rate of Transcriptional Elongation throught a Nucleosome Mol Cell Biol Vol 20 n 23 p8866-8878

Websbull httpwwwciencianetVerArticuloHistonaidArticulo=dsfjuhh7hqjeub9z1f58vkbull httpwwwbiosciohio-stateedu~microbioArchaealhistonesbull httpwwwweb-bookscomMoBioFreeCh3D1htmbull httpwwwbmbpsueducoursesbmb4004_9_active_cromatinpd

Bases de dadesbull SCOPbull PDBbull National Human Genome Research Institute (Histone Sequence Database)

Programesbull STAMPbull ClustalWbull HMMERbull Rasmol

1 Sobre lrsquoestructura del nucleosoma digues quines afirmacions soacuten certes

1) Serveix per resoldre el problema de compactacioacute del DNA

2) Les regions exograveniques del DNA acostumen a estar a les zones linker per aixiacute estar meacutes accesibles als factors de transcripcioacute

3) Les histones srsquouneixen al DNA de forma sequumlegravencia no-depenent

4) Eacutes un sistema molt poc dinagravemic per permetre lrsquoestabilitat dels cromosomas metafagravesics

a 123

b 24

c 13

d 4

e 1234

2 Sobre els components del nucleosoma sabem que

a) Les histones del core estan molt ben conservades mentre que la H1 no

b) El DNA srsquoenrotlla formant 176 voltes al voltant de les histones del nucli que correspon a uns 146pb

c) Les dues anteriors

d) LrsquoH1 estabilitza el nucleosoma i organitza el DNA linker

e) Totes les anteriors

3 Sobre les histones digues quina opcioacute eacutes falsa

a) Soacuten proteiumlnes globulars bagravesiques molt riques en Arg i Lys

b) Les histones desacetilades tenen molt baixa afinitat pel DNA i premetran la transcripcioacute gegravenica

c) Trobem dos tipus drsquohistones totes de baix per molecular

d) Apareixen en lrsquoSCOP com a all alpha protein amb dominis histone fold

e) Srsquoorganitzen en un octagravemer format per un tetragravemer 2(H3-H4) i dos diacutemers (H2A-H2B)

4 En relacioacute a les interaccions entre les histones i el DNA digues quinaes de les seguumlents afirmacions eacutessoacuten falsaes

1) La interaccioacute entre les histones i el DNA es sequumlegravencia depenent

2) Les treonines interaccionen mitjanccedilant ponts drsquohidrogen realitzats amb el grup alcohol de la cadena lateral

3) Les interaccions srsquoestableixen principalment entre residus bagravesics de la hegravelix C-terminal el loop L1 i el loop L2 de les histones i els fosfats del DNA

4) Les interaccions srsquoestableixen principalment entre residus bagravesics de la hegravelix N-terminal el loop L1 i el loop L2 de les histones i els fosfats del DNA

a 1 2 i 3

b 1 i 3

c 2 i 4

d 4

e 1 2 3 i 4

5 En lrsquoestabliment de les interaccions Histona-DNA digues quina de les seguumlents afirmacions eacutes CERTA en relacioacute amb el paper de lrsquoaigua

a Lrsquoaigua facilita les interaccions entre les proteiumlnes i el DNA permetent la interaccioacute per ponts drsquohidrogen entre residus de les histones i del DNA quan aquests estan massa allunyats o mal orientats

b Lrsquoestabliment de ponts drsquohidrogen indirectes suposen una disminucioacute de la estabilitat del sistema

c Les molegravecules dlsquoaigua srsquoordenen al voltant del DNA deixant el core del nucleosoma sense solvatar

d 1 i 2 soacuten certes

e Cap de les anteriors eacutes certa

6 Senyala lales afirmacions INCORRECTAES sobre el nucleosoma

a Les histones core i la histona linker comparteixen un mateix domini estructural anomenat histone fold b El tetragravemer central del nucleosoma estagrave format per 2 histones H3 i 2 histones H4

c El domini histone fold estagrave format per 3 hegravelix alfa i 2 loops (L1 i L2)

d Els monogravemers drsquohistona es capiculen per formar els diacutemers gragravecies a interaccions hidrofogravebiques entre les hegravelix alfa i entre els loops de les histones e Les afirmacions a i d soacuten falses

7 Senyala les afirmacions CORRECTES sobre el nucleosoma

1) La sequumlegravencia drsquoaminoagravecids del domini histone fold de les histones H2A H2B H3 i H4 estagrave menys conservada que la seva estructura i plegament

2) El nucleosoma procariota estagrave format per 2 homo o heterodiacutemers i resol el problema de lrsquoempaquetament del DNA

3) Lrsquoorientacioacute de les cadenes laterals dels aminoagravecids de les histones eacutes variable segons la presegravencia o absegravencia del DNA

4) Les histones H1 soacuten les meacutes conservades evolutivament mentre que les H3 soacuten les que ho estan menys

a) 123 b) 13c) 24 d) 4

e) 1234

8 Tria la resposta correcte

1) Les histones presenten alta homologia de sequumlegravencia i per tant destructura

2) Les interaccions directes per formar el tetragravemer sestableixen entre lH3 dun diacutemer H3-H4 i lH3 de lalatre diacutemer H3-H4lsquo

3) Els dos diacutemers H2AH2B no interaccionen entre ells per formar loctagravemer

4) Els cations divalents juguen un paper fonamental ja que se situen a la regioacute C-terminal de les hegravelix alfa estabilitzant-les

a) 1 i 3 b) 2 i 4 c) 12 i 3 d)123 i 4 e)4

PREGUNTES DrsquoASSAIG NUCLEOSOMA

1- Senyala quina importancia teacute lrsquoaigua en el nucleosoma

En el nucleosoma lrsquoaigua es disposa al voltant del DNA i en lrsquoespai entre que hi ha entre el core drsquohistones i el DNA

En el nucleosoma lrsquoaigua juga un paper fonamental en lrsquoestabliment de les interaccions Histona-DNA ja que permet la interaccionar mitjanccedilant ponts drsquohidrogen de residus que es troben massa allunyats (distagravencia gt 28 Å) o que es troben mal orientats (els ponts drsquohidrogen nomeacutes es donen quan els residus estan disposats en linia recta en lrsquoespai admetent variacions de +- 35ordm) Lrsquoefecte principal que faragrave aixograve eacutes que permetragrave que la interaccioacute entre les histones i el DNA sigui sequumlegravencia independent (tot i que aixograve tambeacute es veu afavorit per altres coses) ja que permetragrave que aquesta no depengui dels residus concrets que hi hagi al DNA ni de la seva disposicioacute perquegrave podrem establir interaccions mitjanccedilant una o meacutes molegravecules drsquoaigua per tal drsquointeraccionar amb el DNA

2 Indica quina eacutes lrsquoestructura drsquoun octagravemer i digues quines proteiumlnes interaccionen entre elles per formar-lo

Lrsquooctagravemer estagrave format per dues cogravepies de cada una de les 4 histones core Es formen 2 heterodiacutemers H2A-H2B i dos heterodiacutemers H3-H4 gragravecies a interaccions hidrofogravebiques entre les hegravelix α2 i ponts H entre aa dels loops Les histones dels diacutemers interaccionen de manera capiculadaEls dos diacutemers H3-H4 srsquouneixen fortament als turns centrals del DNA formant el tetragravemer central Els altres dos diacutemers H2A-H2B interaccionen amb el tetragravemer per formar lrsquooctagravemer drsquohistones del nucleosoma El tetragravemer estagrave format per la unioacute dels 2 diacutemers H3-H4 formant una estructura del tipus 4-hegravelix-bundle Les uacuteniques histones que interaccionen directament soacuten H3-H3rsquo (les H4 queden als extrems del tetragravemer) Les interaccions que srsquoestableixen soacuten ponts H i interaccions hidrofogravebiquesLrsquooctagravemer es forma per la unioacute dels dos diacutemers H2A-H2B al tetragravemer Interaccioacute directa entre H4 i H2B mitjanccedilant ponts H i un cluster hidrofogravebic (aquest estagrave format per 3 Tyr que no interaccionen a traveacutes dels seus oxiacutegens sinoacute dels anells) Tambeacute es forma una estructura del tipus 4-hegravelix-bundleA meacutes tambeacute srsquoestableixen interaccions entre els dos diacutemers H2A-H2B

FI DE LA PRESENTACIOacutersquo

• Slide 1
• Slide 2
• CARACTERIacuteSTIQUES DEL NUCLEOSOMA
• El DNA al nucleosoma
• LOCALITZACIOacute DEL NUCLEOSOMA
• ESTRUCTURA DEL NUCLEOSOMA
• Slide 7
• Slide 8
• DINAgraveMICA DEL NUCLEOSOMA
• Slide 10
• Slide 11
• HISTONES
• CLASSIFICACIOacute SCOP
• TIPUS DrsquoHISTONES
• HISTONE FOLD
• 1KX5
• DOMINI HISTONE FOLD
• Slide 18
• Slide 19
• Slide 20
• Slide 21
• Slide 22
• Slide 23
• Slide 24
• INTERACCIONS AL NUCLEOSOMA
• TIPUS DrsquoINTERACCIONS
• TIPUS DrsquoINTERACCIONS
• INTERACCIONS HISTONA-HISTONA
• Slide 29
• Octagravemer drsquohistones (core nucleosomal)
• Slide 31
• Slide 32
• H3 i H4 interaccionen via histone fold formant un heterodiacutemer
• H2A i H2B interaccionen via histone fold formant un heterodiacutemer
• 1 INTERACCIONS HIDROFOgraveBIQUES
• Slide 36
• 3 ALTRES INTERACCIONS SECUNDAgraveRIES
• Per quegrave es formen aquests heterodiacutemers i no uns altres o homodiacutemers
• Slide 39
• Tetragravemer H3-H4H3rsquo-H4rsquo
• Slide 41
• 1 Ponts H entre H3-H3rsquo
• 2 Interaccions hidrofogravebiques entre H3-H3rsquo
• Slide 44
• Slide 45
• Tetragravemer-diacutemer interaccions H4-H2B
• Cluster hidrofogravebic
• Diacutemer-diacutemer interaccions H2A-H2BH2Arsquo
• Slide 49
• INTERACCIOacute AMB IONS
• INTERACCIONS HISTONA-DNA
• Slide 52
• IMPORTAgraveNCIA DE LrsquoAIGUA
• INTERACCIOacute PER PONTS DrsquoH
• Slide 55
• Slide 56
• Slide 57
• Slide 58
• Interaccioacute diacutemer H2AH2B -DNA
• Slide 60
• Slide 61
• Slide 62
• Slide 63
• Slide 64
• Interaccioacute H2B-DNA
• Slide 66
• Slide 67
• Interaccioacute diacutemer H3H4-DNA
• Slide 69
• Slide 70
• Slide 71
• Slide 72
• Slide 73
• Slide 74
• Slide 75
• Slide 76
• Slide 77
• Slide 78
• Slide 79
• Interaccioacute H3-DNA
• Slide 81
• Interaccioacute H4-DNA
• Slide 83
• Slide 84
• Slide 85
• Slide 86
• Slide 87
• Interaccioacute H2A-DNA
• Slide 89
• EVOLUCIOacute DE LES HISTONES
• SUPERPOSICIOacute
• Slide 92
• Slide 93
• Slide 94
• SUPERPOSICIOacute DE LES HISTONES
• Slide 96
• NUCLEOSOMA PROCARIOTA
• ALINIAMENT ESTRUCTURAL
• BIBLIOGRAFIA
• Slide 100
• Slide 102
• Slide 103
• Slide 104
• Slide 105
• Slide 106
• Slide 107
• Slide 108
• Slide 109
• FI DE LA PRESENTACIOacute

1 Ponts H entre H3-H3rsquo

His133

His133

Asp123

Asp123

2 Interaccions hidrofogravebiques entre H3-H3rsquo

Residus hidrofogravebics

LrsquoOCTAgraveMER INTERACCIONS

TETRAgraveMERS-DIacuteMERS

Interaccioacute entre diacutemers H2A-H2BH4-H3

H2A-H2B

H3-H4

H2B

H4

Tetragravemer-diacutemer interaccions H4-H2B

H2B H4

Cluster hidrofogravebic

Ponts H

H2B

H4

Glu90

His75

Glu73Arg92

H2B

H4

Tyr80 Tyr72

Tyr88

Diacutemer-diacutemer interaccions H2A-H2BH2Arsquo

Asn38

His79

Glu41

32 Aring 28 Aring

bull Es formen interaccions mitjanccedilant els dominis histone-fold per formar els diacutemers

bull Es formen 3 4-hegravelix-bundlendash 1 associacioacute H3rsquo-H3 per formar tetragravemer

bull Ponts H bull Enllaccedilos hidrofogravebics

ndash 2 associacions H2B-H4 per formar octagravemer bull Ponts H bull Cluster hidrofogravebic

RESUM

INTERACCIOacute AMB IONS

bull Gran importagravencia dels cations divalents

bull Llocs drsquounioacute especiacutefics a ions com el Mg2+ Na+Mn2+ i el Cl-

bull Poden coordinar-se amb molegravecules drsquoaigua

INTERACCIONS HISTONA-DNA

INTERACCIONS HISTONA-DNA

bull Les interaccions histona-DNA es donen en aquelles regions en que el solc menor queda encarat a la part interior (SHL)

bull Impliquen principalmentndash LYS i ARG de les histones ndash Fosfats del DNA

INDEPENDEgraveNCIA DE LA SEQUumlEgraveNCIA DE DNA

bull Els residus implicats en les interaccions formen part majoritagraveriament dels loops L1 i L2 la hegravelix N-terminal i la cua N-termianl de les histones

IMPORTAgraveNCIA DE LrsquoAIGUAHIDRATACIOacute

bull Paper clau en lrsquoestabliment de les interaccions histona-DNA Lrsquoaigua es troba andash Solc menor del DNA (ldquoespines de hidratacioacuterdquo)ndash Grups fosfat del DNAndash Entre histones i DNA ndashdistagravencia lt35Aringndash

bull Serveixen drsquoenllaccedil per formar els ponts drsquohidrogen entre histona i DNA

bull Gran importagravencia en la dinagravemica i estabilitat del nucleosoma Permet interaccioacute sequumlegravencia-independent

INTERACCIOacute PER PONTS DrsquoH

INTERACCIOacute DIRECTEbull 116 ponts drsquohidrogen directes histona-DNA

INTERACCIOacute INDIRECTEbull 121 molegravecules drsquoH2O intervenen en les

interaccions histona-DNAndash 358 interaccions per ponts drsquohidrogen (3 per

molegravecula)bull actuaragrave tant de donador com drsquoacceptor de

ponts drsquohidrogen bull actuaran drsquoaiguumles drsquoassistegravencia o aiguumles

facilitadores

AUGMENT DE LrsquoENTROPIA DEL SISTEMA

Interaccions directes involucrades principalment les ARG i LYS per cagraverrega positiva que presenten

Pont drsquohidrogen establert en una distagravencia de 287Aring

Exemple

Arg36 (H4) + grup fosfat del DNA

Lys122 (H3) grup fosfat DNA

Distagravencia 678Aring

No eacutes possible establir un pont drsquohidrogen directe

SOLUCIOacute H2O

facilitadora

Interaccions indirectes

H2O 2762 facilita la formacioacute del pont drsquohidrogen entre la lisina 122 de la H3 i el grup fosfat del DNA

Per dues molegravecules que hi intervenen (DNA i histona) srsquoalliberen dues molegravecules drsquoaigua

Per alliberar les mateixes dues molegravecules drsquoaigua cal la participacioacute de tres grups (DNA histona i molegravecula drsquoaigua fent de pont)

Interaccioacute diacutemer H2AH2B -DNA

Interaccioacute H2A-DNA

grup NH2 -R- Arg35 (H2A) grup fosfat timina 39

Distagravencia 265Aring

Tipus pont drsquohidrogen (distagravencia ograveptima i orientacioacute en liacutenia recte de lrsquohidrogen del grup NH2 respecte lrsquooxigen del grup fosfat)

COOH

H3N+ C H

CH2

CH2

CH2

NH

C

NH2 NH2

Arginina

+

R

grup NH2 -R- Arg42 (H2A) grup fosfat guanina ndash35

Distagravencia 494AringTipus interaccioacute electrostagravetica

Distagravencia 498AringTipus interaccioacute electrostagravetica

grup fosfat timina 54

grup NH2 -R- Arg77(H2A)

grup NH2 -R- Arg35 (H2A) grup fosfat timina 39

Distagravencia 265Aring

Tipus pont drsquohidrogen (distagravencia ograveptima i orientacioacute en liacutenia recte de lrsquohidrogen del grup NH2 respecte lrsquooxigen del grup fosfat)

COOH

H3N+ C H

CH2

CH2

CH2

NH

C

NH2 NH2

Arginina

+

R

Interaccioacute H2B-DNA

grup NH2 -R- Arg83 (H2B) grup fosfat adenina ndash33

Distagravencia 342AringTipus interaccioacute electrostagravetica

grup OH -R- Thr85 (H2B) grup fosfat guanina ndash34

Distagravencia 300AringTipus pont drsquohidrogen

Treonina

Hidrogen lagravebil del grup alcohol

COOH

H3N+ C H

CH

OH CH3R

Interaccioacute diacutemer H3H4-DNA

Interaccioacute entre N de LYS77 H4 i O2P de A-33

Distagravencia 433Aring

Tipus electroestagravetica

448 Aring

Interaccioacute entre N de LYS115 H3 i O2P de A-33

Distagravencia 507Aring

Tipus electroestagravetica

574 Aring

261 Aring

Interaccioacute entre OH- THR30 H3 i O1P A13 a traveacutes de H2Obull THR - H2O

Distagravencia250 AringTipus pont drsquoH

bull H2O ndash O1P Distagravencia290 AringTipus pont drsquoH

Interaccioacute entre NH3+ de

ARG83 H3 i O1P de G27 Distagravencia 574AringTipus electroestagravetica

Interaccioacute entre OH- THR80 H4 i O1P C28

Distagravencia261Aring

Tipus pont drsquoH25 Aring

29 Aring

275 Aring

420 Aring

278 Aring

Interaccioacute entre NH3+ de

ARG45 H4 i O1P de T7

Distagravencia 510Aring

Tipus electroestagravetica

Interaccioacute OH- de THR118 H3 i O1P de G31

Distagravencia 275Aring

Tipus pont drsquohidrogen

Interaccioacute entre OH- de THR118 H3 NH3

+ ARG45 H4

Distagravencia 278Aring

Tipus pont drsquohidrogen

Interaccioacute entre CH3 de LEU65 H3 i CH3 de T

Distagravencia 414Aring

Tipus hidrofogravebica

414 Aring

Lisina 77 (H4) interaccioacute amb el grup fosfat a una distagravencia de 433Aring

H3-H4DNA

H2A-H2BDNA

Lisina 74 (H2A) tambeacute hauria drsquointeraccionar

Distagravencia 714Aring

No srsquoestableix una interaccioacute aparent

Problema de la literatura O problema de la cristalografia

Hipogravetesi

bull Estudiat en un temps diferent la distagravencia entre la LISINA i el GRUP FOSFAT del DNA permetria la interaccioacute electrostagravetica

Premisa

bull El nucleosoma eacutes un sistema en moviment

bull La cristalografia no ens permet considerar-lo com a tal (ldquofoto estagraveticardquo)

PDB 1P3I Crystallographic Studies Of Nucleosome Core Particles Containing Histone Sin Mutant (resolucioacute 230Aring)

PDB 1P3I

COOH

H3N+ C H

CH2

CH2

CH2

NH3+

Distagravencia 353AringTipus interaccioacute electrostagravetica

R

grup NH3+ Lys1075 grup fosfat adenina 133

Hipogravetesi

bull Estudiat en un temps diferent la distagravencia entre la LISINA i el GRUP FOSFAT del DNA permetria la interaccioacute electrostagravetica

Premisa

bull El nucleosoma eacutes un sistema en moviment

bull La cristalmiddotlografia no ens permet considerar-lo com a tal (ldquofoto estagraveticardquo)

CONCLUSIOacute AL TROBAR UN SEGON PDB A ON SIacute QUE ES MANTEacute LA INTERACCIOacute CONCLUIumlM QUE EacuteS IMPORTANT TAL I COM HAVIacuteEM TROBAT TOT I QUE EN EL NOSTRE MODEL NO HO PUGUEM OBSERVAR

Interaccioacute H3-DNA

Interaccioacute H4-DNA

SHL ndash15

SHL +15

233 Aring

271 Aring

508 Aring

6831 Aring

SHL ndash15

SHL +15

R63 H3 O1P T17J

D24 H4 O1P A-13J

R63 H3

O1P C-14J

D24 H4

O1P T18I

SHL ndash15 SHL +15

Interaccioacute H2B-DNA

Interaccioacute H2A-DNA

Cua C-terminal de H2A

No interaccioacute amb DNA del nucleosoma

Interaccioacute amb H1

Interaccioacute cua N-terminal H2A amb el nucleosoma

Interaccions electroestagravetiques

LYS i ARG amb OP DNA

EVOLUCIOacute DE LES HISTONES

SUPERPOSICIOacuteSTAMP

ClustalW HMMER

STAMP STAMP

LOW SCORES

Alineament STAMP (H4 H2A H2B)

Alinear H3 manualment

STAMP

SUPERPOSICIOacute DE LES HISTONES

H2A At

H2A Dm

H2A Ce

H2A HsH2A Xl

H4 HsH4 Ce

H4 Dm

H4 AtH4 Xl

Mfervidus1

Mfervidus2

H3 CeH3 Hs

H3 XlH3 Dm

H2B At

H2B Hs

H2B Xl

H2B CeH2B Dm

H1 At

H1 CeH1 Dm

H1 Hs

H1 Xl

H5 Ggallus

NUCLEOSOMA PROCARIOTA

bull Mateixa funcioacute a eucariotes i procariotes resoldre el problema de lrsquoempaquetament del DNA

bull Nucleosoma arquea tetragravemer + ~80pb DNAbull 2 tipus drsquohistona amb sequumlegravencia i estructura

conservada bull Formen diacutemers perograve no especiacutefics homo i

heterodiacutemers

bull Histones arquees meacutes petites (nomeacutes histone fold)

CLUSTAL W(160) multiple sequence alignment

1A7W --------------------------MELPIAPIGRIIKDAGAERVSDDARI-TLAKILE 1HTA -------------------------MGELPIAPIGRIIKNAGAERVSDDARI-ALAKVLE 1kx5B SGRGKGGKGLGKGGAKRHRKVLRDNIQGITKPAIRRLARRGGVKRISGLIYEETRGVLKV 1A7W EMGRDIASEAIKLARHAGRKTIKAEDIELAVRRFK---------- 1HTA EMGEEIASEAVKLAKHAGRKTIKAEDIELARKMF-----------1kx5B FLENVIRDAVTYTEHA-KRKT--VTAMDVVYALKRQGRTLYGFGG

No Domain1 Domain2 Sc RMS Len1 Len2 Align NFit Eq Secs I S P(m)

Pair 1 1A7W 1HTA 934 059 68 68 67 67 66 0 8485 10000 736e-46 Pair 2 1A7W 1kx5B 567 152 68 102 68 67 65 0 2462 10000 000037

Pair 3 1HTA 1kx5B 574 131 68 102 68 65 64 0 2969 10000 761e-06

ALINIAMENT ESTRUCTURAL

BIBLIOGRAFIALlibresbull Wolfe A Chromatin (Structure amp Function) Academic Press 2a edicioacute (1995)bull Calladine Understanding DNA Acdameic Pressbull Sinden DNA Structure and Function Academic PressArticlesbull Curt A Davey et al Solvent mediated interactions in the structura of the

nucleosome core particle at 19 Aring resolution J Mol Biol 319 p1097-1113 (2002)

bull Luger et al Crystal structure of the nucleosome core particle at 28 Aring resolution Nature 389 p251-260 (1997)

bull Flaus A Et al Mechanisms for nucleosome mobilisation Biopolymers 68 p463-578 (2003)

bull Richmond T et al The structure of DNA in the nucleosome core Nature 423 p145-150 (2003)

bull Protacio RU et al Effects of Histone Tail Domains on the Rate of Transcriptional Elongation throught a Nucleosome Mol Cell Biol Vol 20 n 23 p8866-8878

Websbull httpwwwciencianetVerArticuloHistonaidArticulo=dsfjuhh7hqjeub9z1f58vkbull httpwwwbiosciohio-stateedu~microbioArchaealhistonesbull httpwwwweb-bookscomMoBioFreeCh3D1htmbull httpwwwbmbpsueducoursesbmb4004_9_active_cromatinpd

Bases de dadesbull SCOPbull PDBbull National Human Genome Research Institute (Histone Sequence Database)

Programesbull STAMPbull ClustalWbull HMMERbull Rasmol

1 Sobre lrsquoestructura del nucleosoma digues quines afirmacions soacuten certes

1) Serveix per resoldre el problema de compactacioacute del DNA

2) Les regions exograveniques del DNA acostumen a estar a les zones linker per aixiacute estar meacutes accesibles als factors de transcripcioacute

3) Les histones srsquouneixen al DNA de forma sequumlegravencia no-depenent

4) Eacutes un sistema molt poc dinagravemic per permetre lrsquoestabilitat dels cromosomas metafagravesics

a 123

b 24

c 13

d 4

e 1234

2 Sobre els components del nucleosoma sabem que

a) Les histones del core estan molt ben conservades mentre que la H1 no

b) El DNA srsquoenrotlla formant 176 voltes al voltant de les histones del nucli que correspon a uns 146pb

c) Les dues anteriors

d) LrsquoH1 estabilitza el nucleosoma i organitza el DNA linker

e) Totes les anteriors

3 Sobre les histones digues quina opcioacute eacutes falsa

a) Soacuten proteiumlnes globulars bagravesiques molt riques en Arg i Lys

b) Les histones desacetilades tenen molt baixa afinitat pel DNA i premetran la transcripcioacute gegravenica

c) Trobem dos tipus drsquohistones totes de baix per molecular

d) Apareixen en lrsquoSCOP com a all alpha protein amb dominis histone fold

e) Srsquoorganitzen en un octagravemer format per un tetragravemer 2(H3-H4) i dos diacutemers (H2A-H2B)

4 En relacioacute a les interaccions entre les histones i el DNA digues quinaes de les seguumlents afirmacions eacutessoacuten falsaes

1) La interaccioacute entre les histones i el DNA es sequumlegravencia depenent

2) Les treonines interaccionen mitjanccedilant ponts drsquohidrogen realitzats amb el grup alcohol de la cadena lateral

3) Les interaccions srsquoestableixen principalment entre residus bagravesics de la hegravelix C-terminal el loop L1 i el loop L2 de les histones i els fosfats del DNA

4) Les interaccions srsquoestableixen principalment entre residus bagravesics de la hegravelix N-terminal el loop L1 i el loop L2 de les histones i els fosfats del DNA

a 1 2 i 3

b 1 i 3

c 2 i 4

d 4

e 1 2 3 i 4

5 En lrsquoestabliment de les interaccions Histona-DNA digues quina de les seguumlents afirmacions eacutes CERTA en relacioacute amb el paper de lrsquoaigua

a Lrsquoaigua facilita les interaccions entre les proteiumlnes i el DNA permetent la interaccioacute per ponts drsquohidrogen entre residus de les histones i del DNA quan aquests estan massa allunyats o mal orientats

b Lrsquoestabliment de ponts drsquohidrogen indirectes suposen una disminucioacute de la estabilitat del sistema

c Les molegravecules dlsquoaigua srsquoordenen al voltant del DNA deixant el core del nucleosoma sense solvatar

d 1 i 2 soacuten certes

e Cap de les anteriors eacutes certa

6 Senyala lales afirmacions INCORRECTAES sobre el nucleosoma

a Les histones core i la histona linker comparteixen un mateix domini estructural anomenat histone fold b El tetragravemer central del nucleosoma estagrave format per 2 histones H3 i 2 histones H4

c El domini histone fold estagrave format per 3 hegravelix alfa i 2 loops (L1 i L2)

d Els monogravemers drsquohistona es capiculen per formar els diacutemers gragravecies a interaccions hidrofogravebiques entre les hegravelix alfa i entre els loops de les histones e Les afirmacions a i d soacuten falses

7 Senyala les afirmacions CORRECTES sobre el nucleosoma

1) La sequumlegravencia drsquoaminoagravecids del domini histone fold de les histones H2A H2B H3 i H4 estagrave menys conservada que la seva estructura i plegament

2) El nucleosoma procariota estagrave format per 2 homo o heterodiacutemers i resol el problema de lrsquoempaquetament del DNA

3) Lrsquoorientacioacute de les cadenes laterals dels aminoagravecids de les histones eacutes variable segons la presegravencia o absegravencia del DNA

4) Les histones H1 soacuten les meacutes conservades evolutivament mentre que les H3 soacuten les que ho estan menys

a) 123 b) 13c) 24 d) 4

e) 1234

8 Tria la resposta correcte

1) Les histones presenten alta homologia de sequumlegravencia i per tant destructura

2) Les interaccions directes per formar el tetragravemer sestableixen entre lH3 dun diacutemer H3-H4 i lH3 de lalatre diacutemer H3-H4lsquo

3) Els dos diacutemers H2AH2B no interaccionen entre ells per formar loctagravemer

4) Els cations divalents juguen un paper fonamental ja que se situen a la regioacute C-terminal de les hegravelix alfa estabilitzant-les

a) 1 i 3 b) 2 i 4 c) 12 i 3 d)123 i 4 e)4

PREGUNTES DrsquoASSAIG NUCLEOSOMA

1- Senyala quina importancia teacute lrsquoaigua en el nucleosoma

En el nucleosoma lrsquoaigua es disposa al voltant del DNA i en lrsquoespai entre que hi ha entre el core drsquohistones i el DNA

En el nucleosoma lrsquoaigua juga un paper fonamental en lrsquoestabliment de les interaccions Histona-DNA ja que permet la interaccionar mitjanccedilant ponts drsquohidrogen de residus que es troben massa allunyats (distagravencia gt 28 Å) o que es troben mal orientats (els ponts drsquohidrogen nomeacutes es donen quan els residus estan disposats en linia recta en lrsquoespai admetent variacions de +- 35ordm) Lrsquoefecte principal que faragrave aixograve eacutes que permetragrave que la interaccioacute entre les histones i el DNA sigui sequumlegravencia independent (tot i que aixograve tambeacute es veu afavorit per altres coses) ja que permetragrave que aquesta no depengui dels residus concrets que hi hagi al DNA ni de la seva disposicioacute perquegrave podrem establir interaccions mitjanccedilant una o meacutes molegravecules drsquoaigua per tal drsquointeraccionar amb el DNA

2 Indica quina eacutes lrsquoestructura drsquoun octagravemer i digues quines proteiumlnes interaccionen entre elles per formar-lo

Lrsquooctagravemer estagrave format per dues cogravepies de cada una de les 4 histones core Es formen 2 heterodiacutemers H2A-H2B i dos heterodiacutemers H3-H4 gragravecies a interaccions hidrofogravebiques entre les hegravelix α2 i ponts H entre aa dels loops Les histones dels diacutemers interaccionen de manera capiculadaEls dos diacutemers H3-H4 srsquouneixen fortament als turns centrals del DNA formant el tetragravemer central Els altres dos diacutemers H2A-H2B interaccionen amb el tetragravemer per formar lrsquooctagravemer drsquohistones del nucleosoma El tetragravemer estagrave format per la unioacute dels 2 diacutemers H3-H4 formant una estructura del tipus 4-hegravelix-bundle Les uacuteniques histones que interaccionen directament soacuten H3-H3rsquo (les H4 queden als extrems del tetragravemer) Les interaccions que srsquoestableixen soacuten ponts H i interaccions hidrofogravebiquesLrsquooctagravemer es forma per la unioacute dels dos diacutemers H2A-H2B al tetragravemer Interaccioacute directa entre H4 i H2B mitjanccedilant ponts H i un cluster hidrofogravebic (aquest estagrave format per 3 Tyr que no interaccionen a traveacutes dels seus oxiacutegens sinoacute dels anells) Tambeacute es forma una estructura del tipus 4-hegravelix-bundleA meacutes tambeacute srsquoestableixen interaccions entre els dos diacutemers H2A-H2B

FI DE LA PRESENTACIOacutersquo

• Slide 1
• Slide 2
• CARACTERIacuteSTIQUES DEL NUCLEOSOMA
• El DNA al nucleosoma
• LOCALITZACIOacute DEL NUCLEOSOMA
• ESTRUCTURA DEL NUCLEOSOMA
• Slide 7
• Slide 8
• DINAgraveMICA DEL NUCLEOSOMA
• Slide 10
• Slide 11
• HISTONES
• CLASSIFICACIOacute SCOP
• TIPUS DrsquoHISTONES
• HISTONE FOLD
• 1KX5
• DOMINI HISTONE FOLD
• Slide 18
• Slide 19
• Slide 20
• Slide 21
• Slide 22
• Slide 23
• Slide 24
• INTERACCIONS AL NUCLEOSOMA
• TIPUS DrsquoINTERACCIONS
• TIPUS DrsquoINTERACCIONS
• INTERACCIONS HISTONA-HISTONA
• Slide 29
• Octagravemer drsquohistones (core nucleosomal)
• Slide 31
• Slide 32
• H3 i H4 interaccionen via histone fold formant un heterodiacutemer
• H2A i H2B interaccionen via histone fold formant un heterodiacutemer
• 1 INTERACCIONS HIDROFOgraveBIQUES
• Slide 36
• 3 ALTRES INTERACCIONS SECUNDAgraveRIES
• Per quegrave es formen aquests heterodiacutemers i no uns altres o homodiacutemers
• Slide 39
• Tetragravemer H3-H4H3rsquo-H4rsquo
• Slide 41
• 1 Ponts H entre H3-H3rsquo
• 2 Interaccions hidrofogravebiques entre H3-H3rsquo
• Slide 44
• Slide 45
• Tetragravemer-diacutemer interaccions H4-H2B
• Cluster hidrofogravebic
• Diacutemer-diacutemer interaccions H2A-H2BH2Arsquo
• Slide 49
• INTERACCIOacute AMB IONS
• INTERACCIONS HISTONA-DNA
• Slide 52
• IMPORTAgraveNCIA DE LrsquoAIGUA
• INTERACCIOacute PER PONTS DrsquoH
• Slide 55
• Slide 56
• Slide 57
• Slide 58
• Interaccioacute diacutemer H2AH2B -DNA
• Slide 60
• Slide 61
• Slide 62
• Slide 63
• Slide 64
• Interaccioacute H2B-DNA
• Slide 66
• Slide 67
• Interaccioacute diacutemer H3H4-DNA
• Slide 69
• Slide 70
• Slide 71
• Slide 72
• Slide 73
• Slide 74
• Slide 75
• Slide 76
• Slide 77
• Slide 78
• Slide 79
• Interaccioacute H3-DNA
• Slide 81
• Interaccioacute H4-DNA
• Slide 83
• Slide 84
• Slide 85
• Slide 86
• Slide 87
• Interaccioacute H2A-DNA
• Slide 89
• EVOLUCIOacute DE LES HISTONES
• SUPERPOSICIOacute
• Slide 92
• Slide 93
• Slide 94
• SUPERPOSICIOacute DE LES HISTONES
• Slide 96
• NUCLEOSOMA PROCARIOTA
• ALINIAMENT ESTRUCTURAL
• BIBLIOGRAFIA
• Slide 100
• Slide 102
• Slide 103
• Slide 104
• Slide 105
• Slide 106
• Slide 107
• Slide 108
• Slide 109
• FI DE LA PRESENTACIOacute

2 Interaccions hidrofogravebiques entre H3-H3rsquo

Residus hidrofogravebics

LrsquoOCTAgraveMER INTERACCIONS

TETRAgraveMERS-DIacuteMERS

Interaccioacute entre diacutemers H2A-H2BH4-H3

H2A-H2B

H3-H4

H2B

H4

Tetragravemer-diacutemer interaccions H4-H2B

H2B H4

Cluster hidrofogravebic

Ponts H

H2B

H4

Glu90

His75

Glu73Arg92

H2B

H4

Tyr80 Tyr72

Tyr88

Diacutemer-diacutemer interaccions H2A-H2BH2Arsquo

Asn38

His79

Glu41

32 Aring 28 Aring

bull Es formen interaccions mitjanccedilant els dominis histone-fold per formar els diacutemers

bull Es formen 3 4-hegravelix-bundlendash 1 associacioacute H3rsquo-H3 per formar tetragravemer

bull Ponts H bull Enllaccedilos hidrofogravebics

ndash 2 associacions H2B-H4 per formar octagravemer bull Ponts H bull Cluster hidrofogravebic

RESUM

INTERACCIOacute AMB IONS

bull Gran importagravencia dels cations divalents

bull Llocs drsquounioacute especiacutefics a ions com el Mg2+ Na+Mn2+ i el Cl-

bull Poden coordinar-se amb molegravecules drsquoaigua

INTERACCIONS HISTONA-DNA

INTERACCIONS HISTONA-DNA

bull Les interaccions histona-DNA es donen en aquelles regions en que el solc menor queda encarat a la part interior (SHL)

bull Impliquen principalmentndash LYS i ARG de les histones ndash Fosfats del DNA

INDEPENDEgraveNCIA DE LA SEQUumlEgraveNCIA DE DNA

bull Els residus implicats en les interaccions formen part majoritagraveriament dels loops L1 i L2 la hegravelix N-terminal i la cua N-termianl de les histones

IMPORTAgraveNCIA DE LrsquoAIGUAHIDRATACIOacute

bull Paper clau en lrsquoestabliment de les interaccions histona-DNA Lrsquoaigua es troba andash Solc menor del DNA (ldquoespines de hidratacioacuterdquo)ndash Grups fosfat del DNAndash Entre histones i DNA ndashdistagravencia lt35Aringndash

bull Serveixen drsquoenllaccedil per formar els ponts drsquohidrogen entre histona i DNA

bull Gran importagravencia en la dinagravemica i estabilitat del nucleosoma Permet interaccioacute sequumlegravencia-independent

INTERACCIOacute PER PONTS DrsquoH

INTERACCIOacute DIRECTEbull 116 ponts drsquohidrogen directes histona-DNA

INTERACCIOacute INDIRECTEbull 121 molegravecules drsquoH2O intervenen en les

interaccions histona-DNAndash 358 interaccions per ponts drsquohidrogen (3 per

molegravecula)bull actuaragrave tant de donador com drsquoacceptor de

ponts drsquohidrogen bull actuaran drsquoaiguumles drsquoassistegravencia o aiguumles

facilitadores

AUGMENT DE LrsquoENTROPIA DEL SISTEMA

Interaccions directes involucrades principalment les ARG i LYS per cagraverrega positiva que presenten

Pont drsquohidrogen establert en una distagravencia de 287Aring

Exemple

Arg36 (H4) + grup fosfat del DNA

Lys122 (H3) grup fosfat DNA

Distagravencia 678Aring

No eacutes possible establir un pont drsquohidrogen directe

SOLUCIOacute H2O

facilitadora

Interaccions indirectes

H2O 2762 facilita la formacioacute del pont drsquohidrogen entre la lisina 122 de la H3 i el grup fosfat del DNA

Per dues molegravecules que hi intervenen (DNA i histona) srsquoalliberen dues molegravecules drsquoaigua

Per alliberar les mateixes dues molegravecules drsquoaigua cal la participacioacute de tres grups (DNA histona i molegravecula drsquoaigua fent de pont)

Interaccioacute diacutemer H2AH2B -DNA

Interaccioacute H2A-DNA

grup NH2 -R- Arg35 (H2A) grup fosfat timina 39

Distagravencia 265Aring

Tipus pont drsquohidrogen (distagravencia ograveptima i orientacioacute en liacutenia recte de lrsquohidrogen del grup NH2 respecte lrsquooxigen del grup fosfat)

COOH

H3N+ C H

CH2

CH2

CH2

NH

C

NH2 NH2

Arginina

+

R

grup NH2 -R- Arg42 (H2A) grup fosfat guanina ndash35

Distagravencia 494AringTipus interaccioacute electrostagravetica

Distagravencia 498AringTipus interaccioacute electrostagravetica

grup fosfat timina 54

grup NH2 -R- Arg77(H2A)

grup NH2 -R- Arg35 (H2A) grup fosfat timina 39

Distagravencia 265Aring

Tipus pont drsquohidrogen (distagravencia ograveptima i orientacioacute en liacutenia recte de lrsquohidrogen del grup NH2 respecte lrsquooxigen del grup fosfat)

COOH

H3N+ C H

CH2

CH2

CH2

NH

C

NH2 NH2

Arginina

+

R

Interaccioacute H2B-DNA

grup NH2 -R- Arg83 (H2B) grup fosfat adenina ndash33

Distagravencia 342AringTipus interaccioacute electrostagravetica

grup OH -R- Thr85 (H2B) grup fosfat guanina ndash34

Distagravencia 300AringTipus pont drsquohidrogen

Treonina

Hidrogen lagravebil del grup alcohol

COOH

H3N+ C H

CH

OH CH3R

Interaccioacute diacutemer H3H4-DNA

Interaccioacute entre N de LYS77 H4 i O2P de A-33

Distagravencia 433Aring

Tipus electroestagravetica

448 Aring

Interaccioacute entre N de LYS115 H3 i O2P de A-33

Distagravencia 507Aring

Tipus electroestagravetica

574 Aring

261 Aring

Interaccioacute entre OH- THR30 H3 i O1P A13 a traveacutes de H2Obull THR - H2O

Distagravencia250 AringTipus pont drsquoH

bull H2O ndash O1P Distagravencia290 AringTipus pont drsquoH

Interaccioacute entre NH3+ de

ARG83 H3 i O1P de G27 Distagravencia 574AringTipus electroestagravetica

Interaccioacute entre OH- THR80 H4 i O1P C28

Distagravencia261Aring

Tipus pont drsquoH25 Aring

29 Aring

275 Aring

420 Aring

278 Aring

Interaccioacute entre NH3+ de

ARG45 H4 i O1P de T7

Distagravencia 510Aring

Tipus electroestagravetica

Interaccioacute OH- de THR118 H3 i O1P de G31

Distagravencia 275Aring

Tipus pont drsquohidrogen

Interaccioacute entre OH- de THR118 H3 NH3

+ ARG45 H4

Distagravencia 278Aring

Tipus pont drsquohidrogen

Interaccioacute entre CH3 de LEU65 H3 i CH3 de T

Distagravencia 414Aring

Tipus hidrofogravebica

414 Aring

Lisina 77 (H4) interaccioacute amb el grup fosfat a una distagravencia de 433Aring

H3-H4DNA

H2A-H2BDNA

Lisina 74 (H2A) tambeacute hauria drsquointeraccionar

Distagravencia 714Aring

No srsquoestableix una interaccioacute aparent

Problema de la literatura O problema de la cristalografia

Hipogravetesi

bull Estudiat en un temps diferent la distagravencia entre la LISINA i el GRUP FOSFAT del DNA permetria la interaccioacute electrostagravetica

Premisa

bull El nucleosoma eacutes un sistema en moviment

bull La cristalografia no ens permet considerar-lo com a tal (ldquofoto estagraveticardquo)

PDB 1P3I Crystallographic Studies Of Nucleosome Core Particles Containing Histone Sin Mutant (resolucioacute 230Aring)

PDB 1P3I

COOH

H3N+ C H

CH2

CH2

CH2

NH3+

Distagravencia 353AringTipus interaccioacute electrostagravetica

R

grup NH3+ Lys1075 grup fosfat adenina 133

Hipogravetesi

bull Estudiat en un temps diferent la distagravencia entre la LISINA i el GRUP FOSFAT del DNA permetria la interaccioacute electrostagravetica

Premisa

bull El nucleosoma eacutes un sistema en moviment

bull La cristalmiddotlografia no ens permet considerar-lo com a tal (ldquofoto estagraveticardquo)

CONCLUSIOacute AL TROBAR UN SEGON PDB A ON SIacute QUE ES MANTEacute LA INTERACCIOacute CONCLUIumlM QUE EacuteS IMPORTANT TAL I COM HAVIacuteEM TROBAT TOT I QUE EN EL NOSTRE MODEL NO HO PUGUEM OBSERVAR

Interaccioacute H3-DNA

Interaccioacute H4-DNA

SHL ndash15

SHL +15

233 Aring

271 Aring

508 Aring

6831 Aring

SHL ndash15

SHL +15

R63 H3 O1P T17J

D24 H4 O1P A-13J

R63 H3

O1P C-14J

D24 H4

O1P T18I

SHL ndash15 SHL +15

Interaccioacute H2B-DNA

Interaccioacute H2A-DNA

Cua C-terminal de H2A

No interaccioacute amb DNA del nucleosoma

Interaccioacute amb H1

Interaccioacute cua N-terminal H2A amb el nucleosoma

Interaccions electroestagravetiques

LYS i ARG amb OP DNA

EVOLUCIOacute DE LES HISTONES

SUPERPOSICIOacuteSTAMP

ClustalW HMMER

STAMP STAMP

LOW SCORES

Alineament STAMP (H4 H2A H2B)

Alinear H3 manualment

STAMP

SUPERPOSICIOacute DE LES HISTONES

H2A At

H2A Dm

H2A Ce

H2A HsH2A Xl

H4 HsH4 Ce

H4 Dm

H4 AtH4 Xl

Mfervidus1

Mfervidus2

H3 CeH3 Hs

H3 XlH3 Dm

H2B At

H2B Hs

H2B Xl

H2B CeH2B Dm

H1 At

H1 CeH1 Dm

H1 Hs

H1 Xl

H5 Ggallus

NUCLEOSOMA PROCARIOTA

bull Mateixa funcioacute a eucariotes i procariotes resoldre el problema de lrsquoempaquetament del DNA

bull Nucleosoma arquea tetragravemer + ~80pb DNAbull 2 tipus drsquohistona amb sequumlegravencia i estructura

conservada bull Formen diacutemers perograve no especiacutefics homo i

heterodiacutemers

bull Histones arquees meacutes petites (nomeacutes histone fold)

CLUSTAL W(160) multiple sequence alignment

1A7W --------------------------MELPIAPIGRIIKDAGAERVSDDARI-TLAKILE 1HTA -------------------------MGELPIAPIGRIIKNAGAERVSDDARI-ALAKVLE 1kx5B SGRGKGGKGLGKGGAKRHRKVLRDNIQGITKPAIRRLARRGGVKRISGLIYEETRGVLKV 1A7W EMGRDIASEAIKLARHAGRKTIKAEDIELAVRRFK---------- 1HTA EMGEEIASEAVKLAKHAGRKTIKAEDIELARKMF-----------1kx5B FLENVIRDAVTYTEHA-KRKT--VTAMDVVYALKRQGRTLYGFGG

No Domain1 Domain2 Sc RMS Len1 Len2 Align NFit Eq Secs I S P(m)

Pair 1 1A7W 1HTA 934 059 68 68 67 67 66 0 8485 10000 736e-46 Pair 2 1A7W 1kx5B 567 152 68 102 68 67 65 0 2462 10000 000037

Pair 3 1HTA 1kx5B 574 131 68 102 68 65 64 0 2969 10000 761e-06

ALINIAMENT ESTRUCTURAL

BIBLIOGRAFIALlibresbull Wolfe A Chromatin (Structure amp Function) Academic Press 2a edicioacute (1995)bull Calladine Understanding DNA Acdameic Pressbull Sinden DNA Structure and Function Academic PressArticlesbull Curt A Davey et al Solvent mediated interactions in the structura of the

nucleosome core particle at 19 Aring resolution J Mol Biol 319 p1097-1113 (2002)

bull Luger et al Crystal structure of the nucleosome core particle at 28 Aring resolution Nature 389 p251-260 (1997)

bull Flaus A Et al Mechanisms for nucleosome mobilisation Biopolymers 68 p463-578 (2003)

bull Richmond T et al The structure of DNA in the nucleosome core Nature 423 p145-150 (2003)

bull Protacio RU et al Effects of Histone Tail Domains on the Rate of Transcriptional Elongation throught a Nucleosome Mol Cell Biol Vol 20 n 23 p8866-8878

Websbull httpwwwciencianetVerArticuloHistonaidArticulo=dsfjuhh7hqjeub9z1f58vkbull httpwwwbiosciohio-stateedu~microbioArchaealhistonesbull httpwwwweb-bookscomMoBioFreeCh3D1htmbull httpwwwbmbpsueducoursesbmb4004_9_active_cromatinpd

Bases de dadesbull SCOPbull PDBbull National Human Genome Research Institute (Histone Sequence Database)

Programesbull STAMPbull ClustalWbull HMMERbull Rasmol

1 Sobre lrsquoestructura del nucleosoma digues quines afirmacions soacuten certes

1) Serveix per resoldre el problema de compactacioacute del DNA

2) Les regions exograveniques del DNA acostumen a estar a les zones linker per aixiacute estar meacutes accesibles als factors de transcripcioacute

3) Les histones srsquouneixen al DNA de forma sequumlegravencia no-depenent

4) Eacutes un sistema molt poc dinagravemic per permetre lrsquoestabilitat dels cromosomas metafagravesics

a 123

b 24

c 13

d 4

e 1234

2 Sobre els components del nucleosoma sabem que

a) Les histones del core estan molt ben conservades mentre que la H1 no

b) El DNA srsquoenrotlla formant 176 voltes al voltant de les histones del nucli que correspon a uns 146pb

c) Les dues anteriors

d) LrsquoH1 estabilitza el nucleosoma i organitza el DNA linker

e) Totes les anteriors

3 Sobre les histones digues quina opcioacute eacutes falsa

a) Soacuten proteiumlnes globulars bagravesiques molt riques en Arg i Lys

b) Les histones desacetilades tenen molt baixa afinitat pel DNA i premetran la transcripcioacute gegravenica

c) Trobem dos tipus drsquohistones totes de baix per molecular

d) Apareixen en lrsquoSCOP com a all alpha protein amb dominis histone fold

e) Srsquoorganitzen en un octagravemer format per un tetragravemer 2(H3-H4) i dos diacutemers (H2A-H2B)

4 En relacioacute a les interaccions entre les histones i el DNA digues quinaes de les seguumlents afirmacions eacutessoacuten falsaes

1) La interaccioacute entre les histones i el DNA es sequumlegravencia depenent

2) Les treonines interaccionen mitjanccedilant ponts drsquohidrogen realitzats amb el grup alcohol de la cadena lateral

3) Les interaccions srsquoestableixen principalment entre residus bagravesics de la hegravelix C-terminal el loop L1 i el loop L2 de les histones i els fosfats del DNA

4) Les interaccions srsquoestableixen principalment entre residus bagravesics de la hegravelix N-terminal el loop L1 i el loop L2 de les histones i els fosfats del DNA

a 1 2 i 3

b 1 i 3

c 2 i 4

d 4

e 1 2 3 i 4

5 En lrsquoestabliment de les interaccions Histona-DNA digues quina de les seguumlents afirmacions eacutes CERTA en relacioacute amb el paper de lrsquoaigua

a Lrsquoaigua facilita les interaccions entre les proteiumlnes i el DNA permetent la interaccioacute per ponts drsquohidrogen entre residus de les histones i del DNA quan aquests estan massa allunyats o mal orientats

b Lrsquoestabliment de ponts drsquohidrogen indirectes suposen una disminucioacute de la estabilitat del sistema

c Les molegravecules dlsquoaigua srsquoordenen al voltant del DNA deixant el core del nucleosoma sense solvatar

d 1 i 2 soacuten certes

e Cap de les anteriors eacutes certa

6 Senyala lales afirmacions INCORRECTAES sobre el nucleosoma

a Les histones core i la histona linker comparteixen un mateix domini estructural anomenat histone fold b El tetragravemer central del nucleosoma estagrave format per 2 histones H3 i 2 histones H4

c El domini histone fold estagrave format per 3 hegravelix alfa i 2 loops (L1 i L2)

d Els monogravemers drsquohistona es capiculen per formar els diacutemers gragravecies a interaccions hidrofogravebiques entre les hegravelix alfa i entre els loops de les histones e Les afirmacions a i d soacuten falses

7 Senyala les afirmacions CORRECTES sobre el nucleosoma

1) La sequumlegravencia drsquoaminoagravecids del domini histone fold de les histones H2A H2B H3 i H4 estagrave menys conservada que la seva estructura i plegament

2) El nucleosoma procariota estagrave format per 2 homo o heterodiacutemers i resol el problema de lrsquoempaquetament del DNA

3) Lrsquoorientacioacute de les cadenes laterals dels aminoagravecids de les histones eacutes variable segons la presegravencia o absegravencia del DNA

4) Les histones H1 soacuten les meacutes conservades evolutivament mentre que les H3 soacuten les que ho estan menys

a) 123 b) 13c) 24 d) 4

e) 1234

8 Tria la resposta correcte

1) Les histones presenten alta homologia de sequumlegravencia i per tant destructura

2) Les interaccions directes per formar el tetragravemer sestableixen entre lH3 dun diacutemer H3-H4 i lH3 de lalatre diacutemer H3-H4lsquo

3) Els dos diacutemers H2AH2B no interaccionen entre ells per formar loctagravemer

4) Els cations divalents juguen un paper fonamental ja que se situen a la regioacute C-terminal de les hegravelix alfa estabilitzant-les

a) 1 i 3 b) 2 i 4 c) 12 i 3 d)123 i 4 e)4

PREGUNTES DrsquoASSAIG NUCLEOSOMA

1- Senyala quina importancia teacute lrsquoaigua en el nucleosoma

En el nucleosoma lrsquoaigua es disposa al voltant del DNA i en lrsquoespai entre que hi ha entre el core drsquohistones i el DNA

En el nucleosoma lrsquoaigua juga un paper fonamental en lrsquoestabliment de les interaccions Histona-DNA ja que permet la interaccionar mitjanccedilant ponts drsquohidrogen de residus que es troben massa allunyats (distagravencia gt 28 Å) o que es troben mal orientats (els ponts drsquohidrogen nomeacutes es donen quan els residus estan disposats en linia recta en lrsquoespai admetent variacions de +- 35ordm) Lrsquoefecte principal que faragrave aixograve eacutes que permetragrave que la interaccioacute entre les histones i el DNA sigui sequumlegravencia independent (tot i que aixograve tambeacute es veu afavorit per altres coses) ja que permetragrave que aquesta no depengui dels residus concrets que hi hagi al DNA ni de la seva disposicioacute perquegrave podrem establir interaccions mitjanccedilant una o meacutes molegravecules drsquoaigua per tal drsquointeraccionar amb el DNA

2 Indica quina eacutes lrsquoestructura drsquoun octagravemer i digues quines proteiumlnes interaccionen entre elles per formar-lo

Lrsquooctagravemer estagrave format per dues cogravepies de cada una de les 4 histones core Es formen 2 heterodiacutemers H2A-H2B i dos heterodiacutemers H3-H4 gragravecies a interaccions hidrofogravebiques entre les hegravelix α2 i ponts H entre aa dels loops Les histones dels diacutemers interaccionen de manera capiculadaEls dos diacutemers H3-H4 srsquouneixen fortament als turns centrals del DNA formant el tetragravemer central Els altres dos diacutemers H2A-H2B interaccionen amb el tetragravemer per formar lrsquooctagravemer drsquohistones del nucleosoma El tetragravemer estagrave format per la unioacute dels 2 diacutemers H3-H4 formant una estructura del tipus 4-hegravelix-bundle Les uacuteniques histones que interaccionen directament soacuten H3-H3rsquo (les H4 queden als extrems del tetragravemer) Les interaccions que srsquoestableixen soacuten ponts H i interaccions hidrofogravebiquesLrsquooctagravemer es forma per la unioacute dels dos diacutemers H2A-H2B al tetragravemer Interaccioacute directa entre H4 i H2B mitjanccedilant ponts H i un cluster hidrofogravebic (aquest estagrave format per 3 Tyr que no interaccionen a traveacutes dels seus oxiacutegens sinoacute dels anells) Tambeacute es forma una estructura del tipus 4-hegravelix-bundleA meacutes tambeacute srsquoestableixen interaccions entre els dos diacutemers H2A-H2B

FI DE LA PRESENTACIOacutersquo

• Slide 1
• Slide 2
• CARACTERIacuteSTIQUES DEL NUCLEOSOMA
• El DNA al nucleosoma
• LOCALITZACIOacute DEL NUCLEOSOMA
• ESTRUCTURA DEL NUCLEOSOMA
• Slide 7
• Slide 8
• DINAgraveMICA DEL NUCLEOSOMA
• Slide 10
• Slide 11
• HISTONES
• CLASSIFICACIOacute SCOP
• TIPUS DrsquoHISTONES
• HISTONE FOLD
• 1KX5
• DOMINI HISTONE FOLD
• Slide 18
• Slide 19
• Slide 20
• Slide 21
• Slide 22
• Slide 23
• Slide 24
• INTERACCIONS AL NUCLEOSOMA
• TIPUS DrsquoINTERACCIONS
• TIPUS DrsquoINTERACCIONS
• INTERACCIONS HISTONA-HISTONA
• Slide 29
• Octagravemer drsquohistones (core nucleosomal)
• Slide 31
• Slide 32
• H3 i H4 interaccionen via histone fold formant un heterodiacutemer
• H2A i H2B interaccionen via histone fold formant un heterodiacutemer
• 1 INTERACCIONS HIDROFOgraveBIQUES
• Slide 36
• 3 ALTRES INTERACCIONS SECUNDAgraveRIES
• Per quegrave es formen aquests heterodiacutemers i no uns altres o homodiacutemers
• Slide 39
• Tetragravemer H3-H4H3rsquo-H4rsquo
• Slide 41
• 1 Ponts H entre H3-H3rsquo
• 2 Interaccions hidrofogravebiques entre H3-H3rsquo
• Slide 44
• Slide 45
• Tetragravemer-diacutemer interaccions H4-H2B
• Cluster hidrofogravebic
• Diacutemer-diacutemer interaccions H2A-H2BH2Arsquo
• Slide 49
• INTERACCIOacute AMB IONS
• INTERACCIONS HISTONA-DNA
• Slide 52
• IMPORTAgraveNCIA DE LrsquoAIGUA
• INTERACCIOacute PER PONTS DrsquoH
• Slide 55
• Slide 56
• Slide 57
• Slide 58
• Interaccioacute diacutemer H2AH2B -DNA
• Slide 60
• Slide 61
• Slide 62
• Slide 63
• Slide 64
• Interaccioacute H2B-DNA
• Slide 66
• Slide 67
• Interaccioacute diacutemer H3H4-DNA
• Slide 69
• Slide 70
• Slide 71
• Slide 72
• Slide 73
• Slide 74
• Slide 75
• Slide 76
• Slide 77
• Slide 78
• Slide 79
• Interaccioacute H3-DNA
• Slide 81
• Interaccioacute H4-DNA
• Slide 83
• Slide 84
• Slide 85
• Slide 86
• Slide 87
• Interaccioacute H2A-DNA
• Slide 89
• EVOLUCIOacute DE LES HISTONES
• SUPERPOSICIOacute
• Slide 92
• Slide 93
• Slide 94
• SUPERPOSICIOacute DE LES HISTONES
• Slide 96
• NUCLEOSOMA PROCARIOTA
• ALINIAMENT ESTRUCTURAL
• BIBLIOGRAFIA
• Slide 100
• Slide 102
• Slide 103
• Slide 104
• Slide 105
• Slide 106
• Slide 107
• Slide 108
• Slide 109
• FI DE LA PRESENTACIOacute

LrsquoOCTAgraveMER INTERACCIONS

TETRAgraveMERS-DIacuteMERS

Interaccioacute entre diacutemers H2A-H2BH4-H3

H2A-H2B

H3-H4

H2B

H4

Tetragravemer-diacutemer interaccions H4-H2B

H2B H4

Cluster hidrofogravebic

Ponts H

H2B

H4

Glu90

His75

Glu73Arg92

H2B

H4

Tyr80 Tyr72

Tyr88

Diacutemer-diacutemer interaccions H2A-H2BH2Arsquo

Asn38

His79

Glu41

32 Aring 28 Aring

bull Es formen interaccions mitjanccedilant els dominis histone-fold per formar els diacutemers

bull Es formen 3 4-hegravelix-bundlendash 1 associacioacute H3rsquo-H3 per formar tetragravemer

bull Ponts H bull Enllaccedilos hidrofogravebics

ndash 2 associacions H2B-H4 per formar octagravemer bull Ponts H bull Cluster hidrofogravebic

RESUM

INTERACCIOacute AMB IONS

bull Gran importagravencia dels cations divalents

bull Llocs drsquounioacute especiacutefics a ions com el Mg2+ Na+Mn2+ i el Cl-

bull Poden coordinar-se amb molegravecules drsquoaigua

INTERACCIONS HISTONA-DNA

INTERACCIONS HISTONA-DNA

bull Les interaccions histona-DNA es donen en aquelles regions en que el solc menor queda encarat a la part interior (SHL)

bull Impliquen principalmentndash LYS i ARG de les histones ndash Fosfats del DNA

INDEPENDEgraveNCIA DE LA SEQUumlEgraveNCIA DE DNA

bull Els residus implicats en les interaccions formen part majoritagraveriament dels loops L1 i L2 la hegravelix N-terminal i la cua N-termianl de les histones

IMPORTAgraveNCIA DE LrsquoAIGUAHIDRATACIOacute

bull Paper clau en lrsquoestabliment de les interaccions histona-DNA Lrsquoaigua es troba andash Solc menor del DNA (ldquoespines de hidratacioacuterdquo)ndash Grups fosfat del DNAndash Entre histones i DNA ndashdistagravencia lt35Aringndash

bull Serveixen drsquoenllaccedil per formar els ponts drsquohidrogen entre histona i DNA

bull Gran importagravencia en la dinagravemica i estabilitat del nucleosoma Permet interaccioacute sequumlegravencia-independent

INTERACCIOacute PER PONTS DrsquoH

INTERACCIOacute DIRECTEbull 116 ponts drsquohidrogen directes histona-DNA

INTERACCIOacute INDIRECTEbull 121 molegravecules drsquoH2O intervenen en les

interaccions histona-DNAndash 358 interaccions per ponts drsquohidrogen (3 per

molegravecula)bull actuaragrave tant de donador com drsquoacceptor de

ponts drsquohidrogen bull actuaran drsquoaiguumles drsquoassistegravencia o aiguumles

facilitadores

AUGMENT DE LrsquoENTROPIA DEL SISTEMA

Interaccions directes involucrades principalment les ARG i LYS per cagraverrega positiva que presenten

Pont drsquohidrogen establert en una distagravencia de 287Aring

Exemple

Arg36 (H4) + grup fosfat del DNA

Lys122 (H3) grup fosfat DNA

Distagravencia 678Aring

No eacutes possible establir un pont drsquohidrogen directe

SOLUCIOacute H2O

facilitadora

Interaccions indirectes

H2O 2762 facilita la formacioacute del pont drsquohidrogen entre la lisina 122 de la H3 i el grup fosfat del DNA

Per dues molegravecules que hi intervenen (DNA i histona) srsquoalliberen dues molegravecules drsquoaigua

Per alliberar les mateixes dues molegravecules drsquoaigua cal la participacioacute de tres grups (DNA histona i molegravecula drsquoaigua fent de pont)

Interaccioacute diacutemer H2AH2B -DNA

Interaccioacute H2A-DNA

grup NH2 -R- Arg35 (H2A) grup fosfat timina 39

Distagravencia 265Aring

Tipus pont drsquohidrogen (distagravencia ograveptima i orientacioacute en liacutenia recte de lrsquohidrogen del grup NH2 respecte lrsquooxigen del grup fosfat)

COOH

H3N+ C H

CH2

CH2

CH2

NH

C

NH2 NH2

Arginina

+

R

grup NH2 -R- Arg42 (H2A) grup fosfat guanina ndash35

Distagravencia 494AringTipus interaccioacute electrostagravetica

Distagravencia 498AringTipus interaccioacute electrostagravetica

grup fosfat timina 54

grup NH2 -R- Arg77(H2A)

grup NH2 -R- Arg35 (H2A) grup fosfat timina 39

Distagravencia 265Aring

Tipus pont drsquohidrogen (distagravencia ograveptima i orientacioacute en liacutenia recte de lrsquohidrogen del grup NH2 respecte lrsquooxigen del grup fosfat)

COOH

H3N+ C H

CH2

CH2

CH2

NH

C

NH2 NH2

Arginina

+

R

Interaccioacute H2B-DNA

grup NH2 -R- Arg83 (H2B) grup fosfat adenina ndash33

Distagravencia 342AringTipus interaccioacute electrostagravetica

grup OH -R- Thr85 (H2B) grup fosfat guanina ndash34

Distagravencia 300AringTipus pont drsquohidrogen

Treonina

Hidrogen lagravebil del grup alcohol

COOH

H3N+ C H

CH

OH CH3R

Interaccioacute diacutemer H3H4-DNA

Interaccioacute entre N de LYS77 H4 i O2P de A-33

Distagravencia 433Aring

Tipus electroestagravetica

448 Aring

Interaccioacute entre N de LYS115 H3 i O2P de A-33

Distagravencia 507Aring

Tipus electroestagravetica

574 Aring

261 Aring

Interaccioacute entre OH- THR30 H3 i O1P A13 a traveacutes de H2Obull THR - H2O

Distagravencia250 AringTipus pont drsquoH

bull H2O ndash O1P Distagravencia290 AringTipus pont drsquoH

Interaccioacute entre NH3+ de

ARG83 H3 i O1P de G27 Distagravencia 574AringTipus electroestagravetica

Interaccioacute entre OH- THR80 H4 i O1P C28

Distagravencia261Aring

Tipus pont drsquoH25 Aring

29 Aring

275 Aring

420 Aring

278 Aring

Interaccioacute entre NH3+ de

ARG45 H4 i O1P de T7

Distagravencia 510Aring

Tipus electroestagravetica

Interaccioacute OH- de THR118 H3 i O1P de G31

Distagravencia 275Aring

Tipus pont drsquohidrogen

Interaccioacute entre OH- de THR118 H3 NH3

+ ARG45 H4

Distagravencia 278Aring

Tipus pont drsquohidrogen

Interaccioacute entre CH3 de LEU65 H3 i CH3 de T

Distagravencia 414Aring

Tipus hidrofogravebica

414 Aring

Lisina 77 (H4) interaccioacute amb el grup fosfat a una distagravencia de 433Aring

H3-H4DNA

H2A-H2BDNA

Lisina 74 (H2A) tambeacute hauria drsquointeraccionar

Distagravencia 714Aring

No srsquoestableix una interaccioacute aparent

Problema de la literatura O problema de la cristalografia

Hipogravetesi

bull Estudiat en un temps diferent la distagravencia entre la LISINA i el GRUP FOSFAT del DNA permetria la interaccioacute electrostagravetica

Premisa

bull El nucleosoma eacutes un sistema en moviment

bull La cristalografia no ens permet considerar-lo com a tal (ldquofoto estagraveticardquo)

PDB 1P3I Crystallographic Studies Of Nucleosome Core Particles Containing Histone Sin Mutant (resolucioacute 230Aring)

PDB 1P3I

COOH

H3N+ C H

CH2

CH2

CH2

NH3+

Distagravencia 353AringTipus interaccioacute electrostagravetica

R

grup NH3+ Lys1075 grup fosfat adenina 133

Hipogravetesi

bull Estudiat en un temps diferent la distagravencia entre la LISINA i el GRUP FOSFAT del DNA permetria la interaccioacute electrostagravetica

Premisa

bull El nucleosoma eacutes un sistema en moviment

bull La cristalmiddotlografia no ens permet considerar-lo com a tal (ldquofoto estagraveticardquo)

CONCLUSIOacute AL TROBAR UN SEGON PDB A ON SIacute QUE ES MANTEacute LA INTERACCIOacute CONCLUIumlM QUE EacuteS IMPORTANT TAL I COM HAVIacuteEM TROBAT TOT I QUE EN EL NOSTRE MODEL NO HO PUGUEM OBSERVAR

Interaccioacute H3-DNA

Interaccioacute H4-DNA

SHL ndash15

SHL +15

233 Aring

271 Aring

508 Aring

6831 Aring

SHL ndash15

SHL +15

R63 H3 O1P T17J

D24 H4 O1P A-13J

R63 H3

O1P C-14J

D24 H4

O1P T18I

SHL ndash15 SHL +15

Interaccioacute H2B-DNA

Interaccioacute H2A-DNA

Cua C-terminal de H2A

No interaccioacute amb DNA del nucleosoma

Interaccioacute amb H1

Interaccioacute cua N-terminal H2A amb el nucleosoma

Interaccions electroestagravetiques

LYS i ARG amb OP DNA

EVOLUCIOacute DE LES HISTONES

SUPERPOSICIOacuteSTAMP

ClustalW HMMER

STAMP STAMP

LOW SCORES

Alineament STAMP (H4 H2A H2B)

Alinear H3 manualment

STAMP

SUPERPOSICIOacute DE LES HISTONES

H2A At

H2A Dm

H2A Ce

H2A HsH2A Xl

H4 HsH4 Ce

H4 Dm

H4 AtH4 Xl

Mfervidus1

Mfervidus2

H3 CeH3 Hs

H3 XlH3 Dm

H2B At

H2B Hs

H2B Xl

H2B CeH2B Dm

H1 At

H1 CeH1 Dm

H1 Hs

H1 Xl

H5 Ggallus

NUCLEOSOMA PROCARIOTA

bull Mateixa funcioacute a eucariotes i procariotes resoldre el problema de lrsquoempaquetament del DNA

bull Nucleosoma arquea tetragravemer + ~80pb DNAbull 2 tipus drsquohistona amb sequumlegravencia i estructura

conservada bull Formen diacutemers perograve no especiacutefics homo i

heterodiacutemers

bull Histones arquees meacutes petites (nomeacutes histone fold)

CLUSTAL W(160) multiple sequence alignment

1A7W --------------------------MELPIAPIGRIIKDAGAERVSDDARI-TLAKILE 1HTA -------------------------MGELPIAPIGRIIKNAGAERVSDDARI-ALAKVLE 1kx5B SGRGKGGKGLGKGGAKRHRKVLRDNIQGITKPAIRRLARRGGVKRISGLIYEETRGVLKV 1A7W EMGRDIASEAIKLARHAGRKTIKAEDIELAVRRFK---------- 1HTA EMGEEIASEAVKLAKHAGRKTIKAEDIELARKMF-----------1kx5B FLENVIRDAVTYTEHA-KRKT--VTAMDVVYALKRQGRTLYGFGG

No Domain1 Domain2 Sc RMS Len1 Len2 Align NFit Eq Secs I S P(m)

Pair 1 1A7W 1HTA 934 059 68 68 67 67 66 0 8485 10000 736e-46 Pair 2 1A7W 1kx5B 567 152 68 102 68 67 65 0 2462 10000 000037

Pair 3 1HTA 1kx5B 574 131 68 102 68 65 64 0 2969 10000 761e-06

ALINIAMENT ESTRUCTURAL

BIBLIOGRAFIALlibresbull Wolfe A Chromatin (Structure amp Function) Academic Press 2a edicioacute (1995)bull Calladine Understanding DNA Acdameic Pressbull Sinden DNA Structure and Function Academic PressArticlesbull Curt A Davey et al Solvent mediated interactions in the structura of the

nucleosome core particle at 19 Aring resolution J Mol Biol 319 p1097-1113 (2002)

bull Luger et al Crystal structure of the nucleosome core particle at 28 Aring resolution Nature 389 p251-260 (1997)

bull Flaus A Et al Mechanisms for nucleosome mobilisation Biopolymers 68 p463-578 (2003)

bull Richmond T et al The structure of DNA in the nucleosome core Nature 423 p145-150 (2003)

bull Protacio RU et al Effects of Histone Tail Domains on the Rate of Transcriptional Elongation throught a Nucleosome Mol Cell Biol Vol 20 n 23 p8866-8878

Websbull httpwwwciencianetVerArticuloHistonaidArticulo=dsfjuhh7hqjeub9z1f58vkbull httpwwwbiosciohio-stateedu~microbioArchaealhistonesbull httpwwwweb-bookscomMoBioFreeCh3D1htmbull httpwwwbmbpsueducoursesbmb4004_9_active_cromatinpd

Bases de dadesbull SCOPbull PDBbull National Human Genome Research Institute (Histone Sequence Database)

Programesbull STAMPbull ClustalWbull HMMERbull Rasmol

1 Sobre lrsquoestructura del nucleosoma digues quines afirmacions soacuten certes

1) Serveix per resoldre el problema de compactacioacute del DNA

2) Les regions exograveniques del DNA acostumen a estar a les zones linker per aixiacute estar meacutes accesibles als factors de transcripcioacute

3) Les histones srsquouneixen al DNA de forma sequumlegravencia no-depenent

4) Eacutes un sistema molt poc dinagravemic per permetre lrsquoestabilitat dels cromosomas metafagravesics

a 123

b 24

c 13

d 4

e 1234

2 Sobre els components del nucleosoma sabem que

a) Les histones del core estan molt ben conservades mentre que la H1 no

b) El DNA srsquoenrotlla formant 176 voltes al voltant de les histones del nucli que correspon a uns 146pb

c) Les dues anteriors

d) LrsquoH1 estabilitza el nucleosoma i organitza el DNA linker

e) Totes les anteriors

3 Sobre les histones digues quina opcioacute eacutes falsa

a) Soacuten proteiumlnes globulars bagravesiques molt riques en Arg i Lys

b) Les histones desacetilades tenen molt baixa afinitat pel DNA i premetran la transcripcioacute gegravenica

c) Trobem dos tipus drsquohistones totes de baix per molecular

d) Apareixen en lrsquoSCOP com a all alpha protein amb dominis histone fold

e) Srsquoorganitzen en un octagravemer format per un tetragravemer 2(H3-H4) i dos diacutemers (H2A-H2B)

4 En relacioacute a les interaccions entre les histones i el DNA digues quinaes de les seguumlents afirmacions eacutessoacuten falsaes

1) La interaccioacute entre les histones i el DNA es sequumlegravencia depenent

2) Les treonines interaccionen mitjanccedilant ponts drsquohidrogen realitzats amb el grup alcohol de la cadena lateral

3) Les interaccions srsquoestableixen principalment entre residus bagravesics de la hegravelix C-terminal el loop L1 i el loop L2 de les histones i els fosfats del DNA

4) Les interaccions srsquoestableixen principalment entre residus bagravesics de la hegravelix N-terminal el loop L1 i el loop L2 de les histones i els fosfats del DNA

a 1 2 i 3

b 1 i 3

c 2 i 4

d 4

e 1 2 3 i 4

5 En lrsquoestabliment de les interaccions Histona-DNA digues quina de les seguumlents afirmacions eacutes CERTA en relacioacute amb el paper de lrsquoaigua

a Lrsquoaigua facilita les interaccions entre les proteiumlnes i el DNA permetent la interaccioacute per ponts drsquohidrogen entre residus de les histones i del DNA quan aquests estan massa allunyats o mal orientats

b Lrsquoestabliment de ponts drsquohidrogen indirectes suposen una disminucioacute de la estabilitat del sistema

c Les molegravecules dlsquoaigua srsquoordenen al voltant del DNA deixant el core del nucleosoma sense solvatar

d 1 i 2 soacuten certes

e Cap de les anteriors eacutes certa

6 Senyala lales afirmacions INCORRECTAES sobre el nucleosoma

a Les histones core i la histona linker comparteixen un mateix domini estructural anomenat histone fold b El tetragravemer central del nucleosoma estagrave format per 2 histones H3 i 2 histones H4

c El domini histone fold estagrave format per 3 hegravelix alfa i 2 loops (L1 i L2)

d Els monogravemers drsquohistona es capiculen per formar els diacutemers gragravecies a interaccions hidrofogravebiques entre les hegravelix alfa i entre els loops de les histones e Les afirmacions a i d soacuten falses

7 Senyala les afirmacions CORRECTES sobre el nucleosoma

1) La sequumlegravencia drsquoaminoagravecids del domini histone fold de les histones H2A H2B H3 i H4 estagrave menys conservada que la seva estructura i plegament

2) El nucleosoma procariota estagrave format per 2 homo o heterodiacutemers i resol el problema de lrsquoempaquetament del DNA

3) Lrsquoorientacioacute de les cadenes laterals dels aminoagravecids de les histones eacutes variable segons la presegravencia o absegravencia del DNA

4) Les histones H1 soacuten les meacutes conservades evolutivament mentre que les H3 soacuten les que ho estan menys

a) 123 b) 13c) 24 d) 4

e) 1234

8 Tria la resposta correcte

1) Les histones presenten alta homologia de sequumlegravencia i per tant destructura

2) Les interaccions directes per formar el tetragravemer sestableixen entre lH3 dun diacutemer H3-H4 i lH3 de lalatre diacutemer H3-H4lsquo

3) Els dos diacutemers H2AH2B no interaccionen entre ells per formar loctagravemer

4) Els cations divalents juguen un paper fonamental ja que se situen a la regioacute C-terminal de les hegravelix alfa estabilitzant-les

a) 1 i 3 b) 2 i 4 c) 12 i 3 d)123 i 4 e)4

PREGUNTES DrsquoASSAIG NUCLEOSOMA

1- Senyala quina importancia teacute lrsquoaigua en el nucleosoma

En el nucleosoma lrsquoaigua es disposa al voltant del DNA i en lrsquoespai entre que hi ha entre el core drsquohistones i el DNA

En el nucleosoma lrsquoaigua juga un paper fonamental en lrsquoestabliment de les interaccions Histona-DNA ja que permet la interaccionar mitjanccedilant ponts drsquohidrogen de residus que es troben massa allunyats (distagravencia gt 28 Å) o que es troben mal orientats (els ponts drsquohidrogen nomeacutes es donen quan els residus estan disposats en linia recta en lrsquoespai admetent variacions de +- 35ordm) Lrsquoefecte principal que faragrave aixograve eacutes que permetragrave que la interaccioacute entre les histones i el DNA sigui sequumlegravencia independent (tot i que aixograve tambeacute es veu afavorit per altres coses) ja que permetragrave que aquesta no depengui dels residus concrets que hi hagi al DNA ni de la seva disposicioacute perquegrave podrem establir interaccions mitjanccedilant una o meacutes molegravecules drsquoaigua per tal drsquointeraccionar amb el DNA

2 Indica quina eacutes lrsquoestructura drsquoun octagravemer i digues quines proteiumlnes interaccionen entre elles per formar-lo

Lrsquooctagravemer estagrave format per dues cogravepies de cada una de les 4 histones core Es formen 2 heterodiacutemers H2A-H2B i dos heterodiacutemers H3-H4 gragravecies a interaccions hidrofogravebiques entre les hegravelix α2 i ponts H entre aa dels loops Les histones dels diacutemers interaccionen de manera capiculadaEls dos diacutemers H3-H4 srsquouneixen fortament als turns centrals del DNA formant el tetragravemer central Els altres dos diacutemers H2A-H2B interaccionen amb el tetragravemer per formar lrsquooctagravemer drsquohistones del nucleosoma El tetragravemer estagrave format per la unioacute dels 2 diacutemers H3-H4 formant una estructura del tipus 4-hegravelix-bundle Les uacuteniques histones que interaccionen directament soacuten H3-H3rsquo (les H4 queden als extrems del tetragravemer) Les interaccions que srsquoestableixen soacuten ponts H i interaccions hidrofogravebiquesLrsquooctagravemer es forma per la unioacute dels dos diacutemers H2A-H2B al tetragravemer Interaccioacute directa entre H4 i H2B mitjanccedilant ponts H i un cluster hidrofogravebic (aquest estagrave format per 3 Tyr que no interaccionen a traveacutes dels seus oxiacutegens sinoacute dels anells) Tambeacute es forma una estructura del tipus 4-hegravelix-bundleA meacutes tambeacute srsquoestableixen interaccions entre els dos diacutemers H2A-H2B

FI DE LA PRESENTACIOacutersquo

• Slide 1
• Slide 2
• CARACTERIacuteSTIQUES DEL NUCLEOSOMA
• El DNA al nucleosoma
• LOCALITZACIOacute DEL NUCLEOSOMA
• ESTRUCTURA DEL NUCLEOSOMA
• Slide 7
• Slide 8
• DINAgraveMICA DEL NUCLEOSOMA
• Slide 10
• Slide 11
• HISTONES
• CLASSIFICACIOacute SCOP
• TIPUS DrsquoHISTONES
• HISTONE FOLD
• 1KX5
• DOMINI HISTONE FOLD
• Slide 18
• Slide 19
• Slide 20
• Slide 21
• Slide 22
• Slide 23
• Slide 24
• INTERACCIONS AL NUCLEOSOMA
• TIPUS DrsquoINTERACCIONS
• TIPUS DrsquoINTERACCIONS
• INTERACCIONS HISTONA-HISTONA
• Slide 29
• Octagravemer drsquohistones (core nucleosomal)
• Slide 31
• Slide 32
• H3 i H4 interaccionen via histone fold formant un heterodiacutemer
• H2A i H2B interaccionen via histone fold formant un heterodiacutemer
• 1 INTERACCIONS HIDROFOgraveBIQUES
• Slide 36
• 3 ALTRES INTERACCIONS SECUNDAgraveRIES
• Per quegrave es formen aquests heterodiacutemers i no uns altres o homodiacutemers
• Slide 39
• Tetragravemer H3-H4H3rsquo-H4rsquo
• Slide 41
• 1 Ponts H entre H3-H3rsquo
• 2 Interaccions hidrofogravebiques entre H3-H3rsquo
• Slide 44
• Slide 45
• Tetragravemer-diacutemer interaccions H4-H2B
• Cluster hidrofogravebic
• Diacutemer-diacutemer interaccions H2A-H2BH2Arsquo
• Slide 49
• INTERACCIOacute AMB IONS
• INTERACCIONS HISTONA-DNA
• Slide 52
• IMPORTAgraveNCIA DE LrsquoAIGUA
• INTERACCIOacute PER PONTS DrsquoH
• Slide 55
• Slide 56
• Slide 57
• Slide 58
• Interaccioacute diacutemer H2AH2B -DNA
• Slide 60
• Slide 61
• Slide 62
• Slide 63
• Slide 64
• Interaccioacute H2B-DNA
• Slide 66
• Slide 67
• Interaccioacute diacutemer H3H4-DNA
• Slide 69
• Slide 70
• Slide 71
• Slide 72
• Slide 73
• Slide 74
• Slide 75
• Slide 76
• Slide 77
• Slide 78
• Slide 79
• Interaccioacute H3-DNA
• Slide 81
• Interaccioacute H4-DNA
• Slide 83
• Slide 84
• Slide 85
• Slide 86
• Slide 87
• Interaccioacute H2A-DNA
• Slide 89
• EVOLUCIOacute DE LES HISTONES
• SUPERPOSICIOacute
• Slide 92
• Slide 93
• Slide 94
• SUPERPOSICIOacute DE LES HISTONES
• Slide 96
• NUCLEOSOMA PROCARIOTA
• ALINIAMENT ESTRUCTURAL
• BIBLIOGRAFIA
• Slide 100
• Slide 102
• Slide 103
• Slide 104
• Slide 105
• Slide 106
• Slide 107
• Slide 108
• Slide 109
• FI DE LA PRESENTACIOacute

Interaccioacute entre diacutemers H2A-H2BH4-H3

H2A-H2B

H3-H4

H2B

H4

Tetragravemer-diacutemer interaccions H4-H2B

H2B H4

Cluster hidrofogravebic

Ponts H

H2B

H4

Glu90

His75

Glu73Arg92

H2B

H4

Tyr80 Tyr72

Tyr88

Diacutemer-diacutemer interaccions H2A-H2BH2Arsquo

Asn38

His79

Glu41

32 Aring 28 Aring

bull Es formen interaccions mitjanccedilant els dominis histone-fold per formar els diacutemers

bull Es formen 3 4-hegravelix-bundlendash 1 associacioacute H3rsquo-H3 per formar tetragravemer

bull Ponts H bull Enllaccedilos hidrofogravebics

ndash 2 associacions H2B-H4 per formar octagravemer bull Ponts H bull Cluster hidrofogravebic

RESUM

INTERACCIOacute AMB IONS

bull Gran importagravencia dels cations divalents

bull Llocs drsquounioacute especiacutefics a ions com el Mg2+ Na+Mn2+ i el Cl-

bull Poden coordinar-se amb molegravecules drsquoaigua

INTERACCIONS HISTONA-DNA

INTERACCIONS HISTONA-DNA

bull Les interaccions histona-DNA es donen en aquelles regions en que el solc menor queda encarat a la part interior (SHL)

bull Impliquen principalmentndash LYS i ARG de les histones ndash Fosfats del DNA

INDEPENDEgraveNCIA DE LA SEQUumlEgraveNCIA DE DNA

bull Els residus implicats en les interaccions formen part majoritagraveriament dels loops L1 i L2 la hegravelix N-terminal i la cua N-termianl de les histones

IMPORTAgraveNCIA DE LrsquoAIGUAHIDRATACIOacute

bull Paper clau en lrsquoestabliment de les interaccions histona-DNA Lrsquoaigua es troba andash Solc menor del DNA (ldquoespines de hidratacioacuterdquo)ndash Grups fosfat del DNAndash Entre histones i DNA ndashdistagravencia lt35Aringndash

bull Serveixen drsquoenllaccedil per formar els ponts drsquohidrogen entre histona i DNA

bull Gran importagravencia en la dinagravemica i estabilitat del nucleosoma Permet interaccioacute sequumlegravencia-independent

INTERACCIOacute PER PONTS DrsquoH

INTERACCIOacute DIRECTEbull 116 ponts drsquohidrogen directes histona-DNA

INTERACCIOacute INDIRECTEbull 121 molegravecules drsquoH2O intervenen en les

interaccions histona-DNAndash 358 interaccions per ponts drsquohidrogen (3 per

molegravecula)bull actuaragrave tant de donador com drsquoacceptor de

ponts drsquohidrogen bull actuaran drsquoaiguumles drsquoassistegravencia o aiguumles

facilitadores

AUGMENT DE LrsquoENTROPIA DEL SISTEMA

Interaccions directes involucrades principalment les ARG i LYS per cagraverrega positiva que presenten

Pont drsquohidrogen establert en una distagravencia de 287Aring

Exemple

Arg36 (H4) + grup fosfat del DNA

Lys122 (H3) grup fosfat DNA

Distagravencia 678Aring

No eacutes possible establir un pont drsquohidrogen directe

SOLUCIOacute H2O

facilitadora

Interaccions indirectes

H2O 2762 facilita la formacioacute del pont drsquohidrogen entre la lisina 122 de la H3 i el grup fosfat del DNA

Per dues molegravecules que hi intervenen (DNA i histona) srsquoalliberen dues molegravecules drsquoaigua

Per alliberar les mateixes dues molegravecules drsquoaigua cal la participacioacute de tres grups (DNA histona i molegravecula drsquoaigua fent de pont)

Interaccioacute diacutemer H2AH2B -DNA

Interaccioacute H2A-DNA

grup NH2 -R- Arg35 (H2A) grup fosfat timina 39

Distagravencia 265Aring

Tipus pont drsquohidrogen (distagravencia ograveptima i orientacioacute en liacutenia recte de lrsquohidrogen del grup NH2 respecte lrsquooxigen del grup fosfat)

COOH

H3N+ C H

CH2

CH2

CH2

NH

C

NH2 NH2

Arginina

+

R

grup NH2 -R- Arg42 (H2A) grup fosfat guanina ndash35

Distagravencia 494AringTipus interaccioacute electrostagravetica

Distagravencia 498AringTipus interaccioacute electrostagravetica

grup fosfat timina 54

grup NH2 -R- Arg77(H2A)

grup NH2 -R- Arg35 (H2A) grup fosfat timina 39

Distagravencia 265Aring

Tipus pont drsquohidrogen (distagravencia ograveptima i orientacioacute en liacutenia recte de lrsquohidrogen del grup NH2 respecte lrsquooxigen del grup fosfat)

COOH

H3N+ C H

CH2

CH2

CH2

NH

C

NH2 NH2

Arginina

+

R

Interaccioacute H2B-DNA

grup NH2 -R- Arg83 (H2B) grup fosfat adenina ndash33

Distagravencia 342AringTipus interaccioacute electrostagravetica

grup OH -R- Thr85 (H2B) grup fosfat guanina ndash34

Distagravencia 300AringTipus pont drsquohidrogen

Treonina

Hidrogen lagravebil del grup alcohol

COOH

H3N+ C H

CH

OH CH3R

Interaccioacute diacutemer H3H4-DNA

Interaccioacute entre N de LYS77 H4 i O2P de A-33

Distagravencia 433Aring

Tipus electroestagravetica

448 Aring

Interaccioacute entre N de LYS115 H3 i O2P de A-33

Distagravencia 507Aring

Tipus electroestagravetica

574 Aring

261 Aring

Interaccioacute entre OH- THR30 H3 i O1P A13 a traveacutes de H2Obull THR - H2O

Distagravencia250 AringTipus pont drsquoH

bull H2O ndash O1P Distagravencia290 AringTipus pont drsquoH

Interaccioacute entre NH3+ de

ARG83 H3 i O1P de G27 Distagravencia 574AringTipus electroestagravetica

Interaccioacute entre OH- THR80 H4 i O1P C28

Distagravencia261Aring

Tipus pont drsquoH25 Aring

29 Aring

275 Aring

420 Aring

278 Aring

Interaccioacute entre NH3+ de

ARG45 H4 i O1P de T7

Distagravencia 510Aring

Tipus electroestagravetica

Interaccioacute OH- de THR118 H3 i O1P de G31

Distagravencia 275Aring

Tipus pont drsquohidrogen

Interaccioacute entre OH- de THR118 H3 NH3

+ ARG45 H4

Distagravencia 278Aring

Tipus pont drsquohidrogen

Interaccioacute entre CH3 de LEU65 H3 i CH3 de T

Distagravencia 414Aring

Tipus hidrofogravebica

414 Aring

Lisina 77 (H4) interaccioacute amb el grup fosfat a una distagravencia de 433Aring

H3-H4DNA

H2A-H2BDNA

Lisina 74 (H2A) tambeacute hauria drsquointeraccionar

Distagravencia 714Aring

No srsquoestableix una interaccioacute aparent

Problema de la literatura O problema de la cristalografia

Hipogravetesi

bull Estudiat en un temps diferent la distagravencia entre la LISINA i el GRUP FOSFAT del DNA permetria la interaccioacute electrostagravetica

Premisa

bull El nucleosoma eacutes un sistema en moviment

bull La cristalografia no ens permet considerar-lo com a tal (ldquofoto estagraveticardquo)

PDB 1P3I Crystallographic Studies Of Nucleosome Core Particles Containing Histone Sin Mutant (resolucioacute 230Aring)

PDB 1P3I

COOH

H3N+ C H

CH2

CH2

CH2

NH3+

Distagravencia 353AringTipus interaccioacute electrostagravetica

R

grup NH3+ Lys1075 grup fosfat adenina 133

Hipogravetesi

bull Estudiat en un temps diferent la distagravencia entre la LISINA i el GRUP FOSFAT del DNA permetria la interaccioacute electrostagravetica

Premisa

bull El nucleosoma eacutes un sistema en moviment

bull La cristalmiddotlografia no ens permet considerar-lo com a tal (ldquofoto estagraveticardquo)

CONCLUSIOacute AL TROBAR UN SEGON PDB A ON SIacute QUE ES MANTEacute LA INTERACCIOacute CONCLUIumlM QUE EacuteS IMPORTANT TAL I COM HAVIacuteEM TROBAT TOT I QUE EN EL NOSTRE MODEL NO HO PUGUEM OBSERVAR

Interaccioacute H3-DNA

Interaccioacute H4-DNA

SHL ndash15

SHL +15

233 Aring

271 Aring

508 Aring

6831 Aring

SHL ndash15

SHL +15

R63 H3 O1P T17J

D24 H4 O1P A-13J

R63 H3

O1P C-14J

D24 H4

O1P T18I

SHL ndash15 SHL +15

Interaccioacute H2B-DNA

Interaccioacute H2A-DNA

Cua C-terminal de H2A

No interaccioacute amb DNA del nucleosoma

Interaccioacute amb H1

Interaccioacute cua N-terminal H2A amb el nucleosoma

Interaccions electroestagravetiques

LYS i ARG amb OP DNA

EVOLUCIOacute DE LES HISTONES

SUPERPOSICIOacuteSTAMP

ClustalW HMMER

STAMP STAMP

LOW SCORES

Alineament STAMP (H4 H2A H2B)

Alinear H3 manualment

STAMP

SUPERPOSICIOacute DE LES HISTONES

H2A At

H2A Dm

H2A Ce

H2A HsH2A Xl

H4 HsH4 Ce

H4 Dm

H4 AtH4 Xl

Mfervidus1

Mfervidus2

H3 CeH3 Hs

H3 XlH3 Dm

H2B At

H2B Hs

H2B Xl

H2B CeH2B Dm

H1 At

H1 CeH1 Dm

H1 Hs

H1 Xl

H5 Ggallus

NUCLEOSOMA PROCARIOTA

bull Mateixa funcioacute a eucariotes i procariotes resoldre el problema de lrsquoempaquetament del DNA

bull Nucleosoma arquea tetragravemer + ~80pb DNAbull 2 tipus drsquohistona amb sequumlegravencia i estructura

conservada bull Formen diacutemers perograve no especiacutefics homo i

heterodiacutemers

bull Histones arquees meacutes petites (nomeacutes histone fold)

CLUSTAL W(160) multiple sequence alignment

1A7W --------------------------MELPIAPIGRIIKDAGAERVSDDARI-TLAKILE 1HTA -------------------------MGELPIAPIGRIIKNAGAERVSDDARI-ALAKVLE 1kx5B SGRGKGGKGLGKGGAKRHRKVLRDNIQGITKPAIRRLARRGGVKRISGLIYEETRGVLKV 1A7W EMGRDIASEAIKLARHAGRKTIKAEDIELAVRRFK---------- 1HTA EMGEEIASEAVKLAKHAGRKTIKAEDIELARKMF-----------1kx5B FLENVIRDAVTYTEHA-KRKT--VTAMDVVYALKRQGRTLYGFGG

No Domain1 Domain2 Sc RMS Len1 Len2 Align NFit Eq Secs I S P(m)

Pair 1 1A7W 1HTA 934 059 68 68 67 67 66 0 8485 10000 736e-46 Pair 2 1A7W 1kx5B 567 152 68 102 68 67 65 0 2462 10000 000037

Pair 3 1HTA 1kx5B 574 131 68 102 68 65 64 0 2969 10000 761e-06

ALINIAMENT ESTRUCTURAL

BIBLIOGRAFIALlibresbull Wolfe A Chromatin (Structure amp Function) Academic Press 2a edicioacute (1995)bull Calladine Understanding DNA Acdameic Pressbull Sinden DNA Structure and Function Academic PressArticlesbull Curt A Davey et al Solvent mediated interactions in the structura of the

nucleosome core particle at 19 Aring resolution J Mol Biol 319 p1097-1113 (2002)

bull Luger et al Crystal structure of the nucleosome core particle at 28 Aring resolution Nature 389 p251-260 (1997)

bull Flaus A Et al Mechanisms for nucleosome mobilisation Biopolymers 68 p463-578 (2003)

bull Richmond T et al The structure of DNA in the nucleosome core Nature 423 p145-150 (2003)

bull Protacio RU et al Effects of Histone Tail Domains on the Rate of Transcriptional Elongation throught a Nucleosome Mol Cell Biol Vol 20 n 23 p8866-8878

Websbull httpwwwciencianetVerArticuloHistonaidArticulo=dsfjuhh7hqjeub9z1f58vkbull httpwwwbiosciohio-stateedu~microbioArchaealhistonesbull httpwwwweb-bookscomMoBioFreeCh3D1htmbull httpwwwbmbpsueducoursesbmb4004_9_active_cromatinpd

Bases de dadesbull SCOPbull PDBbull National Human Genome Research Institute (Histone Sequence Database)

Programesbull STAMPbull ClustalWbull HMMERbull Rasmol

1 Sobre lrsquoestructura del nucleosoma digues quines afirmacions soacuten certes

1) Serveix per resoldre el problema de compactacioacute del DNA

2) Les regions exograveniques del DNA acostumen a estar a les zones linker per aixiacute estar meacutes accesibles als factors de transcripcioacute

3) Les histones srsquouneixen al DNA de forma sequumlegravencia no-depenent

4) Eacutes un sistema molt poc dinagravemic per permetre lrsquoestabilitat dels cromosomas metafagravesics

a 123

b 24

c 13

d 4

e 1234

2 Sobre els components del nucleosoma sabem que

a) Les histones del core estan molt ben conservades mentre que la H1 no

b) El DNA srsquoenrotlla formant 176 voltes al voltant de les histones del nucli que correspon a uns 146pb

c) Les dues anteriors

d) LrsquoH1 estabilitza el nucleosoma i organitza el DNA linker

e) Totes les anteriors

3 Sobre les histones digues quina opcioacute eacutes falsa

a) Soacuten proteiumlnes globulars bagravesiques molt riques en Arg i Lys

b) Les histones desacetilades tenen molt baixa afinitat pel DNA i premetran la transcripcioacute gegravenica

c) Trobem dos tipus drsquohistones totes de baix per molecular

d) Apareixen en lrsquoSCOP com a all alpha protein amb dominis histone fold

e) Srsquoorganitzen en un octagravemer format per un tetragravemer 2(H3-H4) i dos diacutemers (H2A-H2B)

4 En relacioacute a les interaccions entre les histones i el DNA digues quinaes de les seguumlents afirmacions eacutessoacuten falsaes

1) La interaccioacute entre les histones i el DNA es sequumlegravencia depenent

2) Les treonines interaccionen mitjanccedilant ponts drsquohidrogen realitzats amb el grup alcohol de la cadena lateral

3) Les interaccions srsquoestableixen principalment entre residus bagravesics de la hegravelix C-terminal el loop L1 i el loop L2 de les histones i els fosfats del DNA

4) Les interaccions srsquoestableixen principalment entre residus bagravesics de la hegravelix N-terminal el loop L1 i el loop L2 de les histones i els fosfats del DNA

a 1 2 i 3

b 1 i 3

c 2 i 4

d 4

e 1 2 3 i 4

5 En lrsquoestabliment de les interaccions Histona-DNA digues quina de les seguumlents afirmacions eacutes CERTA en relacioacute amb el paper de lrsquoaigua

a Lrsquoaigua facilita les interaccions entre les proteiumlnes i el DNA permetent la interaccioacute per ponts drsquohidrogen entre residus de les histones i del DNA quan aquests estan massa allunyats o mal orientats

b Lrsquoestabliment de ponts drsquohidrogen indirectes suposen una disminucioacute de la estabilitat del sistema

c Les molegravecules dlsquoaigua srsquoordenen al voltant del DNA deixant el core del nucleosoma sense solvatar

d 1 i 2 soacuten certes

e Cap de les anteriors eacutes certa

6 Senyala lales afirmacions INCORRECTAES sobre el nucleosoma

a Les histones core i la histona linker comparteixen un mateix domini estructural anomenat histone fold b El tetragravemer central del nucleosoma estagrave format per 2 histones H3 i 2 histones H4

c El domini histone fold estagrave format per 3 hegravelix alfa i 2 loops (L1 i L2)

d Els monogravemers drsquohistona es capiculen per formar els diacutemers gragravecies a interaccions hidrofogravebiques entre les hegravelix alfa i entre els loops de les histones e Les afirmacions a i d soacuten falses

7 Senyala les afirmacions CORRECTES sobre el nucleosoma

1) La sequumlegravencia drsquoaminoagravecids del domini histone fold de les histones H2A H2B H3 i H4 estagrave menys conservada que la seva estructura i plegament

2) El nucleosoma procariota estagrave format per 2 homo o heterodiacutemers i resol el problema de lrsquoempaquetament del DNA

3) Lrsquoorientacioacute de les cadenes laterals dels aminoagravecids de les histones eacutes variable segons la presegravencia o absegravencia del DNA

4) Les histones H1 soacuten les meacutes conservades evolutivament mentre que les H3 soacuten les que ho estan menys

a) 123 b) 13c) 24 d) 4

e) 1234

8 Tria la resposta correcte

1) Les histones presenten alta homologia de sequumlegravencia i per tant destructura

2) Les interaccions directes per formar el tetragravemer sestableixen entre lH3 dun diacutemer H3-H4 i lH3 de lalatre diacutemer H3-H4lsquo

3) Els dos diacutemers H2AH2B no interaccionen entre ells per formar loctagravemer

4) Els cations divalents juguen un paper fonamental ja que se situen a la regioacute C-terminal de les hegravelix alfa estabilitzant-les

a) 1 i 3 b) 2 i 4 c) 12 i 3 d)123 i 4 e)4

PREGUNTES DrsquoASSAIG NUCLEOSOMA

1- Senyala quina importancia teacute lrsquoaigua en el nucleosoma

En el nucleosoma lrsquoaigua es disposa al voltant del DNA i en lrsquoespai entre que hi ha entre el core drsquohistones i el DNA

En el nucleosoma lrsquoaigua juga un paper fonamental en lrsquoestabliment de les interaccions Histona-DNA ja que permet la interaccionar mitjanccedilant ponts drsquohidrogen de residus que es troben massa allunyats (distagravencia gt 28 Å) o que es troben mal orientats (els ponts drsquohidrogen nomeacutes es donen quan els residus estan disposats en linia recta en lrsquoespai admetent variacions de +- 35ordm) Lrsquoefecte principal que faragrave aixograve eacutes que permetragrave que la interaccioacute entre les histones i el DNA sigui sequumlegravencia independent (tot i que aixograve tambeacute es veu afavorit per altres coses) ja que permetragrave que aquesta no depengui dels residus concrets que hi hagi al DNA ni de la seva disposicioacute perquegrave podrem establir interaccions mitjanccedilant una o meacutes molegravecules drsquoaigua per tal drsquointeraccionar amb el DNA

2 Indica quina eacutes lrsquoestructura drsquoun octagravemer i digues quines proteiumlnes interaccionen entre elles per formar-lo

Lrsquooctagravemer estagrave format per dues cogravepies de cada una de les 4 histones core Es formen 2 heterodiacutemers H2A-H2B i dos heterodiacutemers H3-H4 gragravecies a interaccions hidrofogravebiques entre les hegravelix α2 i ponts H entre aa dels loops Les histones dels diacutemers interaccionen de manera capiculadaEls dos diacutemers H3-H4 srsquouneixen fortament als turns centrals del DNA formant el tetragravemer central Els altres dos diacutemers H2A-H2B interaccionen amb el tetragravemer per formar lrsquooctagravemer drsquohistones del nucleosoma El tetragravemer estagrave format per la unioacute dels 2 diacutemers H3-H4 formant una estructura del tipus 4-hegravelix-bundle Les uacuteniques histones que interaccionen directament soacuten H3-H3rsquo (les H4 queden als extrems del tetragravemer) Les interaccions que srsquoestableixen soacuten ponts H i interaccions hidrofogravebiquesLrsquooctagravemer es forma per la unioacute dels dos diacutemers H2A-H2B al tetragravemer Interaccioacute directa entre H4 i H2B mitjanccedilant ponts H i un cluster hidrofogravebic (aquest estagrave format per 3 Tyr que no interaccionen a traveacutes dels seus oxiacutegens sinoacute dels anells) Tambeacute es forma una estructura del tipus 4-hegravelix-bundleA meacutes tambeacute srsquoestableixen interaccions entre els dos diacutemers H2A-H2B

FI DE LA PRESENTACIOacutersquo

• Slide 1
• Slide 2
• CARACTERIacuteSTIQUES DEL NUCLEOSOMA
• El DNA al nucleosoma
• LOCALITZACIOacute DEL NUCLEOSOMA
• ESTRUCTURA DEL NUCLEOSOMA
• Slide 7
• Slide 8
• DINAgraveMICA DEL NUCLEOSOMA
• Slide 10
• Slide 11
• HISTONES
• CLASSIFICACIOacute SCOP
• TIPUS DrsquoHISTONES
• HISTONE FOLD
• 1KX5
• DOMINI HISTONE FOLD
• Slide 18
• Slide 19
• Slide 20
• Slide 21
• Slide 22
• Slide 23
• Slide 24
• INTERACCIONS AL NUCLEOSOMA
• TIPUS DrsquoINTERACCIONS
• TIPUS DrsquoINTERACCIONS
• INTERACCIONS HISTONA-HISTONA
• Slide 29
• Octagravemer drsquohistones (core nucleosomal)
• Slide 31
• Slide 32
• H3 i H4 interaccionen via histone fold formant un heterodiacutemer
• H2A i H2B interaccionen via histone fold formant un heterodiacutemer
• 1 INTERACCIONS HIDROFOgraveBIQUES
• Slide 36
• 3 ALTRES INTERACCIONS SECUNDAgraveRIES
• Per quegrave es formen aquests heterodiacutemers i no uns altres o homodiacutemers
• Slide 39
• Tetragravemer H3-H4H3rsquo-H4rsquo
• Slide 41
• 1 Ponts H entre H3-H3rsquo
• 2 Interaccions hidrofogravebiques entre H3-H3rsquo
• Slide 44
• Slide 45
• Tetragravemer-diacutemer interaccions H4-H2B
• Cluster hidrofogravebic
• Diacutemer-diacutemer interaccions H2A-H2BH2Arsquo
• Slide 49
• INTERACCIOacute AMB IONS
• INTERACCIONS HISTONA-DNA
• Slide 52
• IMPORTAgraveNCIA DE LrsquoAIGUA
• INTERACCIOacute PER PONTS DrsquoH
• Slide 55
• Slide 56
• Slide 57
• Slide 58
• Interaccioacute diacutemer H2AH2B -DNA
• Slide 60
• Slide 61
• Slide 62
• Slide 63
• Slide 64
• Interaccioacute H2B-DNA
• Slide 66
• Slide 67
• Interaccioacute diacutemer H3H4-DNA
• Slide 69
• Slide 70
• Slide 71
• Slide 72
• Slide 73
• Slide 74
• Slide 75
• Slide 76
• Slide 77
• Slide 78
• Slide 79
• Interaccioacute H3-DNA
• Slide 81
• Interaccioacute H4-DNA
• Slide 83
• Slide 84
• Slide 85
• Slide 86
• Slide 87
• Interaccioacute H2A-DNA
• Slide 89
• EVOLUCIOacute DE LES HISTONES
• SUPERPOSICIOacute
• Slide 92
• Slide 93
• Slide 94
• SUPERPOSICIOacute DE LES HISTONES
• Slide 96
• NUCLEOSOMA PROCARIOTA
• ALINIAMENT ESTRUCTURAL
• BIBLIOGRAFIA
• Slide 100
• Slide 102
• Slide 103
• Slide 104
• Slide 105
• Slide 106
• Slide 107
• Slide 108
• Slide 109
• FI DE LA PRESENTACIOacute

Tetragravemer-diacutemer interaccions H4-H2B

H2B H4

Cluster hidrofogravebic

Ponts H

H2B

H4

Glu90

His75

Glu73Arg92

H2B

H4

Tyr80 Tyr72

Tyr88

Diacutemer-diacutemer interaccions H2A-H2BH2Arsquo

Asn38

His79

Glu41

32 Aring 28 Aring

bull Es formen interaccions mitjanccedilant els dominis histone-fold per formar els diacutemers

bull Es formen 3 4-hegravelix-bundlendash 1 associacioacute H3rsquo-H3 per formar tetragravemer

bull Ponts H bull Enllaccedilos hidrofogravebics

ndash 2 associacions H2B-H4 per formar octagravemer bull Ponts H bull Cluster hidrofogravebic

RESUM

INTERACCIOacute AMB IONS

bull Gran importagravencia dels cations divalents

bull Llocs drsquounioacute especiacutefics a ions com el Mg2+ Na+Mn2+ i el Cl-

bull Poden coordinar-se amb molegravecules drsquoaigua

INTERACCIONS HISTONA-DNA

INTERACCIONS HISTONA-DNA

bull Les interaccions histona-DNA es donen en aquelles regions en que el solc menor queda encarat a la part interior (SHL)

bull Impliquen principalmentndash LYS i ARG de les histones ndash Fosfats del DNA

INDEPENDEgraveNCIA DE LA SEQUumlEgraveNCIA DE DNA

bull Els residus implicats en les interaccions formen part majoritagraveriament dels loops L1 i L2 la hegravelix N-terminal i la cua N-termianl de les histones

IMPORTAgraveNCIA DE LrsquoAIGUAHIDRATACIOacute

bull Paper clau en lrsquoestabliment de les interaccions histona-DNA Lrsquoaigua es troba andash Solc menor del DNA (ldquoespines de hidratacioacuterdquo)ndash Grups fosfat del DNAndash Entre histones i DNA ndashdistagravencia lt35Aringndash

bull Serveixen drsquoenllaccedil per formar els ponts drsquohidrogen entre histona i DNA

bull Gran importagravencia en la dinagravemica i estabilitat del nucleosoma Permet interaccioacute sequumlegravencia-independent

INTERACCIOacute PER PONTS DrsquoH

INTERACCIOacute DIRECTEbull 116 ponts drsquohidrogen directes histona-DNA

INTERACCIOacute INDIRECTEbull 121 molegravecules drsquoH2O intervenen en les

interaccions histona-DNAndash 358 interaccions per ponts drsquohidrogen (3 per

molegravecula)bull actuaragrave tant de donador com drsquoacceptor de

ponts drsquohidrogen bull actuaran drsquoaiguumles drsquoassistegravencia o aiguumles

facilitadores

AUGMENT DE LrsquoENTROPIA DEL SISTEMA

Interaccions directes involucrades principalment les ARG i LYS per cagraverrega positiva que presenten

Pont drsquohidrogen establert en una distagravencia de 287Aring

Exemple

Arg36 (H4) + grup fosfat del DNA

Lys122 (H3) grup fosfat DNA

Distagravencia 678Aring

No eacutes possible establir un pont drsquohidrogen directe

SOLUCIOacute H2O

facilitadora

Interaccions indirectes

H2O 2762 facilita la formacioacute del pont drsquohidrogen entre la lisina 122 de la H3 i el grup fosfat del DNA

Per dues molegravecules que hi intervenen (DNA i histona) srsquoalliberen dues molegravecules drsquoaigua

Per alliberar les mateixes dues molegravecules drsquoaigua cal la participacioacute de tres grups (DNA histona i molegravecula drsquoaigua fent de pont)

Interaccioacute diacutemer H2AH2B -DNA

Interaccioacute H2A-DNA

grup NH2 -R- Arg35 (H2A) grup fosfat timina 39

Distagravencia 265Aring

Tipus pont drsquohidrogen (distagravencia ograveptima i orientacioacute en liacutenia recte de lrsquohidrogen del grup NH2 respecte lrsquooxigen del grup fosfat)

COOH

H3N+ C H

CH2

CH2

CH2

NH

C

NH2 NH2

Arginina

+

R

grup NH2 -R- Arg42 (H2A) grup fosfat guanina ndash35

Distagravencia 494AringTipus interaccioacute electrostagravetica

Distagravencia 498AringTipus interaccioacute electrostagravetica

grup fosfat timina 54

grup NH2 -R- Arg77(H2A)

grup NH2 -R- Arg35 (H2A) grup fosfat timina 39

Distagravencia 265Aring

Tipus pont drsquohidrogen (distagravencia ograveptima i orientacioacute en liacutenia recte de lrsquohidrogen del grup NH2 respecte lrsquooxigen del grup fosfat)

COOH

H3N+ C H

CH2

CH2

CH2

NH

C

NH2 NH2

Arginina

+

R

Interaccioacute H2B-DNA

grup NH2 -R- Arg83 (H2B) grup fosfat adenina ndash33

Distagravencia 342AringTipus interaccioacute electrostagravetica

grup OH -R- Thr85 (H2B) grup fosfat guanina ndash34

Distagravencia 300AringTipus pont drsquohidrogen

Treonina

Hidrogen lagravebil del grup alcohol

COOH

H3N+ C H

CH

OH CH3R

Interaccioacute diacutemer H3H4-DNA

Interaccioacute entre N de LYS77 H4 i O2P de A-33

Distagravencia 433Aring

Tipus electroestagravetica

448 Aring

Interaccioacute entre N de LYS115 H3 i O2P de A-33

Distagravencia 507Aring

Tipus electroestagravetica

574 Aring

261 Aring

Interaccioacute entre OH- THR30 H3 i O1P A13 a traveacutes de H2Obull THR - H2O

Distagravencia250 AringTipus pont drsquoH

bull H2O ndash O1P Distagravencia290 AringTipus pont drsquoH

Interaccioacute entre NH3+ de

ARG83 H3 i O1P de G27 Distagravencia 574AringTipus electroestagravetica

Interaccioacute entre OH- THR80 H4 i O1P C28

Distagravencia261Aring

Tipus pont drsquoH25 Aring

29 Aring

275 Aring

420 Aring

278 Aring

Interaccioacute entre NH3+ de

ARG45 H4 i O1P de T7

Distagravencia 510Aring

Tipus electroestagravetica

Interaccioacute OH- de THR118 H3 i O1P de G31

Distagravencia 275Aring

Tipus pont drsquohidrogen

Interaccioacute entre OH- de THR118 H3 NH3

+ ARG45 H4

Distagravencia 278Aring

Tipus pont drsquohidrogen

Interaccioacute entre CH3 de LEU65 H3 i CH3 de T

Distagravencia 414Aring

Tipus hidrofogravebica

414 Aring

Lisina 77 (H4) interaccioacute amb el grup fosfat a una distagravencia de 433Aring

H3-H4DNA

H2A-H2BDNA

Lisina 74 (H2A) tambeacute hauria drsquointeraccionar

Distagravencia 714Aring

No srsquoestableix una interaccioacute aparent

Problema de la literatura O problema de la cristalografia

Hipogravetesi

bull Estudiat en un temps diferent la distagravencia entre la LISINA i el GRUP FOSFAT del DNA permetria la interaccioacute electrostagravetica

Premisa

bull El nucleosoma eacutes un sistema en moviment

bull La cristalografia no ens permet considerar-lo com a tal (ldquofoto estagraveticardquo)

PDB 1P3I Crystallographic Studies Of Nucleosome Core Particles Containing Histone Sin Mutant (resolucioacute 230Aring)

PDB 1P3I

COOH

H3N+ C H

CH2

CH2

CH2

NH3+

Distagravencia 353AringTipus interaccioacute electrostagravetica

R

grup NH3+ Lys1075 grup fosfat adenina 133

Hipogravetesi

bull Estudiat en un temps diferent la distagravencia entre la LISINA i el GRUP FOSFAT del DNA permetria la interaccioacute electrostagravetica

Premisa

bull El nucleosoma eacutes un sistema en moviment

bull La cristalmiddotlografia no ens permet considerar-lo com a tal (ldquofoto estagraveticardquo)

CONCLUSIOacute AL TROBAR UN SEGON PDB A ON SIacute QUE ES MANTEacute LA INTERACCIOacute CONCLUIumlM QUE EacuteS IMPORTANT TAL I COM HAVIacuteEM TROBAT TOT I QUE EN EL NOSTRE MODEL NO HO PUGUEM OBSERVAR

Interaccioacute H3-DNA

Interaccioacute H4-DNA

SHL ndash15

SHL +15

233 Aring

271 Aring

508 Aring

6831 Aring

SHL ndash15

SHL +15

R63 H3 O1P T17J

D24 H4 O1P A-13J

R63 H3

O1P C-14J

D24 H4

O1P T18I

SHL ndash15 SHL +15

Interaccioacute H2B-DNA

Interaccioacute H2A-DNA

Cua C-terminal de H2A

No interaccioacute amb DNA del nucleosoma

Interaccioacute amb H1

Interaccioacute cua N-terminal H2A amb el nucleosoma

Interaccions electroestagravetiques

LYS i ARG amb OP DNA

EVOLUCIOacute DE LES HISTONES

SUPERPOSICIOacuteSTAMP

ClustalW HMMER

STAMP STAMP

LOW SCORES

Alineament STAMP (H4 H2A H2B)

Alinear H3 manualment

STAMP

SUPERPOSICIOacute DE LES HISTONES

H2A At

H2A Dm

H2A Ce

H2A HsH2A Xl

H4 HsH4 Ce

H4 Dm

H4 AtH4 Xl

Mfervidus1

Mfervidus2

H3 CeH3 Hs

H3 XlH3 Dm

H2B At

H2B Hs

H2B Xl

H2B CeH2B Dm

H1 At

H1 CeH1 Dm

H1 Hs

H1 Xl

H5 Ggallus

NUCLEOSOMA PROCARIOTA

bull Mateixa funcioacute a eucariotes i procariotes resoldre el problema de lrsquoempaquetament del DNA

bull Nucleosoma arquea tetragravemer + ~80pb DNAbull 2 tipus drsquohistona amb sequumlegravencia i estructura

conservada bull Formen diacutemers perograve no especiacutefics homo i

heterodiacutemers

bull Histones arquees meacutes petites (nomeacutes histone fold)

CLUSTAL W(160) multiple sequence alignment

1A7W --------------------------MELPIAPIGRIIKDAGAERVSDDARI-TLAKILE 1HTA -------------------------MGELPIAPIGRIIKNAGAERVSDDARI-ALAKVLE 1kx5B SGRGKGGKGLGKGGAKRHRKVLRDNIQGITKPAIRRLARRGGVKRISGLIYEETRGVLKV 1A7W EMGRDIASEAIKLARHAGRKTIKAEDIELAVRRFK---------- 1HTA EMGEEIASEAVKLAKHAGRKTIKAEDIELARKMF-----------1kx5B FLENVIRDAVTYTEHA-KRKT--VTAMDVVYALKRQGRTLYGFGG

No Domain1 Domain2 Sc RMS Len1 Len2 Align NFit Eq Secs I S P(m)

Pair 1 1A7W 1HTA 934 059 68 68 67 67 66 0 8485 10000 736e-46 Pair 2 1A7W 1kx5B 567 152 68 102 68 67 65 0 2462 10000 000037

Pair 3 1HTA 1kx5B 574 131 68 102 68 65 64 0 2969 10000 761e-06

ALINIAMENT ESTRUCTURAL

BIBLIOGRAFIALlibresbull Wolfe A Chromatin (Structure amp Function) Academic Press 2a edicioacute (1995)bull Calladine Understanding DNA Acdameic Pressbull Sinden DNA Structure and Function Academic PressArticlesbull Curt A Davey et al Solvent mediated interactions in the structura of the

nucleosome core particle at 19 Aring resolution J Mol Biol 319 p1097-1113 (2002)

bull Luger et al Crystal structure of the nucleosome core particle at 28 Aring resolution Nature 389 p251-260 (1997)

bull Flaus A Et al Mechanisms for nucleosome mobilisation Biopolymers 68 p463-578 (2003)

bull Richmond T et al The structure of DNA in the nucleosome core Nature 423 p145-150 (2003)

bull Protacio RU et al Effects of Histone Tail Domains on the Rate of Transcriptional Elongation throught a Nucleosome Mol Cell Biol Vol 20 n 23 p8866-8878

Websbull httpwwwciencianetVerArticuloHistonaidArticulo=dsfjuhh7hqjeub9z1f58vkbull httpwwwbiosciohio-stateedu~microbioArchaealhistonesbull httpwwwweb-bookscomMoBioFreeCh3D1htmbull httpwwwbmbpsueducoursesbmb4004_9_active_cromatinpd

Bases de dadesbull SCOPbull PDBbull National Human Genome Research Institute (Histone Sequence Database)

Programesbull STAMPbull ClustalWbull HMMERbull Rasmol

1 Sobre lrsquoestructura del nucleosoma digues quines afirmacions soacuten certes

1) Serveix per resoldre el problema de compactacioacute del DNA

2) Les regions exograveniques del DNA acostumen a estar a les zones linker per aixiacute estar meacutes accesibles als factors de transcripcioacute

3) Les histones srsquouneixen al DNA de forma sequumlegravencia no-depenent

4) Eacutes un sistema molt poc dinagravemic per permetre lrsquoestabilitat dels cromosomas metafagravesics

a 123

b 24

c 13

d 4

e 1234

2 Sobre els components del nucleosoma sabem que

a) Les histones del core estan molt ben conservades mentre que la H1 no

b) El DNA srsquoenrotlla formant 176 voltes al voltant de les histones del nucli que correspon a uns 146pb

c) Les dues anteriors

d) LrsquoH1 estabilitza el nucleosoma i organitza el DNA linker

e) Totes les anteriors

3 Sobre les histones digues quina opcioacute eacutes falsa

a) Soacuten proteiumlnes globulars bagravesiques molt riques en Arg i Lys

b) Les histones desacetilades tenen molt baixa afinitat pel DNA i premetran la transcripcioacute gegravenica

c) Trobem dos tipus drsquohistones totes de baix per molecular

d) Apareixen en lrsquoSCOP com a all alpha protein amb dominis histone fold

e) Srsquoorganitzen en un octagravemer format per un tetragravemer 2(H3-H4) i dos diacutemers (H2A-H2B)

4 En relacioacute a les interaccions entre les histones i el DNA digues quinaes de les seguumlents afirmacions eacutessoacuten falsaes

1) La interaccioacute entre les histones i el DNA es sequumlegravencia depenent

2) Les treonines interaccionen mitjanccedilant ponts drsquohidrogen realitzats amb el grup alcohol de la cadena lateral

3) Les interaccions srsquoestableixen principalment entre residus bagravesics de la hegravelix C-terminal el loop L1 i el loop L2 de les histones i els fosfats del DNA

4) Les interaccions srsquoestableixen principalment entre residus bagravesics de la hegravelix N-terminal el loop L1 i el loop L2 de les histones i els fosfats del DNA

a 1 2 i 3

b 1 i 3

c 2 i 4

d 4

e 1 2 3 i 4

5 En lrsquoestabliment de les interaccions Histona-DNA digues quina de les seguumlents afirmacions eacutes CERTA en relacioacute amb el paper de lrsquoaigua

a Lrsquoaigua facilita les interaccions entre les proteiumlnes i el DNA permetent la interaccioacute per ponts drsquohidrogen entre residus de les histones i del DNA quan aquests estan massa allunyats o mal orientats

b Lrsquoestabliment de ponts drsquohidrogen indirectes suposen una disminucioacute de la estabilitat del sistema

c Les molegravecules dlsquoaigua srsquoordenen al voltant del DNA deixant el core del nucleosoma sense solvatar

d 1 i 2 soacuten certes

e Cap de les anteriors eacutes certa

6 Senyala lales afirmacions INCORRECTAES sobre el nucleosoma

a Les histones core i la histona linker comparteixen un mateix domini estructural anomenat histone fold b El tetragravemer central del nucleosoma estagrave format per 2 histones H3 i 2 histones H4

c El domini histone fold estagrave format per 3 hegravelix alfa i 2 loops (L1 i L2)

d Els monogravemers drsquohistona es capiculen per formar els diacutemers gragravecies a interaccions hidrofogravebiques entre les hegravelix alfa i entre els loops de les histones e Les afirmacions a i d soacuten falses

7 Senyala les afirmacions CORRECTES sobre el nucleosoma

1) La sequumlegravencia drsquoaminoagravecids del domini histone fold de les histones H2A H2B H3 i H4 estagrave menys conservada que la seva estructura i plegament

2) El nucleosoma procariota estagrave format per 2 homo o heterodiacutemers i resol el problema de lrsquoempaquetament del DNA

3) Lrsquoorientacioacute de les cadenes laterals dels aminoagravecids de les histones eacutes variable segons la presegravencia o absegravencia del DNA

4) Les histones H1 soacuten les meacutes conservades evolutivament mentre que les H3 soacuten les que ho estan menys

a) 123 b) 13c) 24 d) 4

e) 1234

8 Tria la resposta correcte

1) Les histones presenten alta homologia de sequumlegravencia i per tant destructura

2) Les interaccions directes per formar el tetragravemer sestableixen entre lH3 dun diacutemer H3-H4 i lH3 de lalatre diacutemer H3-H4lsquo

3) Els dos diacutemers H2AH2B no interaccionen entre ells per formar loctagravemer

4) Els cations divalents juguen un paper fonamental ja que se situen a la regioacute C-terminal de les hegravelix alfa estabilitzant-les

a) 1 i 3 b) 2 i 4 c) 12 i 3 d)123 i 4 e)4

PREGUNTES DrsquoASSAIG NUCLEOSOMA

1- Senyala quina importancia teacute lrsquoaigua en el nucleosoma

En el nucleosoma lrsquoaigua es disposa al voltant del DNA i en lrsquoespai entre que hi ha entre el core drsquohistones i el DNA

En el nucleosoma lrsquoaigua juga un paper fonamental en lrsquoestabliment de les interaccions Histona-DNA ja que permet la interaccionar mitjanccedilant ponts drsquohidrogen de residus que es troben massa allunyats (distagravencia gt 28 Å) o que es troben mal orientats (els ponts drsquohidrogen nomeacutes es donen quan els residus estan disposats en linia recta en lrsquoespai admetent variacions de +- 35ordm) Lrsquoefecte principal que faragrave aixograve eacutes que permetragrave que la interaccioacute entre les histones i el DNA sigui sequumlegravencia independent (tot i que aixograve tambeacute es veu afavorit per altres coses) ja que permetragrave que aquesta no depengui dels residus concrets que hi hagi al DNA ni de la seva disposicioacute perquegrave podrem establir interaccions mitjanccedilant una o meacutes molegravecules drsquoaigua per tal drsquointeraccionar amb el DNA

2 Indica quina eacutes lrsquoestructura drsquoun octagravemer i digues quines proteiumlnes interaccionen entre elles per formar-lo

Lrsquooctagravemer estagrave format per dues cogravepies de cada una de les 4 histones core Es formen 2 heterodiacutemers H2A-H2B i dos heterodiacutemers H3-H4 gragravecies a interaccions hidrofogravebiques entre les hegravelix α2 i ponts H entre aa dels loops Les histones dels diacutemers interaccionen de manera capiculadaEls dos diacutemers H3-H4 srsquouneixen fortament als turns centrals del DNA formant el tetragravemer central Els altres dos diacutemers H2A-H2B interaccionen amb el tetragravemer per formar lrsquooctagravemer drsquohistones del nucleosoma El tetragravemer estagrave format per la unioacute dels 2 diacutemers H3-H4 formant una estructura del tipus 4-hegravelix-bundle Les uacuteniques histones que interaccionen directament soacuten H3-H3rsquo (les H4 queden als extrems del tetragravemer) Les interaccions que srsquoestableixen soacuten ponts H i interaccions hidrofogravebiquesLrsquooctagravemer es forma per la unioacute dels dos diacutemers H2A-H2B al tetragravemer Interaccioacute directa entre H4 i H2B mitjanccedilant ponts H i un cluster hidrofogravebic (aquest estagrave format per 3 Tyr que no interaccionen a traveacutes dels seus oxiacutegens sinoacute dels anells) Tambeacute es forma una estructura del tipus 4-hegravelix-bundleA meacutes tambeacute srsquoestableixen interaccions entre els dos diacutemers H2A-H2B

FI DE LA PRESENTACIOacutersquo

• Slide 1
• Slide 2
• CARACTERIacuteSTIQUES DEL NUCLEOSOMA
• El DNA al nucleosoma
• LOCALITZACIOacute DEL NUCLEOSOMA
• ESTRUCTURA DEL NUCLEOSOMA
• Slide 7
• Slide 8
• DINAgraveMICA DEL NUCLEOSOMA
• Slide 10
• Slide 11
• HISTONES
• CLASSIFICACIOacute SCOP
• TIPUS DrsquoHISTONES
• HISTONE FOLD
• 1KX5
• DOMINI HISTONE FOLD
• Slide 18
• Slide 19
• Slide 20
• Slide 21
• Slide 22
• Slide 23
• Slide 24
• INTERACCIONS AL NUCLEOSOMA
• TIPUS DrsquoINTERACCIONS
• TIPUS DrsquoINTERACCIONS
• INTERACCIONS HISTONA-HISTONA
• Slide 29
• Octagravemer drsquohistones (core nucleosomal)
• Slide 31
• Slide 32
• H3 i H4 interaccionen via histone fold formant un heterodiacutemer
• H2A i H2B interaccionen via histone fold formant un heterodiacutemer
• 1 INTERACCIONS HIDROFOgraveBIQUES
• Slide 36
• 3 ALTRES INTERACCIONS SECUNDAgraveRIES
• Per quegrave es formen aquests heterodiacutemers i no uns altres o homodiacutemers
• Slide 39
• Tetragravemer H3-H4H3rsquo-H4rsquo
• Slide 41
• 1 Ponts H entre H3-H3rsquo
• 2 Interaccions hidrofogravebiques entre H3-H3rsquo
• Slide 44
• Slide 45
• Tetragravemer-diacutemer interaccions H4-H2B
• Cluster hidrofogravebic
• Diacutemer-diacutemer interaccions H2A-H2BH2Arsquo
• Slide 49
• INTERACCIOacute AMB IONS
• INTERACCIONS HISTONA-DNA
• Slide 52
• IMPORTAgraveNCIA DE LrsquoAIGUA
• INTERACCIOacute PER PONTS DrsquoH
• Slide 55
• Slide 56
• Slide 57
• Slide 58
• Interaccioacute diacutemer H2AH2B -DNA
• Slide 60
• Slide 61
• Slide 62
• Slide 63
• Slide 64
• Interaccioacute H2B-DNA
• Slide 66
• Slide 67
• Interaccioacute diacutemer H3H4-DNA
• Slide 69
• Slide 70
• Slide 71
• Slide 72
• Slide 73
• Slide 74
• Slide 75
• Slide 76
• Slide 77
• Slide 78
• Slide 79
• Interaccioacute H3-DNA
• Slide 81
• Interaccioacute H4-DNA
• Slide 83
• Slide 84
• Slide 85
• Slide 86
• Slide 87
• Interaccioacute H2A-DNA
• Slide 89
• EVOLUCIOacute DE LES HISTONES
• SUPERPOSICIOacute
• Slide 92
• Slide 93
• Slide 94
• SUPERPOSICIOacute DE LES HISTONES
• Slide 96
• NUCLEOSOMA PROCARIOTA
• ALINIAMENT ESTRUCTURAL
• BIBLIOGRAFIA
• Slide 100
• Slide 102
• Slide 103
• Slide 104
• Slide 105
• Slide 106
• Slide 107
• Slide 108
• Slide 109
• FI DE LA PRESENTACIOacute

Cluster hidrofogravebic

Ponts H

H2B

H4

Glu90

His75

Glu73Arg92

H2B

H4

Tyr80 Tyr72

Tyr88

Diacutemer-diacutemer interaccions H2A-H2BH2Arsquo

Asn38

His79

Glu41

32 Aring 28 Aring

bull Es formen interaccions mitjanccedilant els dominis histone-fold per formar els diacutemers

bull Es formen 3 4-hegravelix-bundlendash 1 associacioacute H3rsquo-H3 per formar tetragravemer

bull Ponts H bull Enllaccedilos hidrofogravebics

ndash 2 associacions H2B-H4 per formar octagravemer bull Ponts H bull Cluster hidrofogravebic

RESUM

INTERACCIOacute AMB IONS

bull Gran importagravencia dels cations divalents

bull Llocs drsquounioacute especiacutefics a ions com el Mg2+ Na+Mn2+ i el Cl-

bull Poden coordinar-se amb molegravecules drsquoaigua

INTERACCIONS HISTONA-DNA

INTERACCIONS HISTONA-DNA

bull Les interaccions histona-DNA es donen en aquelles regions en que el solc menor queda encarat a la part interior (SHL)

bull Impliquen principalmentndash LYS i ARG de les histones ndash Fosfats del DNA

INDEPENDEgraveNCIA DE LA SEQUumlEgraveNCIA DE DNA

bull Els residus implicats en les interaccions formen part majoritagraveriament dels loops L1 i L2 la hegravelix N-terminal i la cua N-termianl de les histones

IMPORTAgraveNCIA DE LrsquoAIGUAHIDRATACIOacute

bull Paper clau en lrsquoestabliment de les interaccions histona-DNA Lrsquoaigua es troba andash Solc menor del DNA (ldquoespines de hidratacioacuterdquo)ndash Grups fosfat del DNAndash Entre histones i DNA ndashdistagravencia lt35Aringndash

bull Serveixen drsquoenllaccedil per formar els ponts drsquohidrogen entre histona i DNA

bull Gran importagravencia en la dinagravemica i estabilitat del nucleosoma Permet interaccioacute sequumlegravencia-independent

INTERACCIOacute PER PONTS DrsquoH

INTERACCIOacute DIRECTEbull 116 ponts drsquohidrogen directes histona-DNA

INTERACCIOacute INDIRECTEbull 121 molegravecules drsquoH2O intervenen en les

interaccions histona-DNAndash 358 interaccions per ponts drsquohidrogen (3 per

molegravecula)bull actuaragrave tant de donador com drsquoacceptor de

ponts drsquohidrogen bull actuaran drsquoaiguumles drsquoassistegravencia o aiguumles

facilitadores

AUGMENT DE LrsquoENTROPIA DEL SISTEMA

Interaccions directes involucrades principalment les ARG i LYS per cagraverrega positiva que presenten

Pont drsquohidrogen establert en una distagravencia de 287Aring

Exemple

Arg36 (H4) + grup fosfat del DNA

Lys122 (H3) grup fosfat DNA

Distagravencia 678Aring

No eacutes possible establir un pont drsquohidrogen directe

SOLUCIOacute H2O

facilitadora

Interaccions indirectes

H2O 2762 facilita la formacioacute del pont drsquohidrogen entre la lisina 122 de la H3 i el grup fosfat del DNA

Per dues molegravecules que hi intervenen (DNA i histona) srsquoalliberen dues molegravecules drsquoaigua

Per alliberar les mateixes dues molegravecules drsquoaigua cal la participacioacute de tres grups (DNA histona i molegravecula drsquoaigua fent de pont)

Interaccioacute diacutemer H2AH2B -DNA

Interaccioacute H2A-DNA

grup NH2 -R- Arg35 (H2A) grup fosfat timina 39

Distagravencia 265Aring

Tipus pont drsquohidrogen (distagravencia ograveptima i orientacioacute en liacutenia recte de lrsquohidrogen del grup NH2 respecte lrsquooxigen del grup fosfat)

COOH

H3N+ C H

CH2

CH2

CH2

NH

C

NH2 NH2

Arginina

+

R

grup NH2 -R- Arg42 (H2A) grup fosfat guanina ndash35

Distagravencia 494AringTipus interaccioacute electrostagravetica

Distagravencia 498AringTipus interaccioacute electrostagravetica

grup fosfat timina 54

grup NH2 -R- Arg77(H2A)

grup NH2 -R- Arg35 (H2A) grup fosfat timina 39

Distagravencia 265Aring

Tipus pont drsquohidrogen (distagravencia ograveptima i orientacioacute en liacutenia recte de lrsquohidrogen del grup NH2 respecte lrsquooxigen del grup fosfat)

COOH

H3N+ C H

CH2

CH2

CH2

NH

C

NH2 NH2

Arginina

+

R

Interaccioacute H2B-DNA

grup NH2 -R- Arg83 (H2B) grup fosfat adenina ndash33

Distagravencia 342AringTipus interaccioacute electrostagravetica

grup OH -R- Thr85 (H2B) grup fosfat guanina ndash34

Distagravencia 300AringTipus pont drsquohidrogen

Treonina

Hidrogen lagravebil del grup alcohol

COOH

H3N+ C H

CH

OH CH3R

Interaccioacute diacutemer H3H4-DNA

Interaccioacute entre N de LYS77 H4 i O2P de A-33

Distagravencia 433Aring

Tipus electroestagravetica

448 Aring

Interaccioacute entre N de LYS115 H3 i O2P de A-33

Distagravencia 507Aring

Tipus electroestagravetica

574 Aring

261 Aring

Interaccioacute entre OH- THR30 H3 i O1P A13 a traveacutes de H2Obull THR - H2O

Distagravencia250 AringTipus pont drsquoH

bull H2O ndash O1P Distagravencia290 AringTipus pont drsquoH

Interaccioacute entre NH3+ de

ARG83 H3 i O1P de G27 Distagravencia 574AringTipus electroestagravetica

Interaccioacute entre OH- THR80 H4 i O1P C28

Distagravencia261Aring

Tipus pont drsquoH25 Aring

29 Aring

275 Aring

420 Aring

278 Aring

Interaccioacute entre NH3+ de

ARG45 H4 i O1P de T7

Distagravencia 510Aring

Tipus electroestagravetica

Interaccioacute OH- de THR118 H3 i O1P de G31

Distagravencia 275Aring

Tipus pont drsquohidrogen

Interaccioacute entre OH- de THR118 H3 NH3

+ ARG45 H4

Distagravencia 278Aring

Tipus pont drsquohidrogen

Interaccioacute entre CH3 de LEU65 H3 i CH3 de T

Distagravencia 414Aring

Tipus hidrofogravebica

414 Aring

Lisina 77 (H4) interaccioacute amb el grup fosfat a una distagravencia de 433Aring

H3-H4DNA

H2A-H2BDNA

Lisina 74 (H2A) tambeacute hauria drsquointeraccionar

Distagravencia 714Aring

No srsquoestableix una interaccioacute aparent

Problema de la literatura O problema de la cristalografia

Hipogravetesi

bull Estudiat en un temps diferent la distagravencia entre la LISINA i el GRUP FOSFAT del DNA permetria la interaccioacute electrostagravetica

Premisa

bull El nucleosoma eacutes un sistema en moviment

bull La cristalografia no ens permet considerar-lo com a tal (ldquofoto estagraveticardquo)

PDB 1P3I Crystallographic Studies Of Nucleosome Core Particles Containing Histone Sin Mutant (resolucioacute 230Aring)

PDB 1P3I

COOH

H3N+ C H

CH2

CH2

CH2

NH3+

Distagravencia 353AringTipus interaccioacute electrostagravetica

R

grup NH3+ Lys1075 grup fosfat adenina 133

Hipogravetesi

bull Estudiat en un temps diferent la distagravencia entre la LISINA i el GRUP FOSFAT del DNA permetria la interaccioacute electrostagravetica

Premisa

bull El nucleosoma eacutes un sistema en moviment

bull La cristalmiddotlografia no ens permet considerar-lo com a tal (ldquofoto estagraveticardquo)

CONCLUSIOacute AL TROBAR UN SEGON PDB A ON SIacute QUE ES MANTEacute LA INTERACCIOacute CONCLUIumlM QUE EacuteS IMPORTANT TAL I COM HAVIacuteEM TROBAT TOT I QUE EN EL NOSTRE MODEL NO HO PUGUEM OBSERVAR

Interaccioacute H3-DNA

Interaccioacute H4-DNA

SHL ndash15

SHL +15

233 Aring

271 Aring

508 Aring

6831 Aring

SHL ndash15

SHL +15

R63 H3 O1P T17J

D24 H4 O1P A-13J

R63 H3

O1P C-14J

D24 H4

O1P T18I

SHL ndash15 SHL +15

Interaccioacute H2B-DNA

Interaccioacute H2A-DNA

Cua C-terminal de H2A

No interaccioacute amb DNA del nucleosoma

Interaccioacute amb H1

Interaccioacute cua N-terminal H2A amb el nucleosoma

Interaccions electroestagravetiques

LYS i ARG amb OP DNA

EVOLUCIOacute DE LES HISTONES

SUPERPOSICIOacuteSTAMP

ClustalW HMMER

STAMP STAMP

LOW SCORES

Alineament STAMP (H4 H2A H2B)

Alinear H3 manualment

STAMP

SUPERPOSICIOacute DE LES HISTONES

H2A At

H2A Dm

H2A Ce

H2A HsH2A Xl

H4 HsH4 Ce

H4 Dm

H4 AtH4 Xl

Mfervidus1

Mfervidus2

H3 CeH3 Hs

H3 XlH3 Dm

H2B At

H2B Hs

H2B Xl

H2B CeH2B Dm

H1 At

H1 CeH1 Dm

H1 Hs

H1 Xl

H5 Ggallus

NUCLEOSOMA PROCARIOTA

bull Mateixa funcioacute a eucariotes i procariotes resoldre el problema de lrsquoempaquetament del DNA

bull Nucleosoma arquea tetragravemer + ~80pb DNAbull 2 tipus drsquohistona amb sequumlegravencia i estructura

conservada bull Formen diacutemers perograve no especiacutefics homo i

heterodiacutemers

bull Histones arquees meacutes petites (nomeacutes histone fold)

CLUSTAL W(160) multiple sequence alignment

1A7W --------------------------MELPIAPIGRIIKDAGAERVSDDARI-TLAKILE 1HTA -------------------------MGELPIAPIGRIIKNAGAERVSDDARI-ALAKVLE 1kx5B SGRGKGGKGLGKGGAKRHRKVLRDNIQGITKPAIRRLARRGGVKRISGLIYEETRGVLKV 1A7W EMGRDIASEAIKLARHAGRKTIKAEDIELAVRRFK---------- 1HTA EMGEEIASEAVKLAKHAGRKTIKAEDIELARKMF-----------1kx5B FLENVIRDAVTYTEHA-KRKT--VTAMDVVYALKRQGRTLYGFGG

No Domain1 Domain2 Sc RMS Len1 Len2 Align NFit Eq Secs I S P(m)

Pair 1 1A7W 1HTA 934 059 68 68 67 67 66 0 8485 10000 736e-46 Pair 2 1A7W 1kx5B 567 152 68 102 68 67 65 0 2462 10000 000037

Pair 3 1HTA 1kx5B 574 131 68 102 68 65 64 0 2969 10000 761e-06

ALINIAMENT ESTRUCTURAL

BIBLIOGRAFIALlibresbull Wolfe A Chromatin (Structure amp Function) Academic Press 2a edicioacute (1995)bull Calladine Understanding DNA Acdameic Pressbull Sinden DNA Structure and Function Academic PressArticlesbull Curt A Davey et al Solvent mediated interactions in the structura of the

nucleosome core particle at 19 Aring resolution J Mol Biol 319 p1097-1113 (2002)

bull Luger et al Crystal structure of the nucleosome core particle at 28 Aring resolution Nature 389 p251-260 (1997)

bull Flaus A Et al Mechanisms for nucleosome mobilisation Biopolymers 68 p463-578 (2003)

bull Richmond T et al The structure of DNA in the nucleosome core Nature 423 p145-150 (2003)

bull Protacio RU et al Effects of Histone Tail Domains on the Rate of Transcriptional Elongation throught a Nucleosome Mol Cell Biol Vol 20 n 23 p8866-8878

Websbull httpwwwciencianetVerArticuloHistonaidArticulo=dsfjuhh7hqjeub9z1f58vkbull httpwwwbiosciohio-stateedu~microbioArchaealhistonesbull httpwwwweb-bookscomMoBioFreeCh3D1htmbull httpwwwbmbpsueducoursesbmb4004_9_active_cromatinpd

Bases de dadesbull SCOPbull PDBbull National Human Genome Research Institute (Histone Sequence Database)

Programesbull STAMPbull ClustalWbull HMMERbull Rasmol

1 Sobre lrsquoestructura del nucleosoma digues quines afirmacions soacuten certes

1) Serveix per resoldre el problema de compactacioacute del DNA

2) Les regions exograveniques del DNA acostumen a estar a les zones linker per aixiacute estar meacutes accesibles als factors de transcripcioacute

3) Les histones srsquouneixen al DNA de forma sequumlegravencia no-depenent

4) Eacutes un sistema molt poc dinagravemic per permetre lrsquoestabilitat dels cromosomas metafagravesics

a 123

b 24

c 13

d 4

e 1234

2 Sobre els components del nucleosoma sabem que

a) Les histones del core estan molt ben conservades mentre que la H1 no

b) El DNA srsquoenrotlla formant 176 voltes al voltant de les histones del nucli que correspon a uns 146pb

c) Les dues anteriors

d) LrsquoH1 estabilitza el nucleosoma i organitza el DNA linker

e) Totes les anteriors

3 Sobre les histones digues quina opcioacute eacutes falsa

a) Soacuten proteiumlnes globulars bagravesiques molt riques en Arg i Lys

b) Les histones desacetilades tenen molt baixa afinitat pel DNA i premetran la transcripcioacute gegravenica

c) Trobem dos tipus drsquohistones totes de baix per molecular

d) Apareixen en lrsquoSCOP com a all alpha protein amb dominis histone fold

e) Srsquoorganitzen en un octagravemer format per un tetragravemer 2(H3-H4) i dos diacutemers (H2A-H2B)

4 En relacioacute a les interaccions entre les histones i el DNA digues quinaes de les seguumlents afirmacions eacutessoacuten falsaes

1) La interaccioacute entre les histones i el DNA es sequumlegravencia depenent

2) Les treonines interaccionen mitjanccedilant ponts drsquohidrogen realitzats amb el grup alcohol de la cadena lateral

3) Les interaccions srsquoestableixen principalment entre residus bagravesics de la hegravelix C-terminal el loop L1 i el loop L2 de les histones i els fosfats del DNA

4) Les interaccions srsquoestableixen principalment entre residus bagravesics de la hegravelix N-terminal el loop L1 i el loop L2 de les histones i els fosfats del DNA

a 1 2 i 3

b 1 i 3

c 2 i 4

d 4

e 1 2 3 i 4

5 En lrsquoestabliment de les interaccions Histona-DNA digues quina de les seguumlents afirmacions eacutes CERTA en relacioacute amb el paper de lrsquoaigua

a Lrsquoaigua facilita les interaccions entre les proteiumlnes i el DNA permetent la interaccioacute per ponts drsquohidrogen entre residus de les histones i del DNA quan aquests estan massa allunyats o mal orientats

b Lrsquoestabliment de ponts drsquohidrogen indirectes suposen una disminucioacute de la estabilitat del sistema

c Les molegravecules dlsquoaigua srsquoordenen al voltant del DNA deixant el core del nucleosoma sense solvatar

d 1 i 2 soacuten certes

e Cap de les anteriors eacutes certa

6 Senyala lales afirmacions INCORRECTAES sobre el nucleosoma

a Les histones core i la histona linker comparteixen un mateix domini estructural anomenat histone fold b El tetragravemer central del nucleosoma estagrave format per 2 histones H3 i 2 histones H4

c El domini histone fold estagrave format per 3 hegravelix alfa i 2 loops (L1 i L2)

d Els monogravemers drsquohistona es capiculen per formar els diacutemers gragravecies a interaccions hidrofogravebiques entre les hegravelix alfa i entre els loops de les histones e Les afirmacions a i d soacuten falses

7 Senyala les afirmacions CORRECTES sobre el nucleosoma

1) La sequumlegravencia drsquoaminoagravecids del domini histone fold de les histones H2A H2B H3 i H4 estagrave menys conservada que la seva estructura i plegament

2) El nucleosoma procariota estagrave format per 2 homo o heterodiacutemers i resol el problema de lrsquoempaquetament del DNA

3) Lrsquoorientacioacute de les cadenes laterals dels aminoagravecids de les histones eacutes variable segons la presegravencia o absegravencia del DNA

4) Les histones H1 soacuten les meacutes conservades evolutivament mentre que les H3 soacuten les que ho estan menys

a) 123 b) 13c) 24 d) 4

e) 1234

8 Tria la resposta correcte

1) Les histones presenten alta homologia de sequumlegravencia i per tant destructura

2) Les interaccions directes per formar el tetragravemer sestableixen entre lH3 dun diacutemer H3-H4 i lH3 de lalatre diacutemer H3-H4lsquo

3) Els dos diacutemers H2AH2B no interaccionen entre ells per formar loctagravemer

4) Els cations divalents juguen un paper fonamental ja que se situen a la regioacute C-terminal de les hegravelix alfa estabilitzant-les

a) 1 i 3 b) 2 i 4 c) 12 i 3 d)123 i 4 e)4

PREGUNTES DrsquoASSAIG NUCLEOSOMA

1- Senyala quina importancia teacute lrsquoaigua en el nucleosoma

En el nucleosoma lrsquoaigua es disposa al voltant del DNA i en lrsquoespai entre que hi ha entre el core drsquohistones i el DNA

En el nucleosoma lrsquoaigua juga un paper fonamental en lrsquoestabliment de les interaccions Histona-DNA ja que permet la interaccionar mitjanccedilant ponts drsquohidrogen de residus que es troben massa allunyats (distagravencia gt 28 Å) o que es troben mal orientats (els ponts drsquohidrogen nomeacutes es donen quan els residus estan disposats en linia recta en lrsquoespai admetent variacions de +- 35ordm) Lrsquoefecte principal que faragrave aixograve eacutes que permetragrave que la interaccioacute entre les histones i el DNA sigui sequumlegravencia independent (tot i que aixograve tambeacute es veu afavorit per altres coses) ja que permetragrave que aquesta no depengui dels residus concrets que hi hagi al DNA ni de la seva disposicioacute perquegrave podrem establir interaccions mitjanccedilant una o meacutes molegravecules drsquoaigua per tal drsquointeraccionar amb el DNA

2 Indica quina eacutes lrsquoestructura drsquoun octagravemer i digues quines proteiumlnes interaccionen entre elles per formar-lo

Lrsquooctagravemer estagrave format per dues cogravepies de cada una de les 4 histones core Es formen 2 heterodiacutemers H2A-H2B i dos heterodiacutemers H3-H4 gragravecies a interaccions hidrofogravebiques entre les hegravelix α2 i ponts H entre aa dels loops Les histones dels diacutemers interaccionen de manera capiculadaEls dos diacutemers H3-H4 srsquouneixen fortament als turns centrals del DNA formant el tetragravemer central Els altres dos diacutemers H2A-H2B interaccionen amb el tetragravemer per formar lrsquooctagravemer drsquohistones del nucleosoma El tetragravemer estagrave format per la unioacute dels 2 diacutemers H3-H4 formant una estructura del tipus 4-hegravelix-bundle Les uacuteniques histones que interaccionen directament soacuten H3-H3rsquo (les H4 queden als extrems del tetragravemer) Les interaccions que srsquoestableixen soacuten ponts H i interaccions hidrofogravebiquesLrsquooctagravemer es forma per la unioacute dels dos diacutemers H2A-H2B al tetragravemer Interaccioacute directa entre H4 i H2B mitjanccedilant ponts H i un cluster hidrofogravebic (aquest estagrave format per 3 Tyr que no interaccionen a traveacutes dels seus oxiacutegens sinoacute dels anells) Tambeacute es forma una estructura del tipus 4-hegravelix-bundleA meacutes tambeacute srsquoestableixen interaccions entre els dos diacutemers H2A-H2B

FI DE LA PRESENTACIOacutersquo

• Slide 1
• Slide 2
• CARACTERIacuteSTIQUES DEL NUCLEOSOMA
• El DNA al nucleosoma
• LOCALITZACIOacute DEL NUCLEOSOMA
• ESTRUCTURA DEL NUCLEOSOMA
• Slide 7
• Slide 8
• DINAgraveMICA DEL NUCLEOSOMA
• Slide 10
• Slide 11
• HISTONES
• CLASSIFICACIOacute SCOP
• TIPUS DrsquoHISTONES
• HISTONE FOLD
• 1KX5
• DOMINI HISTONE FOLD
• Slide 18
• Slide 19
• Slide 20
• Slide 21
• Slide 22
• Slide 23
• Slide 24
• INTERACCIONS AL NUCLEOSOMA
• TIPUS DrsquoINTERACCIONS
• TIPUS DrsquoINTERACCIONS
• INTERACCIONS HISTONA-HISTONA
• Slide 29
• Octagravemer drsquohistones (core nucleosomal)
• Slide 31
• Slide 32
• H3 i H4 interaccionen via histone fold formant un heterodiacutemer
• H2A i H2B interaccionen via histone fold formant un heterodiacutemer
• 1 INTERACCIONS HIDROFOgraveBIQUES
• Slide 36
• 3 ALTRES INTERACCIONS SECUNDAgraveRIES
• Per quegrave es formen aquests heterodiacutemers i no uns altres o homodiacutemers
• Slide 39
• Tetragravemer H3-H4H3rsquo-H4rsquo
• Slide 41
• 1 Ponts H entre H3-H3rsquo
• 2 Interaccions hidrofogravebiques entre H3-H3rsquo
• Slide 44
• Slide 45
• Tetragravemer-diacutemer interaccions H4-H2B
• Cluster hidrofogravebic
• Diacutemer-diacutemer interaccions H2A-H2BH2Arsquo
• Slide 49
• INTERACCIOacute AMB IONS
• INTERACCIONS HISTONA-DNA
• Slide 52
• IMPORTAgraveNCIA DE LrsquoAIGUA
• INTERACCIOacute PER PONTS DrsquoH
• Slide 55
• Slide 56
• Slide 57
• Slide 58
• Interaccioacute diacutemer H2AH2B -DNA
• Slide 60
• Slide 61
• Slide 62
• Slide 63
• Slide 64
• Interaccioacute H2B-DNA
• Slide 66
• Slide 67
• Interaccioacute diacutemer H3H4-DNA
• Slide 69
• Slide 70
• Slide 71
• Slide 72
• Slide 73
• Slide 74
• Slide 75
• Slide 76
• Slide 77
• Slide 78
• Slide 79
• Interaccioacute H3-DNA
• Slide 81
• Interaccioacute H4-DNA
• Slide 83
• Slide 84
• Slide 85
• Slide 86
• Slide 87
• Interaccioacute H2A-DNA
• Slide 89
• EVOLUCIOacute DE LES HISTONES
• SUPERPOSICIOacute
• Slide 92
• Slide 93
• Slide 94
• SUPERPOSICIOacute DE LES HISTONES
• Slide 96
• NUCLEOSOMA PROCARIOTA
• ALINIAMENT ESTRUCTURAL
• BIBLIOGRAFIA
• Slide 100
• Slide 102
• Slide 103
• Slide 104
• Slide 105
• Slide 106
• Slide 107
• Slide 108
• Slide 109
• FI DE LA PRESENTACIOacute

Diacutemer-diacutemer interaccions H2A-H2BH2Arsquo

Asn38

His79

Glu41

32 Aring 28 Aring

bull Es formen interaccions mitjanccedilant els dominis histone-fold per formar els diacutemers

bull Es formen 3 4-hegravelix-bundlendash 1 associacioacute H3rsquo-H3 per formar tetragravemer

bull Ponts H bull Enllaccedilos hidrofogravebics

ndash 2 associacions H2B-H4 per formar octagravemer bull Ponts H bull Cluster hidrofogravebic

RESUM

INTERACCIOacute AMB IONS

bull Gran importagravencia dels cations divalents

bull Llocs drsquounioacute especiacutefics a ions com el Mg2+ Na+Mn2+ i el Cl-

bull Poden coordinar-se amb molegravecules drsquoaigua

INTERACCIONS HISTONA-DNA

INTERACCIONS HISTONA-DNA

bull Les interaccions histona-DNA es donen en aquelles regions en que el solc menor queda encarat a la part interior (SHL)

bull Impliquen principalmentndash LYS i ARG de les histones ndash Fosfats del DNA

INDEPENDEgraveNCIA DE LA SEQUumlEgraveNCIA DE DNA

bull Els residus implicats en les interaccions formen part majoritagraveriament dels loops L1 i L2 la hegravelix N-terminal i la cua N-termianl de les histones

IMPORTAgraveNCIA DE LrsquoAIGUAHIDRATACIOacute

bull Paper clau en lrsquoestabliment de les interaccions histona-DNA Lrsquoaigua es troba andash Solc menor del DNA (ldquoespines de hidratacioacuterdquo)ndash Grups fosfat del DNAndash Entre histones i DNA ndashdistagravencia lt35Aringndash

bull Serveixen drsquoenllaccedil per formar els ponts drsquohidrogen entre histona i DNA

bull Gran importagravencia en la dinagravemica i estabilitat del nucleosoma Permet interaccioacute sequumlegravencia-independent

INTERACCIOacute PER PONTS DrsquoH

INTERACCIOacute DIRECTEbull 116 ponts drsquohidrogen directes histona-DNA

INTERACCIOacute INDIRECTEbull 121 molegravecules drsquoH2O intervenen en les

interaccions histona-DNAndash 358 interaccions per ponts drsquohidrogen (3 per

molegravecula)bull actuaragrave tant de donador com drsquoacceptor de

ponts drsquohidrogen bull actuaran drsquoaiguumles drsquoassistegravencia o aiguumles

facilitadores

AUGMENT DE LrsquoENTROPIA DEL SISTEMA

Interaccions directes involucrades principalment les ARG i LYS per cagraverrega positiva que presenten

Pont drsquohidrogen establert en una distagravencia de 287Aring

Exemple

Arg36 (H4) + grup fosfat del DNA

Lys122 (H3) grup fosfat DNA

Distagravencia 678Aring

No eacutes possible establir un pont drsquohidrogen directe

SOLUCIOacute H2O

facilitadora

Interaccions indirectes

H2O 2762 facilita la formacioacute del pont drsquohidrogen entre la lisina 122 de la H3 i el grup fosfat del DNA

Per dues molegravecules que hi intervenen (DNA i histona) srsquoalliberen dues molegravecules drsquoaigua

Per alliberar les mateixes dues molegravecules drsquoaigua cal la participacioacute de tres grups (DNA histona i molegravecula drsquoaigua fent de pont)

Interaccioacute diacutemer H2AH2B -DNA

Interaccioacute H2A-DNA

grup NH2 -R- Arg35 (H2A) grup fosfat timina 39

Distagravencia 265Aring

Tipus pont drsquohidrogen (distagravencia ograveptima i orientacioacute en liacutenia recte de lrsquohidrogen del grup NH2 respecte lrsquooxigen del grup fosfat)

COOH

H3N+ C H

CH2

CH2

CH2

NH

C

NH2 NH2

Arginina

+

R

grup NH2 -R- Arg42 (H2A) grup fosfat guanina ndash35

Distagravencia 494AringTipus interaccioacute electrostagravetica

Distagravencia 498AringTipus interaccioacute electrostagravetica

grup fosfat timina 54

grup NH2 -R- Arg77(H2A)

grup NH2 -R- Arg35 (H2A) grup fosfat timina 39

Distagravencia 265Aring

Tipus pont drsquohidrogen (distagravencia ograveptima i orientacioacute en liacutenia recte de lrsquohidrogen del grup NH2 respecte lrsquooxigen del grup fosfat)

COOH

H3N+ C H

CH2

CH2

CH2

NH

C

NH2 NH2

Arginina

+

R

Interaccioacute H2B-DNA

grup NH2 -R- Arg83 (H2B) grup fosfat adenina ndash33

Distagravencia 342AringTipus interaccioacute electrostagravetica

grup OH -R- Thr85 (H2B) grup fosfat guanina ndash34

Distagravencia 300AringTipus pont drsquohidrogen

Treonina

Hidrogen lagravebil del grup alcohol

COOH

H3N+ C H

CH

OH CH3R

Interaccioacute diacutemer H3H4-DNA

Interaccioacute entre N de LYS77 H4 i O2P de A-33

Distagravencia 433Aring

Tipus electroestagravetica

448 Aring

Interaccioacute entre N de LYS115 H3 i O2P de A-33

Distagravencia 507Aring

Tipus electroestagravetica

574 Aring

261 Aring

Interaccioacute entre OH- THR30 H3 i O1P A13 a traveacutes de H2Obull THR - H2O

Distagravencia250 AringTipus pont drsquoH

bull H2O ndash O1P Distagravencia290 AringTipus pont drsquoH

Interaccioacute entre NH3+ de

ARG83 H3 i O1P de G27 Distagravencia 574AringTipus electroestagravetica

Interaccioacute entre OH- THR80 H4 i O1P C28

Distagravencia261Aring

Tipus pont drsquoH25 Aring

29 Aring

275 Aring

420 Aring

278 Aring

Interaccioacute entre NH3+ de

ARG45 H4 i O1P de T7

Distagravencia 510Aring

Tipus electroestagravetica

Interaccioacute OH- de THR118 H3 i O1P de G31

Distagravencia 275Aring

Tipus pont drsquohidrogen

Interaccioacute entre OH- de THR118 H3 NH3

+ ARG45 H4

Distagravencia 278Aring

Tipus pont drsquohidrogen

Interaccioacute entre CH3 de LEU65 H3 i CH3 de T

Distagravencia 414Aring

Tipus hidrofogravebica

414 Aring

Lisina 77 (H4) interaccioacute amb el grup fosfat a una distagravencia de 433Aring

H3-H4DNA

H2A-H2BDNA

Lisina 74 (H2A) tambeacute hauria drsquointeraccionar

Distagravencia 714Aring

No srsquoestableix una interaccioacute aparent

Problema de la literatura O problema de la cristalografia

Hipogravetesi

bull Estudiat en un temps diferent la distagravencia entre la LISINA i el GRUP FOSFAT del DNA permetria la interaccioacute electrostagravetica

Premisa

bull El nucleosoma eacutes un sistema en moviment

bull La cristalografia no ens permet considerar-lo com a tal (ldquofoto estagraveticardquo)

PDB 1P3I Crystallographic Studies Of Nucleosome Core Particles Containing Histone Sin Mutant (resolucioacute 230Aring)

PDB 1P3I

COOH

H3N+ C H

CH2

CH2

CH2

NH3+

Distagravencia 353AringTipus interaccioacute electrostagravetica

R

grup NH3+ Lys1075 grup fosfat adenina 133

Hipogravetesi

bull Estudiat en un temps diferent la distagravencia entre la LISINA i el GRUP FOSFAT del DNA permetria la interaccioacute electrostagravetica

Premisa

bull El nucleosoma eacutes un sistema en moviment

bull La cristalmiddotlografia no ens permet considerar-lo com a tal (ldquofoto estagraveticardquo)

CONCLUSIOacute AL TROBAR UN SEGON PDB A ON SIacute QUE ES MANTEacute LA INTERACCIOacute CONCLUIumlM QUE EacuteS IMPORTANT TAL I COM HAVIacuteEM TROBAT TOT I QUE EN EL NOSTRE MODEL NO HO PUGUEM OBSERVAR

Interaccioacute H3-DNA

Interaccioacute H4-DNA

SHL ndash15

SHL +15

233 Aring

271 Aring

508 Aring

6831 Aring

SHL ndash15

SHL +15

R63 H3 O1P T17J

D24 H4 O1P A-13J

R63 H3

O1P C-14J

D24 H4

O1P T18I

SHL ndash15 SHL +15

Interaccioacute H2B-DNA

Interaccioacute H2A-DNA

Cua C-terminal de H2A

No interaccioacute amb DNA del nucleosoma

Interaccioacute amb H1

Interaccioacute cua N-terminal H2A amb el nucleosoma

Interaccions electroestagravetiques

LYS i ARG amb OP DNA

EVOLUCIOacute DE LES HISTONES

SUPERPOSICIOacuteSTAMP

ClustalW HMMER

STAMP STAMP

LOW SCORES

Alineament STAMP (H4 H2A H2B)

Alinear H3 manualment

STAMP

SUPERPOSICIOacute DE LES HISTONES

H2A At

H2A Dm

H2A Ce

H2A HsH2A Xl

H4 HsH4 Ce

H4 Dm

H4 AtH4 Xl

Mfervidus1

Mfervidus2

H3 CeH3 Hs

H3 XlH3 Dm

H2B At

H2B Hs

H2B Xl

H2B CeH2B Dm

H1 At

H1 CeH1 Dm

H1 Hs

H1 Xl

H5 Ggallus

NUCLEOSOMA PROCARIOTA

bull Mateixa funcioacute a eucariotes i procariotes resoldre el problema de lrsquoempaquetament del DNA

bull Nucleosoma arquea tetragravemer + ~80pb DNAbull 2 tipus drsquohistona amb sequumlegravencia i estructura

conservada bull Formen diacutemers perograve no especiacutefics homo i

heterodiacutemers

bull Histones arquees meacutes petites (nomeacutes histone fold)

CLUSTAL W(160) multiple sequence alignment

1A7W --------------------------MELPIAPIGRIIKDAGAERVSDDARI-TLAKILE 1HTA -------------------------MGELPIAPIGRIIKNAGAERVSDDARI-ALAKVLE 1kx5B SGRGKGGKGLGKGGAKRHRKVLRDNIQGITKPAIRRLARRGGVKRISGLIYEETRGVLKV 1A7W EMGRDIASEAIKLARHAGRKTIKAEDIELAVRRFK---------- 1HTA EMGEEIASEAVKLAKHAGRKTIKAEDIELARKMF-----------1kx5B FLENVIRDAVTYTEHA-KRKT--VTAMDVVYALKRQGRTLYGFGG

No Domain1 Domain2 Sc RMS Len1 Len2 Align NFit Eq Secs I S P(m)

Pair 1 1A7W 1HTA 934 059 68 68 67 67 66 0 8485 10000 736e-46 Pair 2 1A7W 1kx5B 567 152 68 102 68 67 65 0 2462 10000 000037

Pair 3 1HTA 1kx5B 574 131 68 102 68 65 64 0 2969 10000 761e-06

ALINIAMENT ESTRUCTURAL

BIBLIOGRAFIALlibresbull Wolfe A Chromatin (Structure amp Function) Academic Press 2a edicioacute (1995)bull Calladine Understanding DNA Acdameic Pressbull Sinden DNA Structure and Function Academic PressArticlesbull Curt A Davey et al Solvent mediated interactions in the structura of the

nucleosome core particle at 19 Aring resolution J Mol Biol 319 p1097-1113 (2002)

bull Luger et al Crystal structure of the nucleosome core particle at 28 Aring resolution Nature 389 p251-260 (1997)

bull Flaus A Et al Mechanisms for nucleosome mobilisation Biopolymers 68 p463-578 (2003)

bull Richmond T et al The structure of DNA in the nucleosome core Nature 423 p145-150 (2003)

bull Protacio RU et al Effects of Histone Tail Domains on the Rate of Transcriptional Elongation throught a Nucleosome Mol Cell Biol Vol 20 n 23 p8866-8878

Websbull httpwwwciencianetVerArticuloHistonaidArticulo=dsfjuhh7hqjeub9z1f58vkbull httpwwwbiosciohio-stateedu~microbioArchaealhistonesbull httpwwwweb-bookscomMoBioFreeCh3D1htmbull httpwwwbmbpsueducoursesbmb4004_9_active_cromatinpd

Bases de dadesbull SCOPbull PDBbull National Human Genome Research Institute (Histone Sequence Database)

Programesbull STAMPbull ClustalWbull HMMERbull Rasmol

1 Sobre lrsquoestructura del nucleosoma digues quines afirmacions soacuten certes

1) Serveix per resoldre el problema de compactacioacute del DNA

2) Les regions exograveniques del DNA acostumen a estar a les zones linker per aixiacute estar meacutes accesibles als factors de transcripcioacute

3) Les histones srsquouneixen al DNA de forma sequumlegravencia no-depenent

4) Eacutes un sistema molt poc dinagravemic per permetre lrsquoestabilitat dels cromosomas metafagravesics

a 123

b 24

c 13

d 4

e 1234

2 Sobre els components del nucleosoma sabem que

a) Les histones del core estan molt ben conservades mentre que la H1 no

b) El DNA srsquoenrotlla formant 176 voltes al voltant de les histones del nucli que correspon a uns 146pb

c) Les dues anteriors

d) LrsquoH1 estabilitza el nucleosoma i organitza el DNA linker

e) Totes les anteriors

3 Sobre les histones digues quina opcioacute eacutes falsa

a) Soacuten proteiumlnes globulars bagravesiques molt riques en Arg i Lys

b) Les histones desacetilades tenen molt baixa afinitat pel DNA i premetran la transcripcioacute gegravenica

c) Trobem dos tipus drsquohistones totes de baix per molecular

d) Apareixen en lrsquoSCOP com a all alpha protein amb dominis histone fold

e) Srsquoorganitzen en un octagravemer format per un tetragravemer 2(H3-H4) i dos diacutemers (H2A-H2B)

4 En relacioacute a les interaccions entre les histones i el DNA digues quinaes de les seguumlents afirmacions eacutessoacuten falsaes

1) La interaccioacute entre les histones i el DNA es sequumlegravencia depenent

2) Les treonines interaccionen mitjanccedilant ponts drsquohidrogen realitzats amb el grup alcohol de la cadena lateral

3) Les interaccions srsquoestableixen principalment entre residus bagravesics de la hegravelix C-terminal el loop L1 i el loop L2 de les histones i els fosfats del DNA

4) Les interaccions srsquoestableixen principalment entre residus bagravesics de la hegravelix N-terminal el loop L1 i el loop L2 de les histones i els fosfats del DNA

a 1 2 i 3

b 1 i 3

c 2 i 4

d 4

e 1 2 3 i 4

5 En lrsquoestabliment de les interaccions Histona-DNA digues quina de les seguumlents afirmacions eacutes CERTA en relacioacute amb el paper de lrsquoaigua

a Lrsquoaigua facilita les interaccions entre les proteiumlnes i el DNA permetent la interaccioacute per ponts drsquohidrogen entre residus de les histones i del DNA quan aquests estan massa allunyats o mal orientats

b Lrsquoestabliment de ponts drsquohidrogen indirectes suposen una disminucioacute de la estabilitat del sistema

c Les molegravecules dlsquoaigua srsquoordenen al voltant del DNA deixant el core del nucleosoma sense solvatar

d 1 i 2 soacuten certes

e Cap de les anteriors eacutes certa

6 Senyala lales afirmacions INCORRECTAES sobre el nucleosoma

a Les histones core i la histona linker comparteixen un mateix domini estructural anomenat histone fold b El tetragravemer central del nucleosoma estagrave format per 2 histones H3 i 2 histones H4

c El domini histone fold estagrave format per 3 hegravelix alfa i 2 loops (L1 i L2)

d Els monogravemers drsquohistona es capiculen per formar els diacutemers gragravecies a interaccions hidrofogravebiques entre les hegravelix alfa i entre els loops de les histones e Les afirmacions a i d soacuten falses

7 Senyala les afirmacions CORRECTES sobre el nucleosoma

1) La sequumlegravencia drsquoaminoagravecids del domini histone fold de les histones H2A H2B H3 i H4 estagrave menys conservada que la seva estructura i plegament

2) El nucleosoma procariota estagrave format per 2 homo o heterodiacutemers i resol el problema de lrsquoempaquetament del DNA

3) Lrsquoorientacioacute de les cadenes laterals dels aminoagravecids de les histones eacutes variable segons la presegravencia o absegravencia del DNA

4) Les histones H1 soacuten les meacutes conservades evolutivament mentre que les H3 soacuten les que ho estan menys

a) 123 b) 13c) 24 d) 4

e) 1234

8 Tria la resposta correcte

1) Les histones presenten alta homologia de sequumlegravencia i per tant destructura

2) Les interaccions directes per formar el tetragravemer sestableixen entre lH3 dun diacutemer H3-H4 i lH3 de lalatre diacutemer H3-H4lsquo

3) Els dos diacutemers H2AH2B no interaccionen entre ells per formar loctagravemer

4) Els cations divalents juguen un paper fonamental ja que se situen a la regioacute C-terminal de les hegravelix alfa estabilitzant-les

a) 1 i 3 b) 2 i 4 c) 12 i 3 d)123 i 4 e)4

PREGUNTES DrsquoASSAIG NUCLEOSOMA

1- Senyala quina importancia teacute lrsquoaigua en el nucleosoma

En el nucleosoma lrsquoaigua es disposa al voltant del DNA i en lrsquoespai entre que hi ha entre el core drsquohistones i el DNA

En el nucleosoma lrsquoaigua juga un paper fonamental en lrsquoestabliment de les interaccions Histona-DNA ja que permet la interaccionar mitjanccedilant ponts drsquohidrogen de residus que es troben massa allunyats (distagravencia gt 28 Å) o que es troben mal orientats (els ponts drsquohidrogen nomeacutes es donen quan els residus estan disposats en linia recta en lrsquoespai admetent variacions de +- 35ordm) Lrsquoefecte principal que faragrave aixograve eacutes que permetragrave que la interaccioacute entre les histones i el DNA sigui sequumlegravencia independent (tot i que aixograve tambeacute es veu afavorit per altres coses) ja que permetragrave que aquesta no depengui dels residus concrets que hi hagi al DNA ni de la seva disposicioacute perquegrave podrem establir interaccions mitjanccedilant una o meacutes molegravecules drsquoaigua per tal drsquointeraccionar amb el DNA

2 Indica quina eacutes lrsquoestructura drsquoun octagravemer i digues quines proteiumlnes interaccionen entre elles per formar-lo

Lrsquooctagravemer estagrave format per dues cogravepies de cada una de les 4 histones core Es formen 2 heterodiacutemers H2A-H2B i dos heterodiacutemers H3-H4 gragravecies a interaccions hidrofogravebiques entre les hegravelix α2 i ponts H entre aa dels loops Les histones dels diacutemers interaccionen de manera capiculadaEls dos diacutemers H3-H4 srsquouneixen fortament als turns centrals del DNA formant el tetragravemer central Els altres dos diacutemers H2A-H2B interaccionen amb el tetragravemer per formar lrsquooctagravemer drsquohistones del nucleosoma El tetragravemer estagrave format per la unioacute dels 2 diacutemers H3-H4 formant una estructura del tipus 4-hegravelix-bundle Les uacuteniques histones que interaccionen directament soacuten H3-H3rsquo (les H4 queden als extrems del tetragravemer) Les interaccions que srsquoestableixen soacuten ponts H i interaccions hidrofogravebiquesLrsquooctagravemer es forma per la unioacute dels dos diacutemers H2A-H2B al tetragravemer Interaccioacute directa entre H4 i H2B mitjanccedilant ponts H i un cluster hidrofogravebic (aquest estagrave format per 3 Tyr que no interaccionen a traveacutes dels seus oxiacutegens sinoacute dels anells) Tambeacute es forma una estructura del tipus 4-hegravelix-bundleA meacutes tambeacute srsquoestableixen interaccions entre els dos diacutemers H2A-H2B

FI DE LA PRESENTACIOacutersquo

• Slide 1
• Slide 2
• CARACTERIacuteSTIQUES DEL NUCLEOSOMA
• El DNA al nucleosoma
• LOCALITZACIOacute DEL NUCLEOSOMA
• ESTRUCTURA DEL NUCLEOSOMA
• Slide 7
• Slide 8
• DINAgraveMICA DEL NUCLEOSOMA
• Slide 10
• Slide 11
• HISTONES
• CLASSIFICACIOacute SCOP
• TIPUS DrsquoHISTONES
• HISTONE FOLD
• 1KX5
• DOMINI HISTONE FOLD
• Slide 18
• Slide 19
• Slide 20
• Slide 21
• Slide 22
• Slide 23
• Slide 24
• INTERACCIONS AL NUCLEOSOMA
• TIPUS DrsquoINTERACCIONS
• TIPUS DrsquoINTERACCIONS
• INTERACCIONS HISTONA-HISTONA
• Slide 29
• Octagravemer drsquohistones (core nucleosomal)
• Slide 31
• Slide 32
• H3 i H4 interaccionen via histone fold formant un heterodiacutemer
• H2A i H2B interaccionen via histone fold formant un heterodiacutemer
• 1 INTERACCIONS HIDROFOgraveBIQUES
• Slide 36
• 3 ALTRES INTERACCIONS SECUNDAgraveRIES
• Per quegrave es formen aquests heterodiacutemers i no uns altres o homodiacutemers
• Slide 39
• Tetragravemer H3-H4H3rsquo-H4rsquo
• Slide 41
• 1 Ponts H entre H3-H3rsquo
• 2 Interaccions hidrofogravebiques entre H3-H3rsquo
• Slide 44
• Slide 45
• Tetragravemer-diacutemer interaccions H4-H2B
• Cluster hidrofogravebic
• Diacutemer-diacutemer interaccions H2A-H2BH2Arsquo
• Slide 49
• INTERACCIOacute AMB IONS
• INTERACCIONS HISTONA-DNA
• Slide 52
• IMPORTAgraveNCIA DE LrsquoAIGUA
• INTERACCIOacute PER PONTS DrsquoH
• Slide 55
• Slide 56
• Slide 57
• Slide 58
• Interaccioacute diacutemer H2AH2B -DNA
• Slide 60
• Slide 61
• Slide 62
• Slide 63
• Slide 64
• Interaccioacute H2B-DNA
• Slide 66
• Slide 67
• Interaccioacute diacutemer H3H4-DNA
• Slide 69
• Slide 70
• Slide 71
• Slide 72
• Slide 73
• Slide 74
• Slide 75
• Slide 76
• Slide 77
• Slide 78
• Slide 79
• Interaccioacute H3-DNA
• Slide 81
• Interaccioacute H4-DNA
• Slide 83
• Slide 84
• Slide 85
• Slide 86
• Slide 87
• Interaccioacute H2A-DNA
• Slide 89
• EVOLUCIOacute DE LES HISTONES
• SUPERPOSICIOacute
• Slide 92
• Slide 93
• Slide 94
• SUPERPOSICIOacute DE LES HISTONES
• Slide 96
• NUCLEOSOMA PROCARIOTA
• ALINIAMENT ESTRUCTURAL
• BIBLIOGRAFIA
• Slide 100
• Slide 102
• Slide 103
• Slide 104
• Slide 105
• Slide 106
• Slide 107
• Slide 108
• Slide 109
• FI DE LA PRESENTACIOacute

bull Es formen interaccions mitjanccedilant els dominis histone-fold per formar els diacutemers

bull Es formen 3 4-hegravelix-bundlendash 1 associacioacute H3rsquo-H3 per formar tetragravemer

bull Ponts H bull Enllaccedilos hidrofogravebics

ndash 2 associacions H2B-H4 per formar octagravemer bull Ponts H bull Cluster hidrofogravebic

RESUM

INTERACCIOacute AMB IONS

bull Gran importagravencia dels cations divalents

bull Llocs drsquounioacute especiacutefics a ions com el Mg2+ Na+Mn2+ i el Cl-

bull Poden coordinar-se amb molegravecules drsquoaigua

INTERACCIONS HISTONA-DNA

INTERACCIONS HISTONA-DNA

bull Les interaccions histona-DNA es donen en aquelles regions en que el solc menor queda encarat a la part interior (SHL)

bull Impliquen principalmentndash LYS i ARG de les histones ndash Fosfats del DNA

INDEPENDEgraveNCIA DE LA SEQUumlEgraveNCIA DE DNA

bull Els residus implicats en les interaccions formen part majoritagraveriament dels loops L1 i L2 la hegravelix N-terminal i la cua N-termianl de les histones

IMPORTAgraveNCIA DE LrsquoAIGUAHIDRATACIOacute

bull Paper clau en lrsquoestabliment de les interaccions histona-DNA Lrsquoaigua es troba andash Solc menor del DNA (ldquoespines de hidratacioacuterdquo)ndash Grups fosfat del DNAndash Entre histones i DNA ndashdistagravencia lt35Aringndash

bull Serveixen drsquoenllaccedil per formar els ponts drsquohidrogen entre histona i DNA

bull Gran importagravencia en la dinagravemica i estabilitat del nucleosoma Permet interaccioacute sequumlegravencia-independent

INTERACCIOacute PER PONTS DrsquoH

INTERACCIOacute DIRECTEbull 116 ponts drsquohidrogen directes histona-DNA

INTERACCIOacute INDIRECTEbull 121 molegravecules drsquoH2O intervenen en les

interaccions histona-DNAndash 358 interaccions per ponts drsquohidrogen (3 per

molegravecula)bull actuaragrave tant de donador com drsquoacceptor de

ponts drsquohidrogen bull actuaran drsquoaiguumles drsquoassistegravencia o aiguumles

facilitadores

AUGMENT DE LrsquoENTROPIA DEL SISTEMA

Interaccions directes involucrades principalment les ARG i LYS per cagraverrega positiva que presenten

Pont drsquohidrogen establert en una distagravencia de 287Aring

Exemple

Arg36 (H4) + grup fosfat del DNA

Lys122 (H3) grup fosfat DNA

Distagravencia 678Aring

No eacutes possible establir un pont drsquohidrogen directe

SOLUCIOacute H2O

facilitadora

Interaccions indirectes

H2O 2762 facilita la formacioacute del pont drsquohidrogen entre la lisina 122 de la H3 i el grup fosfat del DNA

Per dues molegravecules que hi intervenen (DNA i histona) srsquoalliberen dues molegravecules drsquoaigua

Per alliberar les mateixes dues molegravecules drsquoaigua cal la participacioacute de tres grups (DNA histona i molegravecula drsquoaigua fent de pont)

Interaccioacute diacutemer H2AH2B -DNA

Interaccioacute H2A-DNA

grup NH2 -R- Arg35 (H2A) grup fosfat timina 39

Distagravencia 265Aring

Tipus pont drsquohidrogen (distagravencia ograveptima i orientacioacute en liacutenia recte de lrsquohidrogen del grup NH2 respecte lrsquooxigen del grup fosfat)

COOH

H3N+ C H

CH2

CH2

CH2

NH

C

NH2 NH2

Arginina

+

R

grup NH2 -R- Arg42 (H2A) grup fosfat guanina ndash35

Distagravencia 494AringTipus interaccioacute electrostagravetica

Distagravencia 498AringTipus interaccioacute electrostagravetica

grup fosfat timina 54

grup NH2 -R- Arg77(H2A)

grup NH2 -R- Arg35 (H2A) grup fosfat timina 39

Distagravencia 265Aring

Tipus pont drsquohidrogen (distagravencia ograveptima i orientacioacute en liacutenia recte de lrsquohidrogen del grup NH2 respecte lrsquooxigen del grup fosfat)

COOH

H3N+ C H

CH2

CH2

CH2

NH

C

NH2 NH2

Arginina

+

R

Interaccioacute H2B-DNA

grup NH2 -R- Arg83 (H2B) grup fosfat adenina ndash33

Distagravencia 342AringTipus interaccioacute electrostagravetica

grup OH -R- Thr85 (H2B) grup fosfat guanina ndash34

Distagravencia 300AringTipus pont drsquohidrogen

Treonina

Hidrogen lagravebil del grup alcohol

COOH

H3N+ C H

CH

OH CH3R

Interaccioacute diacutemer H3H4-DNA

Interaccioacute entre N de LYS77 H4 i O2P de A-33

Distagravencia 433Aring

Tipus electroestagravetica

448 Aring

Interaccioacute entre N de LYS115 H3 i O2P de A-33

Distagravencia 507Aring

Tipus electroestagravetica

574 Aring

261 Aring

Interaccioacute entre OH- THR30 H3 i O1P A13 a traveacutes de H2Obull THR - H2O

Distagravencia250 AringTipus pont drsquoH

bull H2O ndash O1P Distagravencia290 AringTipus pont drsquoH

Interaccioacute entre NH3+ de

ARG83 H3 i O1P de G27 Distagravencia 574AringTipus electroestagravetica

Interaccioacute entre OH- THR80 H4 i O1P C28

Distagravencia261Aring

Tipus pont drsquoH25 Aring

29 Aring

275 Aring

420 Aring

278 Aring

Interaccioacute entre NH3+ de

ARG45 H4 i O1P de T7

Distagravencia 510Aring

Tipus electroestagravetica

Interaccioacute OH- de THR118 H3 i O1P de G31

Distagravencia 275Aring

Tipus pont drsquohidrogen

Interaccioacute entre OH- de THR118 H3 NH3

+ ARG45 H4

Distagravencia 278Aring

Tipus pont drsquohidrogen

Interaccioacute entre CH3 de LEU65 H3 i CH3 de T

Distagravencia 414Aring

Tipus hidrofogravebica

414 Aring

Lisina 77 (H4) interaccioacute amb el grup fosfat a una distagravencia de 433Aring

H3-H4DNA

H2A-H2BDNA

Lisina 74 (H2A) tambeacute hauria drsquointeraccionar

Distagravencia 714Aring

No srsquoestableix una interaccioacute aparent

Problema de la literatura O problema de la cristalografia

Hipogravetesi

bull Estudiat en un temps diferent la distagravencia entre la LISINA i el GRUP FOSFAT del DNA permetria la interaccioacute electrostagravetica

Premisa

bull El nucleosoma eacutes un sistema en moviment

bull La cristalografia no ens permet considerar-lo com a tal (ldquofoto estagraveticardquo)

PDB 1P3I Crystallographic Studies Of Nucleosome Core Particles Containing Histone Sin Mutant (resolucioacute 230Aring)

PDB 1P3I

COOH

H3N+ C H

CH2

CH2

CH2

NH3+

Distagravencia 353AringTipus interaccioacute electrostagravetica

R

grup NH3+ Lys1075 grup fosfat adenina 133

Hipogravetesi

bull Estudiat en un temps diferent la distagravencia entre la LISINA i el GRUP FOSFAT del DNA permetria la interaccioacute electrostagravetica

Premisa

bull El nucleosoma eacutes un sistema en moviment

bull La cristalmiddotlografia no ens permet considerar-lo com a tal (ldquofoto estagraveticardquo)

CONCLUSIOacute AL TROBAR UN SEGON PDB A ON SIacute QUE ES MANTEacute LA INTERACCIOacute CONCLUIumlM QUE EacuteS IMPORTANT TAL I COM HAVIacuteEM TROBAT TOT I QUE EN EL NOSTRE MODEL NO HO PUGUEM OBSERVAR

Interaccioacute H3-DNA

Interaccioacute H4-DNA

SHL ndash15

SHL +15

233 Aring

271 Aring

508 Aring

6831 Aring

SHL ndash15

SHL +15

R63 H3 O1P T17J

D24 H4 O1P A-13J

R63 H3

O1P C-14J

D24 H4

O1P T18I

SHL ndash15 SHL +15

Interaccioacute H2B-DNA

Interaccioacute H2A-DNA

Cua C-terminal de H2A

No interaccioacute amb DNA del nucleosoma

Interaccioacute amb H1

Interaccioacute cua N-terminal H2A amb el nucleosoma

Interaccions electroestagravetiques

LYS i ARG amb OP DNA

EVOLUCIOacute DE LES HISTONES

SUPERPOSICIOacuteSTAMP

ClustalW HMMER

STAMP STAMP

LOW SCORES

Alineament STAMP (H4 H2A H2B)

Alinear H3 manualment

STAMP

SUPERPOSICIOacute DE LES HISTONES

H2A At

H2A Dm

H2A Ce

H2A HsH2A Xl

H4 HsH4 Ce

H4 Dm

H4 AtH4 Xl

Mfervidus1

Mfervidus2

H3 CeH3 Hs

H3 XlH3 Dm

H2B At

H2B Hs

H2B Xl

H2B CeH2B Dm

H1 At

H1 CeH1 Dm

H1 Hs

H1 Xl

H5 Ggallus

NUCLEOSOMA PROCARIOTA

bull Mateixa funcioacute a eucariotes i procariotes resoldre el problema de lrsquoempaquetament del DNA

bull Nucleosoma arquea tetragravemer + ~80pb DNAbull 2 tipus drsquohistona amb sequumlegravencia i estructura

conservada bull Formen diacutemers perograve no especiacutefics homo i

heterodiacutemers

bull Histones arquees meacutes petites (nomeacutes histone fold)

CLUSTAL W(160) multiple sequence alignment

1A7W --------------------------MELPIAPIGRIIKDAGAERVSDDARI-TLAKILE 1HTA -------------------------MGELPIAPIGRIIKNAGAERVSDDARI-ALAKVLE 1kx5B SGRGKGGKGLGKGGAKRHRKVLRDNIQGITKPAIRRLARRGGVKRISGLIYEETRGVLKV 1A7W EMGRDIASEAIKLARHAGRKTIKAEDIELAVRRFK---------- 1HTA EMGEEIASEAVKLAKHAGRKTIKAEDIELARKMF-----------1kx5B FLENVIRDAVTYTEHA-KRKT--VTAMDVVYALKRQGRTLYGFGG

No Domain1 Domain2 Sc RMS Len1 Len2 Align NFit Eq Secs I S P(m)

Pair 1 1A7W 1HTA 934 059 68 68 67 67 66 0 8485 10000 736e-46 Pair 2 1A7W 1kx5B 567 152 68 102 68 67 65 0 2462 10000 000037

Pair 3 1HTA 1kx5B 574 131 68 102 68 65 64 0 2969 10000 761e-06

ALINIAMENT ESTRUCTURAL

BIBLIOGRAFIALlibresbull Wolfe A Chromatin (Structure amp Function) Academic Press 2a edicioacute (1995)bull Calladine Understanding DNA Acdameic Pressbull Sinden DNA Structure and Function Academic PressArticlesbull Curt A Davey et al Solvent mediated interactions in the structura of the

nucleosome core particle at 19 Aring resolution J Mol Biol 319 p1097-1113 (2002)

bull Luger et al Crystal structure of the nucleosome core particle at 28 Aring resolution Nature 389 p251-260 (1997)

bull Flaus A Et al Mechanisms for nucleosome mobilisation Biopolymers 68 p463-578 (2003)

bull Richmond T et al The structure of DNA in the nucleosome core Nature 423 p145-150 (2003)

bull Protacio RU et al Effects of Histone Tail Domains on the Rate of Transcriptional Elongation throught a Nucleosome Mol Cell Biol Vol 20 n 23 p8866-8878

Websbull httpwwwciencianetVerArticuloHistonaidArticulo=dsfjuhh7hqjeub9z1f58vkbull httpwwwbiosciohio-stateedu~microbioArchaealhistonesbull httpwwwweb-bookscomMoBioFreeCh3D1htmbull httpwwwbmbpsueducoursesbmb4004_9_active_cromatinpd

Bases de dadesbull SCOPbull PDBbull National Human Genome Research Institute (Histone Sequence Database)

Programesbull STAMPbull ClustalWbull HMMERbull Rasmol

1 Sobre lrsquoestructura del nucleosoma digues quines afirmacions soacuten certes

1) Serveix per resoldre el problema de compactacioacute del DNA

2) Les regions exograveniques del DNA acostumen a estar a les zones linker per aixiacute estar meacutes accesibles als factors de transcripcioacute

3) Les histones srsquouneixen al DNA de forma sequumlegravencia no-depenent

4) Eacutes un sistema molt poc dinagravemic per permetre lrsquoestabilitat dels cromosomas metafagravesics

a 123

b 24

c 13

d 4

e 1234

2 Sobre els components del nucleosoma sabem que

a) Les histones del core estan molt ben conservades mentre que la H1 no

b) El DNA srsquoenrotlla formant 176 voltes al voltant de les histones del nucli que correspon a uns 146pb

c) Les dues anteriors

d) LrsquoH1 estabilitza el nucleosoma i organitza el DNA linker

e) Totes les anteriors

3 Sobre les histones digues quina opcioacute eacutes falsa

a) Soacuten proteiumlnes globulars bagravesiques molt riques en Arg i Lys

b) Les histones desacetilades tenen molt baixa afinitat pel DNA i premetran la transcripcioacute gegravenica

c) Trobem dos tipus drsquohistones totes de baix per molecular

d) Apareixen en lrsquoSCOP com a all alpha protein amb dominis histone fold

e) Srsquoorganitzen en un octagravemer format per un tetragravemer 2(H3-H4) i dos diacutemers (H2A-H2B)

4 En relacioacute a les interaccions entre les histones i el DNA digues quinaes de les seguumlents afirmacions eacutessoacuten falsaes

1) La interaccioacute entre les histones i el DNA es sequumlegravencia depenent

2) Les treonines interaccionen mitjanccedilant ponts drsquohidrogen realitzats amb el grup alcohol de la cadena lateral

3) Les interaccions srsquoestableixen principalment entre residus bagravesics de la hegravelix C-terminal el loop L1 i el loop L2 de les histones i els fosfats del DNA

4) Les interaccions srsquoestableixen principalment entre residus bagravesics de la hegravelix N-terminal el loop L1 i el loop L2 de les histones i els fosfats del DNA

a 1 2 i 3

b 1 i 3

c 2 i 4

d 4

e 1 2 3 i 4

5 En lrsquoestabliment de les interaccions Histona-DNA digues quina de les seguumlents afirmacions eacutes CERTA en relacioacute amb el paper de lrsquoaigua

a Lrsquoaigua facilita les interaccions entre les proteiumlnes i el DNA permetent la interaccioacute per ponts drsquohidrogen entre residus de les histones i del DNA quan aquests estan massa allunyats o mal orientats

b Lrsquoestabliment de ponts drsquohidrogen indirectes suposen una disminucioacute de la estabilitat del sistema

c Les molegravecules dlsquoaigua srsquoordenen al voltant del DNA deixant el core del nucleosoma sense solvatar

d 1 i 2 soacuten certes

e Cap de les anteriors eacutes certa

6 Senyala lales afirmacions INCORRECTAES sobre el nucleosoma

a Les histones core i la histona linker comparteixen un mateix domini estructural anomenat histone fold b El tetragravemer central del nucleosoma estagrave format per 2 histones H3 i 2 histones H4

c El domini histone fold estagrave format per 3 hegravelix alfa i 2 loops (L1 i L2)

d Els monogravemers drsquohistona es capiculen per formar els diacutemers gragravecies a interaccions hidrofogravebiques entre les hegravelix alfa i entre els loops de les histones e Les afirmacions a i d soacuten falses

7 Senyala les afirmacions CORRECTES sobre el nucleosoma

1) La sequumlegravencia drsquoaminoagravecids del domini histone fold de les histones H2A H2B H3 i H4 estagrave menys conservada que la seva estructura i plegament

2) El nucleosoma procariota estagrave format per 2 homo o heterodiacutemers i resol el problema de lrsquoempaquetament del DNA

3) Lrsquoorientacioacute de les cadenes laterals dels aminoagravecids de les histones eacutes variable segons la presegravencia o absegravencia del DNA

4) Les histones H1 soacuten les meacutes conservades evolutivament mentre que les H3 soacuten les que ho estan menys

a) 123 b) 13c) 24 d) 4

e) 1234

8 Tria la resposta correcte

1) Les histones presenten alta homologia de sequumlegravencia i per tant destructura

2) Les interaccions directes per formar el tetragravemer sestableixen entre lH3 dun diacutemer H3-H4 i lH3 de lalatre diacutemer H3-H4lsquo

3) Els dos diacutemers H2AH2B no interaccionen entre ells per formar loctagravemer

4) Els cations divalents juguen un paper fonamental ja que se situen a la regioacute C-terminal de les hegravelix alfa estabilitzant-les

a) 1 i 3 b) 2 i 4 c) 12 i 3 d)123 i 4 e)4

PREGUNTES DrsquoASSAIG NUCLEOSOMA

1- Senyala quina importancia teacute lrsquoaigua en el nucleosoma

En el nucleosoma lrsquoaigua es disposa al voltant del DNA i en lrsquoespai entre que hi ha entre el core drsquohistones i el DNA

En el nucleosoma lrsquoaigua juga un paper fonamental en lrsquoestabliment de les interaccions Histona-DNA ja que permet la interaccionar mitjanccedilant ponts drsquohidrogen de residus que es troben massa allunyats (distagravencia gt 28 Å) o que es troben mal orientats (els ponts drsquohidrogen nomeacutes es donen quan els residus estan disposats en linia recta en lrsquoespai admetent variacions de +- 35ordm) Lrsquoefecte principal que faragrave aixograve eacutes que permetragrave que la interaccioacute entre les histones i el DNA sigui sequumlegravencia independent (tot i que aixograve tambeacute es veu afavorit per altres coses) ja que permetragrave que aquesta no depengui dels residus concrets que hi hagi al DNA ni de la seva disposicioacute perquegrave podrem establir interaccions mitjanccedilant una o meacutes molegravecules drsquoaigua per tal drsquointeraccionar amb el DNA

2 Indica quina eacutes lrsquoestructura drsquoun octagravemer i digues quines proteiumlnes interaccionen entre elles per formar-lo

Lrsquooctagravemer estagrave format per dues cogravepies de cada una de les 4 histones core Es formen 2 heterodiacutemers H2A-H2B i dos heterodiacutemers H3-H4 gragravecies a interaccions hidrofogravebiques entre les hegravelix α2 i ponts H entre aa dels loops Les histones dels diacutemers interaccionen de manera capiculadaEls dos diacutemers H3-H4 srsquouneixen fortament als turns centrals del DNA formant el tetragravemer central Els altres dos diacutemers H2A-H2B interaccionen amb el tetragravemer per formar lrsquooctagravemer drsquohistones del nucleosoma El tetragravemer estagrave format per la unioacute dels 2 diacutemers H3-H4 formant una estructura del tipus 4-hegravelix-bundle Les uacuteniques histones que interaccionen directament soacuten H3-H3rsquo (les H4 queden als extrems del tetragravemer) Les interaccions que srsquoestableixen soacuten ponts H i interaccions hidrofogravebiquesLrsquooctagravemer es forma per la unioacute dels dos diacutemers H2A-H2B al tetragravemer Interaccioacute directa entre H4 i H2B mitjanccedilant ponts H i un cluster hidrofogravebic (aquest estagrave format per 3 Tyr que no interaccionen a traveacutes dels seus oxiacutegens sinoacute dels anells) Tambeacute es forma una estructura del tipus 4-hegravelix-bundleA meacutes tambeacute srsquoestableixen interaccions entre els dos diacutemers H2A-H2B

FI DE LA PRESENTACIOacutersquo

• Slide 1
• Slide 2
• CARACTERIacuteSTIQUES DEL NUCLEOSOMA
• El DNA al nucleosoma
• LOCALITZACIOacute DEL NUCLEOSOMA
• ESTRUCTURA DEL NUCLEOSOMA
• Slide 7
• Slide 8
• DINAgraveMICA DEL NUCLEOSOMA
• Slide 10
• Slide 11
• HISTONES
• CLASSIFICACIOacute SCOP
• TIPUS DrsquoHISTONES
• HISTONE FOLD
• 1KX5
• DOMINI HISTONE FOLD
• Slide 18
• Slide 19
• Slide 20
• Slide 21
• Slide 22
• Slide 23
• Slide 24
• INTERACCIONS AL NUCLEOSOMA
• TIPUS DrsquoINTERACCIONS
• TIPUS DrsquoINTERACCIONS
• INTERACCIONS HISTONA-HISTONA
• Slide 29
• Octagravemer drsquohistones (core nucleosomal)
• Slide 31
• Slide 32
• H3 i H4 interaccionen via histone fold formant un heterodiacutemer
• H2A i H2B interaccionen via histone fold formant un heterodiacutemer
• 1 INTERACCIONS HIDROFOgraveBIQUES
• Slide 36
• 3 ALTRES INTERACCIONS SECUNDAgraveRIES
• Per quegrave es formen aquests heterodiacutemers i no uns altres o homodiacutemers
• Slide 39
• Tetragravemer H3-H4H3rsquo-H4rsquo
• Slide 41
• 1 Ponts H entre H3-H3rsquo
• 2 Interaccions hidrofogravebiques entre H3-H3rsquo
• Slide 44
• Slide 45
• Tetragravemer-diacutemer interaccions H4-H2B
• Cluster hidrofogravebic
• Diacutemer-diacutemer interaccions H2A-H2BH2Arsquo
• Slide 49
• INTERACCIOacute AMB IONS
• INTERACCIONS HISTONA-DNA
• Slide 52
• IMPORTAgraveNCIA DE LrsquoAIGUA
• INTERACCIOacute PER PONTS DrsquoH
• Slide 55
• Slide 56
• Slide 57
• Slide 58
• Interaccioacute diacutemer H2AH2B -DNA
• Slide 60
• Slide 61
• Slide 62
• Slide 63
• Slide 64
• Interaccioacute H2B-DNA
• Slide 66
• Slide 67
• Interaccioacute diacutemer H3H4-DNA
• Slide 69
• Slide 70
• Slide 71
• Slide 72
• Slide 73
• Slide 74
• Slide 75
• Slide 76
• Slide 77
• Slide 78
• Slide 79
• Interaccioacute H3-DNA
• Slide 81
• Interaccioacute H4-DNA
• Slide 83
• Slide 84
• Slide 85
• Slide 86
• Slide 87
• Interaccioacute H2A-DNA
• Slide 89
• EVOLUCIOacute DE LES HISTONES
• SUPERPOSICIOacute
• Slide 92
• Slide 93
• Slide 94
• SUPERPOSICIOacute DE LES HISTONES
• Slide 96
• NUCLEOSOMA PROCARIOTA
• ALINIAMENT ESTRUCTURAL
• BIBLIOGRAFIA
• Slide 100
• Slide 102
• Slide 103
• Slide 104
• Slide 105
• Slide 106
• Slide 107
• Slide 108
• Slide 109
• FI DE LA PRESENTACIOacute

INTERACCIOacute AMB IONS

bull Gran importagravencia dels cations divalents

bull Llocs drsquounioacute especiacutefics a ions com el Mg2+ Na+Mn2+ i el Cl-

bull Poden coordinar-se amb molegravecules drsquoaigua

INTERACCIONS HISTONA-DNA

INTERACCIONS HISTONA-DNA

bull Les interaccions histona-DNA es donen en aquelles regions en que el solc menor queda encarat a la part interior (SHL)

bull Impliquen principalmentndash LYS i ARG de les histones ndash Fosfats del DNA

INDEPENDEgraveNCIA DE LA SEQUumlEgraveNCIA DE DNA

bull Els residus implicats en les interaccions formen part majoritagraveriament dels loops L1 i L2 la hegravelix N-terminal i la cua N-termianl de les histones

IMPORTAgraveNCIA DE LrsquoAIGUAHIDRATACIOacute

bull Paper clau en lrsquoestabliment de les interaccions histona-DNA Lrsquoaigua es troba andash Solc menor del DNA (ldquoespines de hidratacioacuterdquo)ndash Grups fosfat del DNAndash Entre histones i DNA ndashdistagravencia lt35Aringndash

bull Serveixen drsquoenllaccedil per formar els ponts drsquohidrogen entre histona i DNA

bull Gran importagravencia en la dinagravemica i estabilitat del nucleosoma Permet interaccioacute sequumlegravencia-independent

INTERACCIOacute PER PONTS DrsquoH

INTERACCIOacute DIRECTEbull 116 ponts drsquohidrogen directes histona-DNA

INTERACCIOacute INDIRECTEbull 121 molegravecules drsquoH2O intervenen en les

interaccions histona-DNAndash 358 interaccions per ponts drsquohidrogen (3 per

molegravecula)bull actuaragrave tant de donador com drsquoacceptor de

ponts drsquohidrogen bull actuaran drsquoaiguumles drsquoassistegravencia o aiguumles

facilitadores

AUGMENT DE LrsquoENTROPIA DEL SISTEMA

Interaccions directes involucrades principalment les ARG i LYS per cagraverrega positiva que presenten

Pont drsquohidrogen establert en una distagravencia de 287Aring

Exemple

Arg36 (H4) + grup fosfat del DNA

Lys122 (H3) grup fosfat DNA

Distagravencia 678Aring

No eacutes possible establir un pont drsquohidrogen directe

SOLUCIOacute H2O

facilitadora

Interaccions indirectes

H2O 2762 facilita la formacioacute del pont drsquohidrogen entre la lisina 122 de la H3 i el grup fosfat del DNA

Per dues molegravecules que hi intervenen (DNA i histona) srsquoalliberen dues molegravecules drsquoaigua

Per alliberar les mateixes dues molegravecules drsquoaigua cal la participacioacute de tres grups (DNA histona i molegravecula drsquoaigua fent de pont)

Interaccioacute diacutemer H2AH2B -DNA

Interaccioacute H2A-DNA

grup NH2 -R- Arg35 (H2A) grup fosfat timina 39

Distagravencia 265Aring

Tipus pont drsquohidrogen (distagravencia ograveptima i orientacioacute en liacutenia recte de lrsquohidrogen del grup NH2 respecte lrsquooxigen del grup fosfat)

COOH

H3N+ C H

CH2

CH2

CH2

NH

C

NH2 NH2

Arginina

+

R

grup NH2 -R- Arg42 (H2A) grup fosfat guanina ndash35

Distagravencia 494AringTipus interaccioacute electrostagravetica

Distagravencia 498AringTipus interaccioacute electrostagravetica

grup fosfat timina 54

grup NH2 -R- Arg77(H2A)

grup NH2 -R- Arg35 (H2A) grup fosfat timina 39

Distagravencia 265Aring

Tipus pont drsquohidrogen (distagravencia ograveptima i orientacioacute en liacutenia recte de lrsquohidrogen del grup NH2 respecte lrsquooxigen del grup fosfat)

COOH

H3N+ C H

CH2

CH2

CH2

NH

C

NH2 NH2

Arginina

+

R

Interaccioacute H2B-DNA

grup NH2 -R- Arg83 (H2B) grup fosfat adenina ndash33

Distagravencia 342AringTipus interaccioacute electrostagravetica

grup OH -R- Thr85 (H2B) grup fosfat guanina ndash34

Distagravencia 300AringTipus pont drsquohidrogen

Treonina

Hidrogen lagravebil del grup alcohol

COOH

H3N+ C H

CH

OH CH3R

Interaccioacute diacutemer H3H4-DNA

Interaccioacute entre N de LYS77 H4 i O2P de A-33

Distagravencia 433Aring

Tipus electroestagravetica

448 Aring

Interaccioacute entre N de LYS115 H3 i O2P de A-33

Distagravencia 507Aring

Tipus electroestagravetica

574 Aring

261 Aring

Interaccioacute entre OH- THR30 H3 i O1P A13 a traveacutes de H2Obull THR - H2O

Distagravencia250 AringTipus pont drsquoH

bull H2O ndash O1P Distagravencia290 AringTipus pont drsquoH

Interaccioacute entre NH3+ de

ARG83 H3 i O1P de G27 Distagravencia 574AringTipus electroestagravetica

Interaccioacute entre OH- THR80 H4 i O1P C28

Distagravencia261Aring

Tipus pont drsquoH25 Aring

29 Aring

275 Aring

420 Aring

278 Aring

Interaccioacute entre NH3+ de

ARG45 H4 i O1P de T7

Distagravencia 510Aring

Tipus electroestagravetica

Interaccioacute OH- de THR118 H3 i O1P de G31

Distagravencia 275Aring

Tipus pont drsquohidrogen

Interaccioacute entre OH- de THR118 H3 NH3

+ ARG45 H4

Distagravencia 278Aring

Tipus pont drsquohidrogen

Interaccioacute entre CH3 de LEU65 H3 i CH3 de T

Distagravencia 414Aring

Tipus hidrofogravebica

414 Aring

Lisina 77 (H4) interaccioacute amb el grup fosfat a una distagravencia de 433Aring

H3-H4DNA

H2A-H2BDNA

Lisina 74 (H2A) tambeacute hauria drsquointeraccionar

Distagravencia 714Aring

No srsquoestableix una interaccioacute aparent

Problema de la literatura O problema de la cristalografia

Hipogravetesi

bull Estudiat en un temps diferent la distagravencia entre la LISINA i el GRUP FOSFAT del DNA permetria la interaccioacute electrostagravetica

Premisa

bull El nucleosoma eacutes un sistema en moviment

bull La cristalografia no ens permet considerar-lo com a tal (ldquofoto estagraveticardquo)

PDB 1P3I Crystallographic Studies Of Nucleosome Core Particles Containing Histone Sin Mutant (resolucioacute 230Aring)

PDB 1P3I

COOH

H3N+ C H

CH2

CH2

CH2

NH3+

Distagravencia 353AringTipus interaccioacute electrostagravetica

R

grup NH3+ Lys1075 grup fosfat adenina 133

Hipogravetesi

bull Estudiat en un temps diferent la distagravencia entre la LISINA i el GRUP FOSFAT del DNA permetria la interaccioacute electrostagravetica

Premisa

bull El nucleosoma eacutes un sistema en moviment

bull La cristalmiddotlografia no ens permet considerar-lo com a tal (ldquofoto estagraveticardquo)

CONCLUSIOacute AL TROBAR UN SEGON PDB A ON SIacute QUE ES MANTEacute LA INTERACCIOacute CONCLUIumlM QUE EacuteS IMPORTANT TAL I COM HAVIacuteEM TROBAT TOT I QUE EN EL NOSTRE MODEL NO HO PUGUEM OBSERVAR

Interaccioacute H3-DNA

Interaccioacute H4-DNA

SHL ndash15

SHL +15

233 Aring

271 Aring

508 Aring

6831 Aring

SHL ndash15

SHL +15

R63 H3 O1P T17J

D24 H4 O1P A-13J

R63 H3

O1P C-14J

D24 H4

O1P T18I

SHL ndash15 SHL +15

Interaccioacute H2B-DNA

Interaccioacute H2A-DNA

Cua C-terminal de H2A

No interaccioacute amb DNA del nucleosoma

Interaccioacute amb H1

Interaccioacute cua N-terminal H2A amb el nucleosoma

Interaccions electroestagravetiques

LYS i ARG amb OP DNA

EVOLUCIOacute DE LES HISTONES

SUPERPOSICIOacuteSTAMP

ClustalW HMMER

STAMP STAMP

LOW SCORES

Alineament STAMP (H4 H2A H2B)

Alinear H3 manualment

STAMP

SUPERPOSICIOacute DE LES HISTONES

H2A At

H2A Dm

H2A Ce

H2A HsH2A Xl

H4 HsH4 Ce

H4 Dm

H4 AtH4 Xl

Mfervidus1

Mfervidus2

H3 CeH3 Hs

H3 XlH3 Dm

H2B At

H2B Hs

H2B Xl

H2B CeH2B Dm

H1 At

H1 CeH1 Dm

H1 Hs

H1 Xl

H5 Ggallus

NUCLEOSOMA PROCARIOTA

bull Mateixa funcioacute a eucariotes i procariotes resoldre el problema de lrsquoempaquetament del DNA

bull Nucleosoma arquea tetragravemer + ~80pb DNAbull 2 tipus drsquohistona amb sequumlegravencia i estructura

conservada bull Formen diacutemers perograve no especiacutefics homo i

heterodiacutemers

bull Histones arquees meacutes petites (nomeacutes histone fold)

CLUSTAL W(160) multiple sequence alignment

1A7W --------------------------MELPIAPIGRIIKDAGAERVSDDARI-TLAKILE 1HTA -------------------------MGELPIAPIGRIIKNAGAERVSDDARI-ALAKVLE 1kx5B SGRGKGGKGLGKGGAKRHRKVLRDNIQGITKPAIRRLARRGGVKRISGLIYEETRGVLKV 1A7W EMGRDIASEAIKLARHAGRKTIKAEDIELAVRRFK---------- 1HTA EMGEEIASEAVKLAKHAGRKTIKAEDIELARKMF-----------1kx5B FLENVIRDAVTYTEHA-KRKT--VTAMDVVYALKRQGRTLYGFGG

No Domain1 Domain2 Sc RMS Len1 Len2 Align NFit Eq Secs I S P(m)

Pair 1 1A7W 1HTA 934 059 68 68 67 67 66 0 8485 10000 736e-46 Pair 2 1A7W 1kx5B 567 152 68 102 68 67 65 0 2462 10000 000037

Pair 3 1HTA 1kx5B 574 131 68 102 68 65 64 0 2969 10000 761e-06

ALINIAMENT ESTRUCTURAL

BIBLIOGRAFIALlibresbull Wolfe A Chromatin (Structure amp Function) Academic Press 2a edicioacute (1995)bull Calladine Understanding DNA Acdameic Pressbull Sinden DNA Structure and Function Academic PressArticlesbull Curt A Davey et al Solvent mediated interactions in the structura of the

nucleosome core particle at 19 Aring resolution J Mol Biol 319 p1097-1113 (2002)

bull Luger et al Crystal structure of the nucleosome core particle at 28 Aring resolution Nature 389 p251-260 (1997)

bull Flaus A Et al Mechanisms for nucleosome mobilisation Biopolymers 68 p463-578 (2003)

bull Richmond T et al The structure of DNA in the nucleosome core Nature 423 p145-150 (2003)

bull Protacio RU et al Effects of Histone Tail Domains on the Rate of Transcriptional Elongation throught a Nucleosome Mol Cell Biol Vol 20 n 23 p8866-8878

Websbull httpwwwciencianetVerArticuloHistonaidArticulo=dsfjuhh7hqjeub9z1f58vkbull httpwwwbiosciohio-stateedu~microbioArchaealhistonesbull httpwwwweb-bookscomMoBioFreeCh3D1htmbull httpwwwbmbpsueducoursesbmb4004_9_active_cromatinpd

Bases de dadesbull SCOPbull PDBbull National Human Genome Research Institute (Histone Sequence Database)

Programesbull STAMPbull ClustalWbull HMMERbull Rasmol

1 Sobre lrsquoestructura del nucleosoma digues quines afirmacions soacuten certes

1) Serveix per resoldre el problema de compactacioacute del DNA

2) Les regions exograveniques del DNA acostumen a estar a les zones linker per aixiacute estar meacutes accesibles als factors de transcripcioacute

3) Les histones srsquouneixen al DNA de forma sequumlegravencia no-depenent

4) Eacutes un sistema molt poc dinagravemic per permetre lrsquoestabilitat dels cromosomas metafagravesics

a 123

b 24

c 13

d 4

e 1234

2 Sobre els components del nucleosoma sabem que

a) Les histones del core estan molt ben conservades mentre que la H1 no

b) El DNA srsquoenrotlla formant 176 voltes al voltant de les histones del nucli que correspon a uns 146pb

c) Les dues anteriors

d) LrsquoH1 estabilitza el nucleosoma i organitza el DNA linker

e) Totes les anteriors

3 Sobre les histones digues quina opcioacute eacutes falsa

a) Soacuten proteiumlnes globulars bagravesiques molt riques en Arg i Lys

b) Les histones desacetilades tenen molt baixa afinitat pel DNA i premetran la transcripcioacute gegravenica

c) Trobem dos tipus drsquohistones totes de baix per molecular

d) Apareixen en lrsquoSCOP com a all alpha protein amb dominis histone fold

e) Srsquoorganitzen en un octagravemer format per un tetragravemer 2(H3-H4) i dos diacutemers (H2A-H2B)

4 En relacioacute a les interaccions entre les histones i el DNA digues quinaes de les seguumlents afirmacions eacutessoacuten falsaes

1) La interaccioacute entre les histones i el DNA es sequumlegravencia depenent

2) Les treonines interaccionen mitjanccedilant ponts drsquohidrogen realitzats amb el grup alcohol de la cadena lateral

3) Les interaccions srsquoestableixen principalment entre residus bagravesics de la hegravelix C-terminal el loop L1 i el loop L2 de les histones i els fosfats del DNA

4) Les interaccions srsquoestableixen principalment entre residus bagravesics de la hegravelix N-terminal el loop L1 i el loop L2 de les histones i els fosfats del DNA

a 1 2 i 3

b 1 i 3

c 2 i 4

d 4

e 1 2 3 i 4

5 En lrsquoestabliment de les interaccions Histona-DNA digues quina de les seguumlents afirmacions eacutes CERTA en relacioacute amb el paper de lrsquoaigua

a Lrsquoaigua facilita les interaccions entre les proteiumlnes i el DNA permetent la interaccioacute per ponts drsquohidrogen entre residus de les histones i del DNA quan aquests estan massa allunyats o mal orientats

b Lrsquoestabliment de ponts drsquohidrogen indirectes suposen una disminucioacute de la estabilitat del sistema

c Les molegravecules dlsquoaigua srsquoordenen al voltant del DNA deixant el core del nucleosoma sense solvatar

d 1 i 2 soacuten certes

e Cap de les anteriors eacutes certa

6 Senyala lales afirmacions INCORRECTAES sobre el nucleosoma

a Les histones core i la histona linker comparteixen un mateix domini estructural anomenat histone fold b El tetragravemer central del nucleosoma estagrave format per 2 histones H3 i 2 histones H4

c El domini histone fold estagrave format per 3 hegravelix alfa i 2 loops (L1 i L2)

d Els monogravemers drsquohistona es capiculen per formar els diacutemers gragravecies a interaccions hidrofogravebiques entre les hegravelix alfa i entre els loops de les histones e Les afirmacions a i d soacuten falses

7 Senyala les afirmacions CORRECTES sobre el nucleosoma

1) La sequumlegravencia drsquoaminoagravecids del domini histone fold de les histones H2A H2B H3 i H4 estagrave menys conservada que la seva estructura i plegament

2) El nucleosoma procariota estagrave format per 2 homo o heterodiacutemers i resol el problema de lrsquoempaquetament del DNA

3) Lrsquoorientacioacute de les cadenes laterals dels aminoagravecids de les histones eacutes variable segons la presegravencia o absegravencia del DNA

4) Les histones H1 soacuten les meacutes conservades evolutivament mentre que les H3 soacuten les que ho estan menys

a) 123 b) 13c) 24 d) 4

e) 1234

8 Tria la resposta correcte

1) Les histones presenten alta homologia de sequumlegravencia i per tant destructura

2) Les interaccions directes per formar el tetragravemer sestableixen entre lH3 dun diacutemer H3-H4 i lH3 de lalatre diacutemer H3-H4lsquo

3) Els dos diacutemers H2AH2B no interaccionen entre ells per formar loctagravemer

4) Els cations divalents juguen un paper fonamental ja que se situen a la regioacute C-terminal de les hegravelix alfa estabilitzant-les

a) 1 i 3 b) 2 i 4 c) 12 i 3 d)123 i 4 e)4

PREGUNTES DrsquoASSAIG NUCLEOSOMA

1- Senyala quina importancia teacute lrsquoaigua en el nucleosoma

En el nucleosoma lrsquoaigua es disposa al voltant del DNA i en lrsquoespai entre que hi ha entre el core drsquohistones i el DNA

En el nucleosoma lrsquoaigua juga un paper fonamental en lrsquoestabliment de les interaccions Histona-DNA ja que permet la interaccionar mitjanccedilant ponts drsquohidrogen de residus que es troben massa allunyats (distagravencia gt 28 Å) o que es troben mal orientats (els ponts drsquohidrogen nomeacutes es donen quan els residus estan disposats en linia recta en lrsquoespai admetent variacions de +- 35ordm) Lrsquoefecte principal que faragrave aixograve eacutes que permetragrave que la interaccioacute entre les histones i el DNA sigui sequumlegravencia independent (tot i que aixograve tambeacute es veu afavorit per altres coses) ja que permetragrave que aquesta no depengui dels residus concrets que hi hagi al DNA ni de la seva disposicioacute perquegrave podrem establir interaccions mitjanccedilant una o meacutes molegravecules drsquoaigua per tal drsquointeraccionar amb el DNA

2 Indica quina eacutes lrsquoestructura drsquoun octagravemer i digues quines proteiumlnes interaccionen entre elles per formar-lo

Lrsquooctagravemer estagrave format per dues cogravepies de cada una de les 4 histones core Es formen 2 heterodiacutemers H2A-H2B i dos heterodiacutemers H3-H4 gragravecies a interaccions hidrofogravebiques entre les hegravelix α2 i ponts H entre aa dels loops Les histones dels diacutemers interaccionen de manera capiculadaEls dos diacutemers H3-H4 srsquouneixen fortament als turns centrals del DNA formant el tetragravemer central Els altres dos diacutemers H2A-H2B interaccionen amb el tetragravemer per formar lrsquooctagravemer drsquohistones del nucleosoma El tetragravemer estagrave format per la unioacute dels 2 diacutemers H3-H4 formant una estructura del tipus 4-hegravelix-bundle Les uacuteniques histones que interaccionen directament soacuten H3-H3rsquo (les H4 queden als extrems del tetragravemer) Les interaccions que srsquoestableixen soacuten ponts H i interaccions hidrofogravebiquesLrsquooctagravemer es forma per la unioacute dels dos diacutemers H2A-H2B al tetragravemer Interaccioacute directa entre H4 i H2B mitjanccedilant ponts H i un cluster hidrofogravebic (aquest estagrave format per 3 Tyr que no interaccionen a traveacutes dels seus oxiacutegens sinoacute dels anells) Tambeacute es forma una estructura del tipus 4-hegravelix-bundleA meacutes tambeacute srsquoestableixen interaccions entre els dos diacutemers H2A-H2B

FI DE LA PRESENTACIOacutersquo

• Slide 1
• Slide 2
• CARACTERIacuteSTIQUES DEL NUCLEOSOMA
• El DNA al nucleosoma
• LOCALITZACIOacute DEL NUCLEOSOMA
• ESTRUCTURA DEL NUCLEOSOMA
• Slide 7
• Slide 8
• DINAgraveMICA DEL NUCLEOSOMA
• Slide 10
• Slide 11
• HISTONES
• CLASSIFICACIOacute SCOP
• TIPUS DrsquoHISTONES
• HISTONE FOLD
• 1KX5
• DOMINI HISTONE FOLD
• Slide 18
• Slide 19
• Slide 20
• Slide 21
• Slide 22
• Slide 23
• Slide 24
• INTERACCIONS AL NUCLEOSOMA
• TIPUS DrsquoINTERACCIONS
• TIPUS DrsquoINTERACCIONS
• INTERACCIONS HISTONA-HISTONA
• Slide 29
• Octagravemer drsquohistones (core nucleosomal)
• Slide 31
• Slide 32
• H3 i H4 interaccionen via histone fold formant un heterodiacutemer
• H2A i H2B interaccionen via histone fold formant un heterodiacutemer
• 1 INTERACCIONS HIDROFOgraveBIQUES
• Slide 36
• 3 ALTRES INTERACCIONS SECUNDAgraveRIES
• Per quegrave es formen aquests heterodiacutemers i no uns altres o homodiacutemers
• Slide 39
• Tetragravemer H3-H4H3rsquo-H4rsquo
• Slide 41
• 1 Ponts H entre H3-H3rsquo
• 2 Interaccions hidrofogravebiques entre H3-H3rsquo
• Slide 44
• Slide 45
• Tetragravemer-diacutemer interaccions H4-H2B
• Cluster hidrofogravebic
• Diacutemer-diacutemer interaccions H2A-H2BH2Arsquo
• Slide 49
• INTERACCIOacute AMB IONS
• INTERACCIONS HISTONA-DNA
• Slide 52
• IMPORTAgraveNCIA DE LrsquoAIGUA
• INTERACCIOacute PER PONTS DrsquoH
• Slide 55
• Slide 56
• Slide 57
• Slide 58
• Interaccioacute diacutemer H2AH2B -DNA
• Slide 60
• Slide 61
• Slide 62
• Slide 63
• Slide 64
• Interaccioacute H2B-DNA
• Slide 66
• Slide 67
• Interaccioacute diacutemer H3H4-DNA
• Slide 69
• Slide 70
• Slide 71
• Slide 72
• Slide 73
• Slide 74
• Slide 75
• Slide 76
• Slide 77
• Slide 78
• Slide 79
• Interaccioacute H3-DNA
• Slide 81
• Interaccioacute H4-DNA
• Slide 83
• Slide 84
• Slide 85
• Slide 86
• Slide 87
• Interaccioacute H2A-DNA
• Slide 89
• EVOLUCIOacute DE LES HISTONES
• SUPERPOSICIOacute
• Slide 92
• Slide 93
• Slide 94
• SUPERPOSICIOacute DE LES HISTONES
• Slide 96
• NUCLEOSOMA PROCARIOTA
• ALINIAMENT ESTRUCTURAL
• BIBLIOGRAFIA
• Slide 100
• Slide 102
• Slide 103
• Slide 104
• Slide 105
• Slide 106
• Slide 107
• Slide 108
• Slide 109
• FI DE LA PRESENTACIOacute

INTERACCIONS HISTONA-DNA

INTERACCIONS HISTONA-DNA

bull Les interaccions histona-DNA es donen en aquelles regions en que el solc menor queda encarat a la part interior (SHL)

bull Impliquen principalmentndash LYS i ARG de les histones ndash Fosfats del DNA

INDEPENDEgraveNCIA DE LA SEQUumlEgraveNCIA DE DNA

bull Els residus implicats en les interaccions formen part majoritagraveriament dels loops L1 i L2 la hegravelix N-terminal i la cua N-termianl de les histones

IMPORTAgraveNCIA DE LrsquoAIGUAHIDRATACIOacute

bull Paper clau en lrsquoestabliment de les interaccions histona-DNA Lrsquoaigua es troba andash Solc menor del DNA (ldquoespines de hidratacioacuterdquo)ndash Grups fosfat del DNAndash Entre histones i DNA ndashdistagravencia lt35Aringndash

bull Serveixen drsquoenllaccedil per formar els ponts drsquohidrogen entre histona i DNA

bull Gran importagravencia en la dinagravemica i estabilitat del nucleosoma Permet interaccioacute sequumlegravencia-independent

INTERACCIOacute PER PONTS DrsquoH

INTERACCIOacute DIRECTEbull 116 ponts drsquohidrogen directes histona-DNA

INTERACCIOacute INDIRECTEbull 121 molegravecules drsquoH2O intervenen en les

interaccions histona-DNAndash 358 interaccions per ponts drsquohidrogen (3 per

molegravecula)bull actuaragrave tant de donador com drsquoacceptor de

ponts drsquohidrogen bull actuaran drsquoaiguumles drsquoassistegravencia o aiguumles

facilitadores

AUGMENT DE LrsquoENTROPIA DEL SISTEMA

Interaccions directes involucrades principalment les ARG i LYS per cagraverrega positiva que presenten

Pont drsquohidrogen establert en una distagravencia de 287Aring

Exemple

Arg36 (H4) + grup fosfat del DNA

Lys122 (H3) grup fosfat DNA

Distagravencia 678Aring

No eacutes possible establir un pont drsquohidrogen directe

SOLUCIOacute H2O

facilitadora

Interaccions indirectes

H2O 2762 facilita la formacioacute del pont drsquohidrogen entre la lisina 122 de la H3 i el grup fosfat del DNA

Per dues molegravecules que hi intervenen (DNA i histona) srsquoalliberen dues molegravecules drsquoaigua

Per alliberar les mateixes dues molegravecules drsquoaigua cal la participacioacute de tres grups (DNA histona i molegravecula drsquoaigua fent de pont)

Interaccioacute diacutemer H2AH2B -DNA

Interaccioacute H2A-DNA

grup NH2 -R- Arg35 (H2A) grup fosfat timina 39

Distagravencia 265Aring

Tipus pont drsquohidrogen (distagravencia ograveptima i orientacioacute en liacutenia recte de lrsquohidrogen del grup NH2 respecte lrsquooxigen del grup fosfat)

COOH

H3N+ C H

CH2

CH2

CH2

NH

C

NH2 NH2

Arginina

+

R

grup NH2 -R- Arg42 (H2A) grup fosfat guanina ndash35

Distagravencia 494AringTipus interaccioacute electrostagravetica

Distagravencia 498AringTipus interaccioacute electrostagravetica

grup fosfat timina 54

grup NH2 -R- Arg77(H2A)

grup NH2 -R- Arg35 (H2A) grup fosfat timina 39

Distagravencia 265Aring

Tipus pont drsquohidrogen (distagravencia ograveptima i orientacioacute en liacutenia recte de lrsquohidrogen del grup NH2 respecte lrsquooxigen del grup fosfat)

COOH

H3N+ C H

CH2

CH2

CH2

NH

C

NH2 NH2

Arginina

+

R

Interaccioacute H2B-DNA

grup NH2 -R- Arg83 (H2B) grup fosfat adenina ndash33

Distagravencia 342AringTipus interaccioacute electrostagravetica

grup OH -R- Thr85 (H2B) grup fosfat guanina ndash34

Distagravencia 300AringTipus pont drsquohidrogen

Treonina

Hidrogen lagravebil del grup alcohol

COOH

H3N+ C H

CH

OH CH3R

Interaccioacute diacutemer H3H4-DNA

Interaccioacute entre N de LYS77 H4 i O2P de A-33

Distagravencia 433Aring

Tipus electroestagravetica

448 Aring

Interaccioacute entre N de LYS115 H3 i O2P de A-33

Distagravencia 507Aring

Tipus electroestagravetica

574 Aring

261 Aring

Interaccioacute entre OH- THR30 H3 i O1P A13 a traveacutes de H2Obull THR - H2O

Distagravencia250 AringTipus pont drsquoH

bull H2O ndash O1P Distagravencia290 AringTipus pont drsquoH

Interaccioacute entre NH3+ de

ARG83 H3 i O1P de G27 Distagravencia 574AringTipus electroestagravetica

Interaccioacute entre OH- THR80 H4 i O1P C28

Distagravencia261Aring

Tipus pont drsquoH25 Aring

29 Aring

275 Aring

420 Aring

278 Aring

Interaccioacute entre NH3+ de

ARG45 H4 i O1P de T7

Distagravencia 510Aring

Tipus electroestagravetica

Interaccioacute OH- de THR118 H3 i O1P de G31

Distagravencia 275Aring

Tipus pont drsquohidrogen

Interaccioacute entre OH- de THR118 H3 NH3

+ ARG45 H4

Distagravencia 278Aring

Tipus pont drsquohidrogen

Interaccioacute entre CH3 de LEU65 H3 i CH3 de T

Distagravencia 414Aring

Tipus hidrofogravebica

414 Aring

Lisina 77 (H4) interaccioacute amb el grup fosfat a una distagravencia de 433Aring

H3-H4DNA

H2A-H2BDNA

Lisina 74 (H2A) tambeacute hauria drsquointeraccionar

Distagravencia 714Aring

No srsquoestableix una interaccioacute aparent

Problema de la literatura O problema de la cristalografia

Hipogravetesi

bull Estudiat en un temps diferent la distagravencia entre la LISINA i el GRUP FOSFAT del DNA permetria la interaccioacute electrostagravetica

Premisa

bull El nucleosoma eacutes un sistema en moviment

bull La cristalografia no ens permet considerar-lo com a tal (ldquofoto estagraveticardquo)

PDB 1P3I Crystallographic Studies Of Nucleosome Core Particles Containing Histone Sin Mutant (resolucioacute 230Aring)

PDB 1P3I

COOH

H3N+ C H

CH2

CH2

CH2

NH3+

Distagravencia 353AringTipus interaccioacute electrostagravetica

R

grup NH3+ Lys1075 grup fosfat adenina 133

Hipogravetesi

bull Estudiat en un temps diferent la distagravencia entre la LISINA i el GRUP FOSFAT del DNA permetria la interaccioacute electrostagravetica

Premisa

bull El nucleosoma eacutes un sistema en moviment

bull La cristalmiddotlografia no ens permet considerar-lo com a tal (ldquofoto estagraveticardquo)

CONCLUSIOacute AL TROBAR UN SEGON PDB A ON SIacute QUE ES MANTEacute LA INTERACCIOacute CONCLUIumlM QUE EacuteS IMPORTANT TAL I COM HAVIacuteEM TROBAT TOT I QUE EN EL NOSTRE MODEL NO HO PUGUEM OBSERVAR

Interaccioacute H3-DNA

Interaccioacute H4-DNA

SHL ndash15

SHL +15

233 Aring

271 Aring

508 Aring

6831 Aring

SHL ndash15

SHL +15

R63 H3 O1P T17J

D24 H4 O1P A-13J

R63 H3

O1P C-14J

D24 H4

O1P T18I

SHL ndash15 SHL +15

Interaccioacute H2B-DNA

Interaccioacute H2A-DNA

Cua C-terminal de H2A

No interaccioacute amb DNA del nucleosoma

Interaccioacute amb H1

Interaccioacute cua N-terminal H2A amb el nucleosoma

Interaccions electroestagravetiques

LYS i ARG amb OP DNA

EVOLUCIOacute DE LES HISTONES

SUPERPOSICIOacuteSTAMP

ClustalW HMMER

STAMP STAMP

LOW SCORES

Alineament STAMP (H4 H2A H2B)

Alinear H3 manualment

STAMP

SUPERPOSICIOacute DE LES HISTONES

H2A At

H2A Dm

H2A Ce

H2A HsH2A Xl

H4 HsH4 Ce

H4 Dm

H4 AtH4 Xl

Mfervidus1

Mfervidus2

H3 CeH3 Hs

H3 XlH3 Dm

H2B At

H2B Hs

H2B Xl

H2B CeH2B Dm

H1 At

H1 CeH1 Dm

H1 Hs

H1 Xl

H5 Ggallus

NUCLEOSOMA PROCARIOTA

bull Mateixa funcioacute a eucariotes i procariotes resoldre el problema de lrsquoempaquetament del DNA

bull Nucleosoma arquea tetragravemer + ~80pb DNAbull 2 tipus drsquohistona amb sequumlegravencia i estructura

conservada bull Formen diacutemers perograve no especiacutefics homo i

heterodiacutemers

bull Histones arquees meacutes petites (nomeacutes histone fold)

CLUSTAL W(160) multiple sequence alignment

1A7W --------------------------MELPIAPIGRIIKDAGAERVSDDARI-TLAKILE 1HTA -------------------------MGELPIAPIGRIIKNAGAERVSDDARI-ALAKVLE 1kx5B SGRGKGGKGLGKGGAKRHRKVLRDNIQGITKPAIRRLARRGGVKRISGLIYEETRGVLKV 1A7W EMGRDIASEAIKLARHAGRKTIKAEDIELAVRRFK---------- 1HTA EMGEEIASEAVKLAKHAGRKTIKAEDIELARKMF-----------1kx5B FLENVIRDAVTYTEHA-KRKT--VTAMDVVYALKRQGRTLYGFGG

No Domain1 Domain2 Sc RMS Len1 Len2 Align NFit Eq Secs I S P(m)

Pair 1 1A7W 1HTA 934 059 68 68 67 67 66 0 8485 10000 736e-46 Pair 2 1A7W 1kx5B 567 152 68 102 68 67 65 0 2462 10000 000037

Pair 3 1HTA 1kx5B 574 131 68 102 68 65 64 0 2969 10000 761e-06

ALINIAMENT ESTRUCTURAL

BIBLIOGRAFIALlibresbull Wolfe A Chromatin (Structure amp Function) Academic Press 2a edicioacute (1995)bull Calladine Understanding DNA Acdameic Pressbull Sinden DNA Structure and Function Academic PressArticlesbull Curt A Davey et al Solvent mediated interactions in the structura of the

nucleosome core particle at 19 Aring resolution J Mol Biol 319 p1097-1113 (2002)

bull Luger et al Crystal structure of the nucleosome core particle at 28 Aring resolution Nature 389 p251-260 (1997)

bull Flaus A Et al Mechanisms for nucleosome mobilisation Biopolymers 68 p463-578 (2003)

bull Richmond T et al The structure of DNA in the nucleosome core Nature 423 p145-150 (2003)

bull Protacio RU et al Effects of Histone Tail Domains on the Rate of Transcriptional Elongation throught a Nucleosome Mol Cell Biol Vol 20 n 23 p8866-8878

Websbull httpwwwciencianetVerArticuloHistonaidArticulo=dsfjuhh7hqjeub9z1f58vkbull httpwwwbiosciohio-stateedu~microbioArchaealhistonesbull httpwwwweb-bookscomMoBioFreeCh3D1htmbull httpwwwbmbpsueducoursesbmb4004_9_active_cromatinpd

Bases de dadesbull SCOPbull PDBbull National Human Genome Research Institute (Histone Sequence Database)

Programesbull STAMPbull ClustalWbull HMMERbull Rasmol

1 Sobre lrsquoestructura del nucleosoma digues quines afirmacions soacuten certes

1) Serveix per resoldre el problema de compactacioacute del DNA

2) Les regions exograveniques del DNA acostumen a estar a les zones linker per aixiacute estar meacutes accesibles als factors de transcripcioacute

3) Les histones srsquouneixen al DNA de forma sequumlegravencia no-depenent

4) Eacutes un sistema molt poc dinagravemic per permetre lrsquoestabilitat dels cromosomas metafagravesics

a 123

b 24

c 13

d 4

e 1234

2 Sobre els components del nucleosoma sabem que

a) Les histones del core estan molt ben conservades mentre que la H1 no

b) El DNA srsquoenrotlla formant 176 voltes al voltant de les histones del nucli que correspon a uns 146pb

c) Les dues anteriors

d) LrsquoH1 estabilitza el nucleosoma i organitza el DNA linker

e) Totes les anteriors

3 Sobre les histones digues quina opcioacute eacutes falsa

a) Soacuten proteiumlnes globulars bagravesiques molt riques en Arg i Lys

b) Les histones desacetilades tenen molt baixa afinitat pel DNA i premetran la transcripcioacute gegravenica

c) Trobem dos tipus drsquohistones totes de baix per molecular

d) Apareixen en lrsquoSCOP com a all alpha protein amb dominis histone fold

e) Srsquoorganitzen en un octagravemer format per un tetragravemer 2(H3-H4) i dos diacutemers (H2A-H2B)

4 En relacioacute a les interaccions entre les histones i el DNA digues quinaes de les seguumlents afirmacions eacutessoacuten falsaes

1) La interaccioacute entre les histones i el DNA es sequumlegravencia depenent

2) Les treonines interaccionen mitjanccedilant ponts drsquohidrogen realitzats amb el grup alcohol de la cadena lateral

3) Les interaccions srsquoestableixen principalment entre residus bagravesics de la hegravelix C-terminal el loop L1 i el loop L2 de les histones i els fosfats del DNA

4) Les interaccions srsquoestableixen principalment entre residus bagravesics de la hegravelix N-terminal el loop L1 i el loop L2 de les histones i els fosfats del DNA

a 1 2 i 3

b 1 i 3

c 2 i 4

d 4

e 1 2 3 i 4

5 En lrsquoestabliment de les interaccions Histona-DNA digues quina de les seguumlents afirmacions eacutes CERTA en relacioacute amb el paper de lrsquoaigua

a Lrsquoaigua facilita les interaccions entre les proteiumlnes i el DNA permetent la interaccioacute per ponts drsquohidrogen entre residus de les histones i del DNA quan aquests estan massa allunyats o mal orientats

b Lrsquoestabliment de ponts drsquohidrogen indirectes suposen una disminucioacute de la estabilitat del sistema

c Les molegravecules dlsquoaigua srsquoordenen al voltant del DNA deixant el core del nucleosoma sense solvatar

d 1 i 2 soacuten certes

e Cap de les anteriors eacutes certa

6 Senyala lales afirmacions INCORRECTAES sobre el nucleosoma

a Les histones core i la histona linker comparteixen un mateix domini estructural anomenat histone fold b El tetragravemer central del nucleosoma estagrave format per 2 histones H3 i 2 histones H4

c El domini histone fold estagrave format per 3 hegravelix alfa i 2 loops (L1 i L2)

d Els monogravemers drsquohistona es capiculen per formar els diacutemers gragravecies a interaccions hidrofogravebiques entre les hegravelix alfa i entre els loops de les histones e Les afirmacions a i d soacuten falses

7 Senyala les afirmacions CORRECTES sobre el nucleosoma

1) La sequumlegravencia drsquoaminoagravecids del domini histone fold de les histones H2A H2B H3 i H4 estagrave menys conservada que la seva estructura i plegament

2) El nucleosoma procariota estagrave format per 2 homo o heterodiacutemers i resol el problema de lrsquoempaquetament del DNA

3) Lrsquoorientacioacute de les cadenes laterals dels aminoagravecids de les histones eacutes variable segons la presegravencia o absegravencia del DNA

4) Les histones H1 soacuten les meacutes conservades evolutivament mentre que les H3 soacuten les que ho estan menys

a) 123 b) 13c) 24 d) 4

e) 1234

8 Tria la resposta correcte

1) Les histones presenten alta homologia de sequumlegravencia i per tant destructura

2) Les interaccions directes per formar el tetragravemer sestableixen entre lH3 dun diacutemer H3-H4 i lH3 de lalatre diacutemer H3-H4lsquo

3) Els dos diacutemers H2AH2B no interaccionen entre ells per formar loctagravemer

4) Els cations divalents juguen un paper fonamental ja que se situen a la regioacute C-terminal de les hegravelix alfa estabilitzant-les

a) 1 i 3 b) 2 i 4 c) 12 i 3 d)123 i 4 e)4

PREGUNTES DrsquoASSAIG NUCLEOSOMA

1- Senyala quina importancia teacute lrsquoaigua en el nucleosoma

En el nucleosoma lrsquoaigua es disposa al voltant del DNA i en lrsquoespai entre que hi ha entre el core drsquohistones i el DNA

En el nucleosoma lrsquoaigua juga un paper fonamental en lrsquoestabliment de les interaccions Histona-DNA ja que permet la interaccionar mitjanccedilant ponts drsquohidrogen de residus que es troben massa allunyats (distagravencia gt 28 Å) o que es troben mal orientats (els ponts drsquohidrogen nomeacutes es donen quan els residus estan disposats en linia recta en lrsquoespai admetent variacions de +- 35ordm) Lrsquoefecte principal que faragrave aixograve eacutes que permetragrave que la interaccioacute entre les histones i el DNA sigui sequumlegravencia independent (tot i que aixograve tambeacute es veu afavorit per altres coses) ja que permetragrave que aquesta no depengui dels residus concrets que hi hagi al DNA ni de la seva disposicioacute perquegrave podrem establir interaccions mitjanccedilant una o meacutes molegravecules drsquoaigua per tal drsquointeraccionar amb el DNA

2 Indica quina eacutes lrsquoestructura drsquoun octagravemer i digues quines proteiumlnes interaccionen entre elles per formar-lo

Lrsquooctagravemer estagrave format per dues cogravepies de cada una de les 4 histones core Es formen 2 heterodiacutemers H2A-H2B i dos heterodiacutemers H3-H4 gragravecies a interaccions hidrofogravebiques entre les hegravelix α2 i ponts H entre aa dels loops Les histones dels diacutemers interaccionen de manera capiculadaEls dos diacutemers H3-H4 srsquouneixen fortament als turns centrals del DNA formant el tetragravemer central Els altres dos diacutemers H2A-H2B interaccionen amb el tetragravemer per formar lrsquooctagravemer drsquohistones del nucleosoma El tetragravemer estagrave format per la unioacute dels 2 diacutemers H3-H4 formant una estructura del tipus 4-hegravelix-bundle Les uacuteniques histones que interaccionen directament soacuten H3-H3rsquo (les H4 queden als extrems del tetragravemer) Les interaccions que srsquoestableixen soacuten ponts H i interaccions hidrofogravebiquesLrsquooctagravemer es forma per la unioacute dels dos diacutemers H2A-H2B al tetragravemer Interaccioacute directa entre H4 i H2B mitjanccedilant ponts H i un cluster hidrofogravebic (aquest estagrave format per 3 Tyr que no interaccionen a traveacutes dels seus oxiacutegens sinoacute dels anells) Tambeacute es forma una estructura del tipus 4-hegravelix-bundleA meacutes tambeacute srsquoestableixen interaccions entre els dos diacutemers H2A-H2B

FI DE LA PRESENTACIOacutersquo

• Slide 1
• Slide 2
• CARACTERIacuteSTIQUES DEL NUCLEOSOMA
• El DNA al nucleosoma
• LOCALITZACIOacute DEL NUCLEOSOMA
• ESTRUCTURA DEL NUCLEOSOMA
• Slide 7
• Slide 8
• DINAgraveMICA DEL NUCLEOSOMA
• Slide 10
• Slide 11
• HISTONES
• CLASSIFICACIOacute SCOP
• TIPUS DrsquoHISTONES
• HISTONE FOLD
• 1KX5
• DOMINI HISTONE FOLD
• Slide 18
• Slide 19
• Slide 20
• Slide 21
• Slide 22
• Slide 23
• Slide 24
• INTERACCIONS AL NUCLEOSOMA
• TIPUS DrsquoINTERACCIONS
• TIPUS DrsquoINTERACCIONS
• INTERACCIONS HISTONA-HISTONA
• Slide 29
• Octagravemer drsquohistones (core nucleosomal)
• Slide 31
• Slide 32
• H3 i H4 interaccionen via histone fold formant un heterodiacutemer
• H2A i H2B interaccionen via histone fold formant un heterodiacutemer
• 1 INTERACCIONS HIDROFOgraveBIQUES
• Slide 36
• 3 ALTRES INTERACCIONS SECUNDAgraveRIES
• Per quegrave es formen aquests heterodiacutemers i no uns altres o homodiacutemers
• Slide 39
• Tetragravemer H3-H4H3rsquo-H4rsquo
• Slide 41
• 1 Ponts H entre H3-H3rsquo
• 2 Interaccions hidrofogravebiques entre H3-H3rsquo
• Slide 44
• Slide 45
• Tetragravemer-diacutemer interaccions H4-H2B
• Cluster hidrofogravebic
• Diacutemer-diacutemer interaccions H2A-H2BH2Arsquo
• Slide 49
• INTERACCIOacute AMB IONS
• INTERACCIONS HISTONA-DNA
• Slide 52
• IMPORTAgraveNCIA DE LrsquoAIGUA
• INTERACCIOacute PER PONTS DrsquoH
• Slide 55
• Slide 56
• Slide 57
• Slide 58
• Interaccioacute diacutemer H2AH2B -DNA
• Slide 60
• Slide 61
• Slide 62
• Slide 63
• Slide 64
• Interaccioacute H2B-DNA
• Slide 66
• Slide 67
• Interaccioacute diacutemer H3H4-DNA
• Slide 69
• Slide 70
• Slide 71
• Slide 72
• Slide 73
• Slide 74
• Slide 75
• Slide 76
• Slide 77
• Slide 78
• Slide 79
• Interaccioacute H3-DNA
• Slide 81
• Interaccioacute H4-DNA
• Slide 83
• Slide 84
• Slide 85
• Slide 86
• Slide 87
• Interaccioacute H2A-DNA
• Slide 89
• EVOLUCIOacute DE LES HISTONES
• SUPERPOSICIOacute
• Slide 92
• Slide 93
• Slide 94
• SUPERPOSICIOacute DE LES HISTONES
• Slide 96
• NUCLEOSOMA PROCARIOTA
• ALINIAMENT ESTRUCTURAL
• BIBLIOGRAFIA
• Slide 100
• Slide 102
• Slide 103
• Slide 104
• Slide 105
• Slide 106
• Slide 107
• Slide 108
• Slide 109
• FI DE LA PRESENTACIOacute

INTERACCIONS HISTONA-DNA

bull Les interaccions histona-DNA es donen en aquelles regions en que el solc menor queda encarat a la part interior (SHL)

bull Impliquen principalmentndash LYS i ARG de les histones ndash Fosfats del DNA

INDEPENDEgraveNCIA DE LA SEQUumlEgraveNCIA DE DNA

bull Els residus implicats en les interaccions formen part majoritagraveriament dels loops L1 i L2 la hegravelix N-terminal i la cua N-termianl de les histones

IMPORTAgraveNCIA DE LrsquoAIGUAHIDRATACIOacute

bull Paper clau en lrsquoestabliment de les interaccions histona-DNA Lrsquoaigua es troba andash Solc menor del DNA (ldquoespines de hidratacioacuterdquo)ndash Grups fosfat del DNAndash Entre histones i DNA ndashdistagravencia lt35Aringndash

bull Serveixen drsquoenllaccedil per formar els ponts drsquohidrogen entre histona i DNA

bull Gran importagravencia en la dinagravemica i estabilitat del nucleosoma Permet interaccioacute sequumlegravencia-independent

INTERACCIOacute PER PONTS DrsquoH

INTERACCIOacute DIRECTEbull 116 ponts drsquohidrogen directes histona-DNA

INTERACCIOacute INDIRECTEbull 121 molegravecules drsquoH2O intervenen en les

interaccions histona-DNAndash 358 interaccions per ponts drsquohidrogen (3 per

molegravecula)bull actuaragrave tant de donador com drsquoacceptor de

ponts drsquohidrogen bull actuaran drsquoaiguumles drsquoassistegravencia o aiguumles

facilitadores

AUGMENT DE LrsquoENTROPIA DEL SISTEMA

Interaccions directes involucrades principalment les ARG i LYS per cagraverrega positiva que presenten

Pont drsquohidrogen establert en una distagravencia de 287Aring

Exemple

Arg36 (H4) + grup fosfat del DNA

Lys122 (H3) grup fosfat DNA

Distagravencia 678Aring

No eacutes possible establir un pont drsquohidrogen directe

SOLUCIOacute H2O

facilitadora

Interaccions indirectes

H2O 2762 facilita la formacioacute del pont drsquohidrogen entre la lisina 122 de la H3 i el grup fosfat del DNA

Per dues molegravecules que hi intervenen (DNA i histona) srsquoalliberen dues molegravecules drsquoaigua

Per alliberar les mateixes dues molegravecules drsquoaigua cal la participacioacute de tres grups (DNA histona i molegravecula drsquoaigua fent de pont)

Interaccioacute diacutemer H2AH2B -DNA

Interaccioacute H2A-DNA

grup NH2 -R- Arg35 (H2A) grup fosfat timina 39

Distagravencia 265Aring

Tipus pont drsquohidrogen (distagravencia ograveptima i orientacioacute en liacutenia recte de lrsquohidrogen del grup NH2 respecte lrsquooxigen del grup fosfat)

COOH

H3N+ C H

CH2

CH2

CH2

NH

C

NH2 NH2

Arginina

+

R

grup NH2 -R- Arg42 (H2A) grup fosfat guanina ndash35

Distagravencia 494AringTipus interaccioacute electrostagravetica

Distagravencia 498AringTipus interaccioacute electrostagravetica

grup fosfat timina 54

grup NH2 -R- Arg77(H2A)

grup NH2 -R- Arg35 (H2A) grup fosfat timina 39

Distagravencia 265Aring

Tipus pont drsquohidrogen (distagravencia ograveptima i orientacioacute en liacutenia recte de lrsquohidrogen del grup NH2 respecte lrsquooxigen del grup fosfat)

COOH

H3N+ C H

CH2

CH2

CH2

NH

C

NH2 NH2

Arginina

+

R

Interaccioacute H2B-DNA

grup NH2 -R- Arg83 (H2B) grup fosfat adenina ndash33

Distagravencia 342AringTipus interaccioacute electrostagravetica

grup OH -R- Thr85 (H2B) grup fosfat guanina ndash34

Distagravencia 300AringTipus pont drsquohidrogen

Treonina

Hidrogen lagravebil del grup alcohol

COOH

H3N+ C H

CH

OH CH3R

Interaccioacute diacutemer H3H4-DNA

Interaccioacute entre N de LYS77 H4 i O2P de A-33

Distagravencia 433Aring

Tipus electroestagravetica

448 Aring

Interaccioacute entre N de LYS115 H3 i O2P de A-33

Distagravencia 507Aring

Tipus electroestagravetica

574 Aring

261 Aring

Interaccioacute entre OH- THR30 H3 i O1P A13 a traveacutes de H2Obull THR - H2O

Distagravencia250 AringTipus pont drsquoH

bull H2O ndash O1P Distagravencia290 AringTipus pont drsquoH

Interaccioacute entre NH3+ de

ARG83 H3 i O1P de G27 Distagravencia 574AringTipus electroestagravetica

Interaccioacute entre OH- THR80 H4 i O1P C28

Distagravencia261Aring

Tipus pont drsquoH25 Aring

29 Aring

275 Aring

420 Aring

278 Aring

Interaccioacute entre NH3+ de

ARG45 H4 i O1P de T7

Distagravencia 510Aring

Tipus electroestagravetica

Interaccioacute OH- de THR118 H3 i O1P de G31

Distagravencia 275Aring

Tipus pont drsquohidrogen

Interaccioacute entre OH- de THR118 H3 NH3

+ ARG45 H4

Distagravencia 278Aring

Tipus pont drsquohidrogen

Interaccioacute entre CH3 de LEU65 H3 i CH3 de T

Distagravencia 414Aring

Tipus hidrofogravebica

414 Aring

Lisina 77 (H4) interaccioacute amb el grup fosfat a una distagravencia de 433Aring

H3-H4DNA

H2A-H2BDNA

Lisina 74 (H2A) tambeacute hauria drsquointeraccionar

Distagravencia 714Aring

No srsquoestableix una interaccioacute aparent

Problema de la literatura O problema de la cristalografia

Hipogravetesi

bull Estudiat en un temps diferent la distagravencia entre la LISINA i el GRUP FOSFAT del DNA permetria la interaccioacute electrostagravetica

Premisa

bull El nucleosoma eacutes un sistema en moviment

bull La cristalografia no ens permet considerar-lo com a tal (ldquofoto estagraveticardquo)

PDB 1P3I Crystallographic Studies Of Nucleosome Core Particles Containing Histone Sin Mutant (resolucioacute 230Aring)

PDB 1P3I

COOH

H3N+ C H

CH2

CH2

CH2

NH3+

Distagravencia 353AringTipus interaccioacute electrostagravetica

R

grup NH3+ Lys1075 grup fosfat adenina 133

Hipogravetesi

bull Estudiat en un temps diferent la distagravencia entre la LISINA i el GRUP FOSFAT del DNA permetria la interaccioacute electrostagravetica

Premisa

bull El nucleosoma eacutes un sistema en moviment

bull La cristalmiddotlografia no ens permet considerar-lo com a tal (ldquofoto estagraveticardquo)

CONCLUSIOacute AL TROBAR UN SEGON PDB A ON SIacute QUE ES MANTEacute LA INTERACCIOacute CONCLUIumlM QUE EacuteS IMPORTANT TAL I COM HAVIacuteEM TROBAT TOT I QUE EN EL NOSTRE MODEL NO HO PUGUEM OBSERVAR

Interaccioacute H3-DNA

Interaccioacute H4-DNA

SHL ndash15

SHL +15

233 Aring

271 Aring

508 Aring

6831 Aring

SHL ndash15

SHL +15

R63 H3 O1P T17J

D24 H4 O1P A-13J

R63 H3

O1P C-14J

D24 H4

O1P T18I

SHL ndash15 SHL +15

Interaccioacute H2B-DNA

Interaccioacute H2A-DNA

Cua C-terminal de H2A

No interaccioacute amb DNA del nucleosoma

Interaccioacute amb H1

Interaccioacute cua N-terminal H2A amb el nucleosoma

Interaccions electroestagravetiques

LYS i ARG amb OP DNA

EVOLUCIOacute DE LES HISTONES

SUPERPOSICIOacuteSTAMP

ClustalW HMMER

STAMP STAMP

LOW SCORES

Alineament STAMP (H4 H2A H2B)

Alinear H3 manualment

STAMP

SUPERPOSICIOacute DE LES HISTONES

H2A At

H2A Dm

H2A Ce

H2A HsH2A Xl

H4 HsH4 Ce

H4 Dm

H4 AtH4 Xl

Mfervidus1

Mfervidus2

H3 CeH3 Hs

H3 XlH3 Dm

H2B At

H2B Hs

H2B Xl

H2B CeH2B Dm

H1 At

H1 CeH1 Dm

H1 Hs

H1 Xl

H5 Ggallus

NUCLEOSOMA PROCARIOTA

bull Mateixa funcioacute a eucariotes i procariotes resoldre el problema de lrsquoempaquetament del DNA

bull Nucleosoma arquea tetragravemer + ~80pb DNAbull 2 tipus drsquohistona amb sequumlegravencia i estructura

conservada bull Formen diacutemers perograve no especiacutefics homo i

heterodiacutemers

bull Histones arquees meacutes petites (nomeacutes histone fold)

CLUSTAL W(160) multiple sequence alignment

1A7W --------------------------MELPIAPIGRIIKDAGAERVSDDARI-TLAKILE 1HTA -------------------------MGELPIAPIGRIIKNAGAERVSDDARI-ALAKVLE 1kx5B SGRGKGGKGLGKGGAKRHRKVLRDNIQGITKPAIRRLARRGGVKRISGLIYEETRGVLKV 1A7W EMGRDIASEAIKLARHAGRKTIKAEDIELAVRRFK---------- 1HTA EMGEEIASEAVKLAKHAGRKTIKAEDIELARKMF-----------1kx5B FLENVIRDAVTYTEHA-KRKT--VTAMDVVYALKRQGRTLYGFGG

No Domain1 Domain2 Sc RMS Len1 Len2 Align NFit Eq Secs I S P(m)

Pair 1 1A7W 1HTA 934 059 68 68 67 67 66 0 8485 10000 736e-46 Pair 2 1A7W 1kx5B 567 152 68 102 68 67 65 0 2462 10000 000037

Pair 3 1HTA 1kx5B 574 131 68 102 68 65 64 0 2969 10000 761e-06

ALINIAMENT ESTRUCTURAL

BIBLIOGRAFIALlibresbull Wolfe A Chromatin (Structure amp Function) Academic Press 2a edicioacute (1995)bull Calladine Understanding DNA Acdameic Pressbull Sinden DNA Structure and Function Academic PressArticlesbull Curt A Davey et al Solvent mediated interactions in the structura of the

nucleosome core particle at 19 Aring resolution J Mol Biol 319 p1097-1113 (2002)

bull Luger et al Crystal structure of the nucleosome core particle at 28 Aring resolution Nature 389 p251-260 (1997)

bull Flaus A Et al Mechanisms for nucleosome mobilisation Biopolymers 68 p463-578 (2003)

bull Richmond T et al The structure of DNA in the nucleosome core Nature 423 p145-150 (2003)

bull Protacio RU et al Effects of Histone Tail Domains on the Rate of Transcriptional Elongation throught a Nucleosome Mol Cell Biol Vol 20 n 23 p8866-8878

Websbull httpwwwciencianetVerArticuloHistonaidArticulo=dsfjuhh7hqjeub9z1f58vkbull httpwwwbiosciohio-stateedu~microbioArchaealhistonesbull httpwwwweb-bookscomMoBioFreeCh3D1htmbull httpwwwbmbpsueducoursesbmb4004_9_active_cromatinpd

Bases de dadesbull SCOPbull PDBbull National Human Genome Research Institute (Histone Sequence Database)

Programesbull STAMPbull ClustalWbull HMMERbull Rasmol

1 Sobre lrsquoestructura del nucleosoma digues quines afirmacions soacuten certes

1) Serveix per resoldre el problema de compactacioacute del DNA

2) Les regions exograveniques del DNA acostumen a estar a les zones linker per aixiacute estar meacutes accesibles als factors de transcripcioacute

3) Les histones srsquouneixen al DNA de forma sequumlegravencia no-depenent

4) Eacutes un sistema molt poc dinagravemic per permetre lrsquoestabilitat dels cromosomas metafagravesics

a 123

b 24

c 13

d 4

e 1234

2 Sobre els components del nucleosoma sabem que

a) Les histones del core estan molt ben conservades mentre que la H1 no

b) El DNA srsquoenrotlla formant 176 voltes al voltant de les histones del nucli que correspon a uns 146pb

c) Les dues anteriors

d) LrsquoH1 estabilitza el nucleosoma i organitza el DNA linker

e) Totes les anteriors

3 Sobre les histones digues quina opcioacute eacutes falsa

a) Soacuten proteiumlnes globulars bagravesiques molt riques en Arg i Lys

b) Les histones desacetilades tenen molt baixa afinitat pel DNA i premetran la transcripcioacute gegravenica

c) Trobem dos tipus drsquohistones totes de baix per molecular

d) Apareixen en lrsquoSCOP com a all alpha protein amb dominis histone fold

e) Srsquoorganitzen en un octagravemer format per un tetragravemer 2(H3-H4) i dos diacutemers (H2A-H2B)

4 En relacioacute a les interaccions entre les histones i el DNA digues quinaes de les seguumlents afirmacions eacutessoacuten falsaes

1) La interaccioacute entre les histones i el DNA es sequumlegravencia depenent

2) Les treonines interaccionen mitjanccedilant ponts drsquohidrogen realitzats amb el grup alcohol de la cadena lateral

3) Les interaccions srsquoestableixen principalment entre residus bagravesics de la hegravelix C-terminal el loop L1 i el loop L2 de les histones i els fosfats del DNA

4) Les interaccions srsquoestableixen principalment entre residus bagravesics de la hegravelix N-terminal el loop L1 i el loop L2 de les histones i els fosfats del DNA

a 1 2 i 3

b 1 i 3

c 2 i 4

d 4

e 1 2 3 i 4

5 En lrsquoestabliment de les interaccions Histona-DNA digues quina de les seguumlents afirmacions eacutes CERTA en relacioacute amb el paper de lrsquoaigua

a Lrsquoaigua facilita les interaccions entre les proteiumlnes i el DNA permetent la interaccioacute per ponts drsquohidrogen entre residus de les histones i del DNA quan aquests estan massa allunyats o mal orientats

b Lrsquoestabliment de ponts drsquohidrogen indirectes suposen una disminucioacute de la estabilitat del sistema

c Les molegravecules dlsquoaigua srsquoordenen al voltant del DNA deixant el core del nucleosoma sense solvatar

d 1 i 2 soacuten certes

e Cap de les anteriors eacutes certa

6 Senyala lales afirmacions INCORRECTAES sobre el nucleosoma

a Les histones core i la histona linker comparteixen un mateix domini estructural anomenat histone fold b El tetragravemer central del nucleosoma estagrave format per 2 histones H3 i 2 histones H4

c El domini histone fold estagrave format per 3 hegravelix alfa i 2 loops (L1 i L2)

d Els monogravemers drsquohistona es capiculen per formar els diacutemers gragravecies a interaccions hidrofogravebiques entre les hegravelix alfa i entre els loops de les histones e Les afirmacions a i d soacuten falses

7 Senyala les afirmacions CORRECTES sobre el nucleosoma

1) La sequumlegravencia drsquoaminoagravecids del domini histone fold de les histones H2A H2B H3 i H4 estagrave menys conservada que la seva estructura i plegament

2) El nucleosoma procariota estagrave format per 2 homo o heterodiacutemers i resol el problema de lrsquoempaquetament del DNA

3) Lrsquoorientacioacute de les cadenes laterals dels aminoagravecids de les histones eacutes variable segons la presegravencia o absegravencia del DNA

4) Les histones H1 soacuten les meacutes conservades evolutivament mentre que les H3 soacuten les que ho estan menys

a) 123 b) 13c) 24 d) 4

e) 1234

8 Tria la resposta correcte

1) Les histones presenten alta homologia de sequumlegravencia i per tant destructura

2) Les interaccions directes per formar el tetragravemer sestableixen entre lH3 dun diacutemer H3-H4 i lH3 de lalatre diacutemer H3-H4lsquo

3) Els dos diacutemers H2AH2B no interaccionen entre ells per formar loctagravemer

4) Els cations divalents juguen un paper fonamental ja que se situen a la regioacute C-terminal de les hegravelix alfa estabilitzant-les

a) 1 i 3 b) 2 i 4 c) 12 i 3 d)123 i 4 e)4

PREGUNTES DrsquoASSAIG NUCLEOSOMA

1- Senyala quina importancia teacute lrsquoaigua en el nucleosoma

En el nucleosoma lrsquoaigua es disposa al voltant del DNA i en lrsquoespai entre que hi ha entre el core drsquohistones i el DNA

En el nucleosoma lrsquoaigua juga un paper fonamental en lrsquoestabliment de les interaccions Histona-DNA ja que permet la interaccionar mitjanccedilant ponts drsquohidrogen de residus que es troben massa allunyats (distagravencia gt 28 Å) o que es troben mal orientats (els ponts drsquohidrogen nomeacutes es donen quan els residus estan disposats en linia recta en lrsquoespai admetent variacions de +- 35ordm) Lrsquoefecte principal que faragrave aixograve eacutes que permetragrave que la interaccioacute entre les histones i el DNA sigui sequumlegravencia independent (tot i que aixograve tambeacute es veu afavorit per altres coses) ja que permetragrave que aquesta no depengui dels residus concrets que hi hagi al DNA ni de la seva disposicioacute perquegrave podrem establir interaccions mitjanccedilant una o meacutes molegravecules drsquoaigua per tal drsquointeraccionar amb el DNA

2 Indica quina eacutes lrsquoestructura drsquoun octagravemer i digues quines proteiumlnes interaccionen entre elles per formar-lo

Lrsquooctagravemer estagrave format per dues cogravepies de cada una de les 4 histones core Es formen 2 heterodiacutemers H2A-H2B i dos heterodiacutemers H3-H4 gragravecies a interaccions hidrofogravebiques entre les hegravelix α2 i ponts H entre aa dels loops Les histones dels diacutemers interaccionen de manera capiculadaEls dos diacutemers H3-H4 srsquouneixen fortament als turns centrals del DNA formant el tetragravemer central Els altres dos diacutemers H2A-H2B interaccionen amb el tetragravemer per formar lrsquooctagravemer drsquohistones del nucleosoma El tetragravemer estagrave format per la unioacute dels 2 diacutemers H3-H4 formant una estructura del tipus 4-hegravelix-bundle Les uacuteniques histones que interaccionen directament soacuten H3-H3rsquo (les H4 queden als extrems del tetragravemer) Les interaccions que srsquoestableixen soacuten ponts H i interaccions hidrofogravebiquesLrsquooctagravemer es forma per la unioacute dels dos diacutemers H2A-H2B al tetragravemer Interaccioacute directa entre H4 i H2B mitjanccedilant ponts H i un cluster hidrofogravebic (aquest estagrave format per 3 Tyr que no interaccionen a traveacutes dels seus oxiacutegens sinoacute dels anells) Tambeacute es forma una estructura del tipus 4-hegravelix-bundleA meacutes tambeacute srsquoestableixen interaccions entre els dos diacutemers H2A-H2B

FI DE LA PRESENTACIOacutersquo

• Slide 1
• Slide 2
• CARACTERIacuteSTIQUES DEL NUCLEOSOMA
• El DNA al nucleosoma
• LOCALITZACIOacute DEL NUCLEOSOMA
• ESTRUCTURA DEL NUCLEOSOMA
• Slide 7
• Slide 8
• DINAgraveMICA DEL NUCLEOSOMA
• Slide 10
• Slide 11
• HISTONES
• CLASSIFICACIOacute SCOP
• TIPUS DrsquoHISTONES
• HISTONE FOLD
• 1KX5
• DOMINI HISTONE FOLD
• Slide 18
• Slide 19
• Slide 20
• Slide 21
• Slide 22
• Slide 23
• Slide 24
• INTERACCIONS AL NUCLEOSOMA
• TIPUS DrsquoINTERACCIONS
• TIPUS DrsquoINTERACCIONS
• INTERACCIONS HISTONA-HISTONA
• Slide 29
• Octagravemer drsquohistones (core nucleosomal)
• Slide 31
• Slide 32
• H3 i H4 interaccionen via histone fold formant un heterodiacutemer
• H2A i H2B interaccionen via histone fold formant un heterodiacutemer
• 1 INTERACCIONS HIDROFOgraveBIQUES
• Slide 36
• 3 ALTRES INTERACCIONS SECUNDAgraveRIES
• Per quegrave es formen aquests heterodiacutemers i no uns altres o homodiacutemers
• Slide 39
• Tetragravemer H3-H4H3rsquo-H4rsquo
• Slide 41
• 1 Ponts H entre H3-H3rsquo
• 2 Interaccions hidrofogravebiques entre H3-H3rsquo
• Slide 44
• Slide 45
• Tetragravemer-diacutemer interaccions H4-H2B
• Cluster hidrofogravebic
• Diacutemer-diacutemer interaccions H2A-H2BH2Arsquo
• Slide 49
• INTERACCIOacute AMB IONS
• INTERACCIONS HISTONA-DNA
• Slide 52
• IMPORTAgraveNCIA DE LrsquoAIGUA
• INTERACCIOacute PER PONTS DrsquoH
• Slide 55
• Slide 56
• Slide 57
• Slide 58
• Interaccioacute diacutemer H2AH2B -DNA
• Slide 60
• Slide 61
• Slide 62
• Slide 63
• Slide 64
• Interaccioacute H2B-DNA
• Slide 66
• Slide 67
• Interaccioacute diacutemer H3H4-DNA
• Slide 69
• Slide 70
• Slide 71
• Slide 72
• Slide 73
• Slide 74
• Slide 75
• Slide 76
• Slide 77
• Slide 78
• Slide 79
• Interaccioacute H3-DNA
• Slide 81
• Interaccioacute H4-DNA
• Slide 83
• Slide 84
• Slide 85
• Slide 86
• Slide 87
• Interaccioacute H2A-DNA
• Slide 89
• EVOLUCIOacute DE LES HISTONES
• SUPERPOSICIOacute
• Slide 92
• Slide 93
• Slide 94
• SUPERPOSICIOacute DE LES HISTONES
• Slide 96
• NUCLEOSOMA PROCARIOTA
• ALINIAMENT ESTRUCTURAL
• BIBLIOGRAFIA
• Slide 100
• Slide 102
• Slide 103
• Slide 104
• Slide 105
• Slide 106
• Slide 107
• Slide 108
• Slide 109
• FI DE LA PRESENTACIOacute

IMPORTAgraveNCIA DE LrsquoAIGUAHIDRATACIOacute

bull Paper clau en lrsquoestabliment de les interaccions histona-DNA Lrsquoaigua es troba andash Solc menor del DNA (ldquoespines de hidratacioacuterdquo)ndash Grups fosfat del DNAndash Entre histones i DNA ndashdistagravencia lt35Aringndash

bull Serveixen drsquoenllaccedil per formar els ponts drsquohidrogen entre histona i DNA

bull Gran importagravencia en la dinagravemica i estabilitat del nucleosoma Permet interaccioacute sequumlegravencia-independent

INTERACCIOacute PER PONTS DrsquoH

INTERACCIOacute DIRECTEbull 116 ponts drsquohidrogen directes histona-DNA

INTERACCIOacute INDIRECTEbull 121 molegravecules drsquoH2O intervenen en les

interaccions histona-DNAndash 358 interaccions per ponts drsquohidrogen (3 per

molegravecula)bull actuaragrave tant de donador com drsquoacceptor de

ponts drsquohidrogen bull actuaran drsquoaiguumles drsquoassistegravencia o aiguumles

facilitadores

AUGMENT DE LrsquoENTROPIA DEL SISTEMA

Interaccions directes involucrades principalment les ARG i LYS per cagraverrega positiva que presenten

Pont drsquohidrogen establert en una distagravencia de 287Aring

Exemple

Arg36 (H4) + grup fosfat del DNA

Lys122 (H3) grup fosfat DNA

Distagravencia 678Aring

No eacutes possible establir un pont drsquohidrogen directe

SOLUCIOacute H2O

facilitadora

Interaccions indirectes

H2O 2762 facilita la formacioacute del pont drsquohidrogen entre la lisina 122 de la H3 i el grup fosfat del DNA

Per dues molegravecules que hi intervenen (DNA i histona) srsquoalliberen dues molegravecules drsquoaigua

Per alliberar les mateixes dues molegravecules drsquoaigua cal la participacioacute de tres grups (DNA histona i molegravecula drsquoaigua fent de pont)

Interaccioacute diacutemer H2AH2B -DNA

Interaccioacute H2A-DNA

grup NH2 -R- Arg35 (H2A) grup fosfat timina 39

Distagravencia 265Aring

Tipus pont drsquohidrogen (distagravencia ograveptima i orientacioacute en liacutenia recte de lrsquohidrogen del grup NH2 respecte lrsquooxigen del grup fosfat)

COOH

H3N+ C H

CH2

CH2

CH2

NH

C

NH2 NH2

Arginina

+

R

grup NH2 -R- Arg42 (H2A) grup fosfat guanina ndash35

Distagravencia 494AringTipus interaccioacute electrostagravetica

Distagravencia 498AringTipus interaccioacute electrostagravetica

grup fosfat timina 54

grup NH2 -R- Arg77(H2A)

grup NH2 -R- Arg35 (H2A) grup fosfat timina 39

Distagravencia 265Aring

Tipus pont drsquohidrogen (distagravencia ograveptima i orientacioacute en liacutenia recte de lrsquohidrogen del grup NH2 respecte lrsquooxigen del grup fosfat)

COOH

H3N+ C H

CH2

CH2

CH2

NH

C

NH2 NH2

Arginina

+

R

Interaccioacute H2B-DNA

grup NH2 -R- Arg83 (H2B) grup fosfat adenina ndash33

Distagravencia 342AringTipus interaccioacute electrostagravetica

grup OH -R- Thr85 (H2B) grup fosfat guanina ndash34

Distagravencia 300AringTipus pont drsquohidrogen

Treonina

Hidrogen lagravebil del grup alcohol

COOH

H3N+ C H

CH

OH CH3R

Interaccioacute diacutemer H3H4-DNA

Interaccioacute entre N de LYS77 H4 i O2P de A-33

Distagravencia 433Aring

Tipus electroestagravetica

448 Aring

Interaccioacute entre N de LYS115 H3 i O2P de A-33

Distagravencia 507Aring

Tipus electroestagravetica

574 Aring

261 Aring

Interaccioacute entre OH- THR30 H3 i O1P A13 a traveacutes de H2Obull THR - H2O

Distagravencia250 AringTipus pont drsquoH

bull H2O ndash O1P Distagravencia290 AringTipus pont drsquoH

Interaccioacute entre NH3+ de

ARG83 H3 i O1P de G27 Distagravencia 574AringTipus electroestagravetica

Interaccioacute entre OH- THR80 H4 i O1P C28

Distagravencia261Aring

Tipus pont drsquoH25 Aring

29 Aring

275 Aring

420 Aring

278 Aring

Interaccioacute entre NH3+ de

ARG45 H4 i O1P de T7

Distagravencia 510Aring

Tipus electroestagravetica

Interaccioacute OH- de THR118 H3 i O1P de G31

Distagravencia 275Aring

Tipus pont drsquohidrogen

Interaccioacute entre OH- de THR118 H3 NH3

+ ARG45 H4

Distagravencia 278Aring

Tipus pont drsquohidrogen

Interaccioacute entre CH3 de LEU65 H3 i CH3 de T

Distagravencia 414Aring

Tipus hidrofogravebica

414 Aring

Lisina 77 (H4) interaccioacute amb el grup fosfat a una distagravencia de 433Aring

H3-H4DNA

H2A-H2BDNA

Lisina 74 (H2A) tambeacute hauria drsquointeraccionar

Distagravencia 714Aring

No srsquoestableix una interaccioacute aparent

Problema de la literatura O problema de la cristalografia

Hipogravetesi

bull Estudiat en un temps diferent la distagravencia entre la LISINA i el GRUP FOSFAT del DNA permetria la interaccioacute electrostagravetica

Premisa

bull El nucleosoma eacutes un sistema en moviment

bull La cristalografia no ens permet considerar-lo com a tal (ldquofoto estagraveticardquo)

PDB 1P3I Crystallographic Studies Of Nucleosome Core Particles Containing Histone Sin Mutant (resolucioacute 230Aring)

PDB 1P3I

COOH

H3N+ C H

CH2

CH2

CH2

NH3+

Distagravencia 353AringTipus interaccioacute electrostagravetica

R

grup NH3+ Lys1075 grup fosfat adenina 133

Hipogravetesi

bull Estudiat en un temps diferent la distagravencia entre la LISINA i el GRUP FOSFAT del DNA permetria la interaccioacute electrostagravetica

Premisa

bull El nucleosoma eacutes un sistema en moviment

bull La cristalmiddotlografia no ens permet considerar-lo com a tal (ldquofoto estagraveticardquo)

CONCLUSIOacute AL TROBAR UN SEGON PDB A ON SIacute QUE ES MANTEacute LA INTERACCIOacute CONCLUIumlM QUE EacuteS IMPORTANT TAL I COM HAVIacuteEM TROBAT TOT I QUE EN EL NOSTRE MODEL NO HO PUGUEM OBSERVAR

Interaccioacute H3-DNA

Interaccioacute H4-DNA

SHL ndash15

SHL +15

233 Aring

271 Aring

508 Aring

6831 Aring

SHL ndash15

SHL +15

R63 H3 O1P T17J

D24 H4 O1P A-13J

R63 H3

O1P C-14J

D24 H4

O1P T18I

SHL ndash15 SHL +15

Interaccioacute H2B-DNA

Interaccioacute H2A-DNA

Cua C-terminal de H2A

No interaccioacute amb DNA del nucleosoma

Interaccioacute amb H1

Interaccioacute cua N-terminal H2A amb el nucleosoma

Interaccions electroestagravetiques

LYS i ARG amb OP DNA

EVOLUCIOacute DE LES HISTONES

SUPERPOSICIOacuteSTAMP

ClustalW HMMER

STAMP STAMP

LOW SCORES

Alineament STAMP (H4 H2A H2B)

Alinear H3 manualment

STAMP

SUPERPOSICIOacute DE LES HISTONES

H2A At

H2A Dm

H2A Ce

H2A HsH2A Xl

H4 HsH4 Ce

H4 Dm

H4 AtH4 Xl

Mfervidus1

Mfervidus2

H3 CeH3 Hs

H3 XlH3 Dm

H2B At

H2B Hs

H2B Xl

H2B CeH2B Dm

H1 At

H1 CeH1 Dm

H1 Hs

H1 Xl

H5 Ggallus

NUCLEOSOMA PROCARIOTA

bull Mateixa funcioacute a eucariotes i procariotes resoldre el problema de lrsquoempaquetament del DNA

bull Nucleosoma arquea tetragravemer + ~80pb DNAbull 2 tipus drsquohistona amb sequumlegravencia i estructura

conservada bull Formen diacutemers perograve no especiacutefics homo i

heterodiacutemers

bull Histones arquees meacutes petites (nomeacutes histone fold)

CLUSTAL W(160) multiple sequence alignment

1A7W --------------------------MELPIAPIGRIIKDAGAERVSDDARI-TLAKILE 1HTA -------------------------MGELPIAPIGRIIKNAGAERVSDDARI-ALAKVLE 1kx5B SGRGKGGKGLGKGGAKRHRKVLRDNIQGITKPAIRRLARRGGVKRISGLIYEETRGVLKV 1A7W EMGRDIASEAIKLARHAGRKTIKAEDIELAVRRFK---------- 1HTA EMGEEIASEAVKLAKHAGRKTIKAEDIELARKMF-----------1kx5B FLENVIRDAVTYTEHA-KRKT--VTAMDVVYALKRQGRTLYGFGG

No Domain1 Domain2 Sc RMS Len1 Len2 Align NFit Eq Secs I S P(m)

Pair 1 1A7W 1HTA 934 059 68 68 67 67 66 0 8485 10000 736e-46 Pair 2 1A7W 1kx5B 567 152 68 102 68 67 65 0 2462 10000 000037

Pair 3 1HTA 1kx5B 574 131 68 102 68 65 64 0 2969 10000 761e-06

ALINIAMENT ESTRUCTURAL

BIBLIOGRAFIALlibresbull Wolfe A Chromatin (Structure amp Function) Academic Press 2a edicioacute (1995)bull Calladine Understanding DNA Acdameic Pressbull Sinden DNA Structure and Function Academic PressArticlesbull Curt A Davey et al Solvent mediated interactions in the structura of the

nucleosome core particle at 19 Aring resolution J Mol Biol 319 p1097-1113 (2002)

bull Luger et al Crystal structure of the nucleosome core particle at 28 Aring resolution Nature 389 p251-260 (1997)

bull Flaus A Et al Mechanisms for nucleosome mobilisation Biopolymers 68 p463-578 (2003)

bull Richmond T et al The structure of DNA in the nucleosome core Nature 423 p145-150 (2003)

bull Protacio RU et al Effects of Histone Tail Domains on the Rate of Transcriptional Elongation throught a Nucleosome Mol Cell Biol Vol 20 n 23 p8866-8878

Websbull httpwwwciencianetVerArticuloHistonaidArticulo=dsfjuhh7hqjeub9z1f58vkbull httpwwwbiosciohio-stateedu~microbioArchaealhistonesbull httpwwwweb-bookscomMoBioFreeCh3D1htmbull httpwwwbmbpsueducoursesbmb4004_9_active_cromatinpd

Bases de dadesbull SCOPbull PDBbull National Human Genome Research Institute (Histone Sequence Database)

Programesbull STAMPbull ClustalWbull HMMERbull Rasmol

1 Sobre lrsquoestructura del nucleosoma digues quines afirmacions soacuten certes

1) Serveix per resoldre el problema de compactacioacute del DNA

2) Les regions exograveniques del DNA acostumen a estar a les zones linker per aixiacute estar meacutes accesibles als factors de transcripcioacute

3) Les histones srsquouneixen al DNA de forma sequumlegravencia no-depenent

4) Eacutes un sistema molt poc dinagravemic per permetre lrsquoestabilitat dels cromosomas metafagravesics

a 123

b 24

c 13

d 4

e 1234

2 Sobre els components del nucleosoma sabem que

a) Les histones del core estan molt ben conservades mentre que la H1 no

b) El DNA srsquoenrotlla formant 176 voltes al voltant de les histones del nucli que correspon a uns 146pb

c) Les dues anteriors

d) LrsquoH1 estabilitza el nucleosoma i organitza el DNA linker

e) Totes les anteriors

3 Sobre les histones digues quina opcioacute eacutes falsa

a) Soacuten proteiumlnes globulars bagravesiques molt riques en Arg i Lys

b) Les histones desacetilades tenen molt baixa afinitat pel DNA i premetran la transcripcioacute gegravenica

c) Trobem dos tipus drsquohistones totes de baix per molecular

d) Apareixen en lrsquoSCOP com a all alpha protein amb dominis histone fold

e) Srsquoorganitzen en un octagravemer format per un tetragravemer 2(H3-H4) i dos diacutemers (H2A-H2B)

4 En relacioacute a les interaccions entre les histones i el DNA digues quinaes de les seguumlents afirmacions eacutessoacuten falsaes

1) La interaccioacute entre les histones i el DNA es sequumlegravencia depenent

2) Les treonines interaccionen mitjanccedilant ponts drsquohidrogen realitzats amb el grup alcohol de la cadena lateral

3) Les interaccions srsquoestableixen principalment entre residus bagravesics de la hegravelix C-terminal el loop L1 i el loop L2 de les histones i els fosfats del DNA

4) Les interaccions srsquoestableixen principalment entre residus bagravesics de la hegravelix N-terminal el loop L1 i el loop L2 de les histones i els fosfats del DNA

a 1 2 i 3

b 1 i 3

c 2 i 4

d 4

e 1 2 3 i 4

5 En lrsquoestabliment de les interaccions Histona-DNA digues quina de les seguumlents afirmacions eacutes CERTA en relacioacute amb el paper de lrsquoaigua

a Lrsquoaigua facilita les interaccions entre les proteiumlnes i el DNA permetent la interaccioacute per ponts drsquohidrogen entre residus de les histones i del DNA quan aquests estan massa allunyats o mal orientats

b Lrsquoestabliment de ponts drsquohidrogen indirectes suposen una disminucioacute de la estabilitat del sistema

c Les molegravecules dlsquoaigua srsquoordenen al voltant del DNA deixant el core del nucleosoma sense solvatar

d 1 i 2 soacuten certes

e Cap de les anteriors eacutes certa

6 Senyala lales afirmacions INCORRECTAES sobre el nucleosoma

a Les histones core i la histona linker comparteixen un mateix domini estructural anomenat histone fold b El tetragravemer central del nucleosoma estagrave format per 2 histones H3 i 2 histones H4

c El domini histone fold estagrave format per 3 hegravelix alfa i 2 loops (L1 i L2)

d Els monogravemers drsquohistona es capiculen per formar els diacutemers gragravecies a interaccions hidrofogravebiques entre les hegravelix alfa i entre els loops de les histones e Les afirmacions a i d soacuten falses

7 Senyala les afirmacions CORRECTES sobre el nucleosoma

1) La sequumlegravencia drsquoaminoagravecids del domini histone fold de les histones H2A H2B H3 i H4 estagrave menys conservada que la seva estructura i plegament

2) El nucleosoma procariota estagrave format per 2 homo o heterodiacutemers i resol el problema de lrsquoempaquetament del DNA

3) Lrsquoorientacioacute de les cadenes laterals dels aminoagravecids de les histones eacutes variable segons la presegravencia o absegravencia del DNA

4) Les histones H1 soacuten les meacutes conservades evolutivament mentre que les H3 soacuten les que ho estan menys

a) 123 b) 13c) 24 d) 4

e) 1234

8 Tria la resposta correcte

1) Les histones presenten alta homologia de sequumlegravencia i per tant destructura

2) Les interaccions directes per formar el tetragravemer sestableixen entre lH3 dun diacutemer H3-H4 i lH3 de lalatre diacutemer H3-H4lsquo

3) Els dos diacutemers H2AH2B no interaccionen entre ells per formar loctagravemer

4) Els cations divalents juguen un paper fonamental ja que se situen a la regioacute C-terminal de les hegravelix alfa estabilitzant-les

a) 1 i 3 b) 2 i 4 c) 12 i 3 d)123 i 4 e)4

PREGUNTES DrsquoASSAIG NUCLEOSOMA

1- Senyala quina importancia teacute lrsquoaigua en el nucleosoma

En el nucleosoma lrsquoaigua es disposa al voltant del DNA i en lrsquoespai entre que hi ha entre el core drsquohistones i el DNA

En el nucleosoma lrsquoaigua juga un paper fonamental en lrsquoestabliment de les interaccions Histona-DNA ja que permet la interaccionar mitjanccedilant ponts drsquohidrogen de residus que es troben massa allunyats (distagravencia gt 28 Å) o que es troben mal orientats (els ponts drsquohidrogen nomeacutes es donen quan els residus estan disposats en linia recta en lrsquoespai admetent variacions de +- 35ordm) Lrsquoefecte principal que faragrave aixograve eacutes que permetragrave que la interaccioacute entre les histones i el DNA sigui sequumlegravencia independent (tot i que aixograve tambeacute es veu afavorit per altres coses) ja que permetragrave que aquesta no depengui dels residus concrets que hi hagi al DNA ni de la seva disposicioacute perquegrave podrem establir interaccions mitjanccedilant una o meacutes molegravecules drsquoaigua per tal drsquointeraccionar amb el DNA

2 Indica quina eacutes lrsquoestructura drsquoun octagravemer i digues quines proteiumlnes interaccionen entre elles per formar-lo

Lrsquooctagravemer estagrave format per dues cogravepies de cada una de les 4 histones core Es formen 2 heterodiacutemers H2A-H2B i dos heterodiacutemers H3-H4 gragravecies a interaccions hidrofogravebiques entre les hegravelix α2 i ponts H entre aa dels loops Les histones dels diacutemers interaccionen de manera capiculadaEls dos diacutemers H3-H4 srsquouneixen fortament als turns centrals del DNA formant el tetragravemer central Els altres dos diacutemers H2A-H2B interaccionen amb el tetragravemer per formar lrsquooctagravemer drsquohistones del nucleosoma El tetragravemer estagrave format per la unioacute dels 2 diacutemers H3-H4 formant una estructura del tipus 4-hegravelix-bundle Les uacuteniques histones que interaccionen directament soacuten H3-H3rsquo (les H4 queden als extrems del tetragravemer) Les interaccions que srsquoestableixen soacuten ponts H i interaccions hidrofogravebiquesLrsquooctagravemer es forma per la unioacute dels dos diacutemers H2A-H2B al tetragravemer Interaccioacute directa entre H4 i H2B mitjanccedilant ponts H i un cluster hidrofogravebic (aquest estagrave format per 3 Tyr que no interaccionen a traveacutes dels seus oxiacutegens sinoacute dels anells) Tambeacute es forma una estructura del tipus 4-hegravelix-bundleA meacutes tambeacute srsquoestableixen interaccions entre els dos diacutemers H2A-H2B

FI DE LA PRESENTACIOacutersquo

• Slide 1
• Slide 2
• CARACTERIacuteSTIQUES DEL NUCLEOSOMA
• El DNA al nucleosoma
• LOCALITZACIOacute DEL NUCLEOSOMA
• ESTRUCTURA DEL NUCLEOSOMA
• Slide 7
• Slide 8
• DINAgraveMICA DEL NUCLEOSOMA
• Slide 10
• Slide 11
• HISTONES
• CLASSIFICACIOacute SCOP
• TIPUS DrsquoHISTONES
• HISTONE FOLD
• 1KX5
• DOMINI HISTONE FOLD
• Slide 18
• Slide 19
• Slide 20
• Slide 21
• Slide 22
• Slide 23
• Slide 24
• INTERACCIONS AL NUCLEOSOMA
• TIPUS DrsquoINTERACCIONS
• TIPUS DrsquoINTERACCIONS
• INTERACCIONS HISTONA-HISTONA
• Slide 29
• Octagravemer drsquohistones (core nucleosomal)
• Slide 31
• Slide 32
• H3 i H4 interaccionen via histone fold formant un heterodiacutemer
• H2A i H2B interaccionen via histone fold formant un heterodiacutemer
• 1 INTERACCIONS HIDROFOgraveBIQUES
• Slide 36
• 3 ALTRES INTERACCIONS SECUNDAgraveRIES
• Per quegrave es formen aquests heterodiacutemers i no uns altres o homodiacutemers
• Slide 39
• Tetragravemer H3-H4H3rsquo-H4rsquo
• Slide 41
• 1 Ponts H entre H3-H3rsquo
• 2 Interaccions hidrofogravebiques entre H3-H3rsquo
• Slide 44
• Slide 45
• Tetragravemer-diacutemer interaccions H4-H2B
• Cluster hidrofogravebic
• Diacutemer-diacutemer interaccions H2A-H2BH2Arsquo
• Slide 49
• INTERACCIOacute AMB IONS
• INTERACCIONS HISTONA-DNA
• Slide 52
• IMPORTAgraveNCIA DE LrsquoAIGUA
• INTERACCIOacute PER PONTS DrsquoH
• Slide 55
• Slide 56
• Slide 57
• Slide 58
• Interaccioacute diacutemer H2AH2B -DNA
• Slide 60
• Slide 61
• Slide 62
• Slide 63
• Slide 64
• Interaccioacute H2B-DNA
• Slide 66
• Slide 67
• Interaccioacute diacutemer H3H4-DNA
• Slide 69
• Slide 70
• Slide 71
• Slide 72
• Slide 73
• Slide 74
• Slide 75
• Slide 76
• Slide 77
• Slide 78
• Slide 79
• Interaccioacute H3-DNA
• Slide 81
• Interaccioacute H4-DNA
• Slide 83
• Slide 84
• Slide 85
• Slide 86
• Slide 87
• Interaccioacute H2A-DNA
• Slide 89
• EVOLUCIOacute DE LES HISTONES
• SUPERPOSICIOacute
• Slide 92
• Slide 93
• Slide 94
• SUPERPOSICIOacute DE LES HISTONES
• Slide 96
• NUCLEOSOMA PROCARIOTA
• ALINIAMENT ESTRUCTURAL
• BIBLIOGRAFIA
• Slide 100
• Slide 102
• Slide 103
• Slide 104
• Slide 105
• Slide 106
• Slide 107
• Slide 108
• Slide 109
• FI DE LA PRESENTACIOacute

INTERACCIOacute PER PONTS DrsquoH

INTERACCIOacute DIRECTEbull 116 ponts drsquohidrogen directes histona-DNA

INTERACCIOacute INDIRECTEbull 121 molegravecules drsquoH2O intervenen en les

interaccions histona-DNAndash 358 interaccions per ponts drsquohidrogen (3 per

molegravecula)bull actuaragrave tant de donador com drsquoacceptor de

ponts drsquohidrogen bull actuaran drsquoaiguumles drsquoassistegravencia o aiguumles

facilitadores

AUGMENT DE LrsquoENTROPIA DEL SISTEMA

Interaccions directes involucrades principalment les ARG i LYS per cagraverrega positiva que presenten

Pont drsquohidrogen establert en una distagravencia de 287Aring

Exemple

Arg36 (H4) + grup fosfat del DNA

Lys122 (H3) grup fosfat DNA

Distagravencia 678Aring

No eacutes possible establir un pont drsquohidrogen directe

SOLUCIOacute H2O

facilitadora

Interaccions indirectes

H2O 2762 facilita la formacioacute del pont drsquohidrogen entre la lisina 122 de la H3 i el grup fosfat del DNA

Per dues molegravecules que hi intervenen (DNA i histona) srsquoalliberen dues molegravecules drsquoaigua

Per alliberar les mateixes dues molegravecules drsquoaigua cal la participacioacute de tres grups (DNA histona i molegravecula drsquoaigua fent de pont)

Interaccioacute diacutemer H2AH2B -DNA

Interaccioacute H2A-DNA

grup NH2 -R- Arg35 (H2A) grup fosfat timina 39

Distagravencia 265Aring

Tipus pont drsquohidrogen (distagravencia ograveptima i orientacioacute en liacutenia recte de lrsquohidrogen del grup NH2 respecte lrsquooxigen del grup fosfat)

COOH

H3N+ C H

CH2

CH2

CH2

NH

C

NH2 NH2

Arginina

+

R

grup NH2 -R- Arg42 (H2A) grup fosfat guanina ndash35

Distagravencia 494AringTipus interaccioacute electrostagravetica

Distagravencia 498AringTipus interaccioacute electrostagravetica

grup fosfat timina 54

grup NH2 -R- Arg77(H2A)

grup NH2 -R- Arg35 (H2A) grup fosfat timina 39

Distagravencia 265Aring

Tipus pont drsquohidrogen (distagravencia ograveptima i orientacioacute en liacutenia recte de lrsquohidrogen del grup NH2 respecte lrsquooxigen del grup fosfat)

COOH

H3N+ C H

CH2

CH2

CH2

NH

C

NH2 NH2

Arginina

+

R

Interaccioacute H2B-DNA

grup NH2 -R- Arg83 (H2B) grup fosfat adenina ndash33

Distagravencia 342AringTipus interaccioacute electrostagravetica

grup OH -R- Thr85 (H2B) grup fosfat guanina ndash34

Distagravencia 300AringTipus pont drsquohidrogen

Treonina

Hidrogen lagravebil del grup alcohol

COOH

H3N+ C H

CH

OH CH3R

Interaccioacute diacutemer H3H4-DNA

Interaccioacute entre N de LYS77 H4 i O2P de A-33

Distagravencia 433Aring

Tipus electroestagravetica

448 Aring

Interaccioacute entre N de LYS115 H3 i O2P de A-33

Distagravencia 507Aring

Tipus electroestagravetica

574 Aring

261 Aring

Interaccioacute entre OH- THR30 H3 i O1P A13 a traveacutes de H2Obull THR - H2O

Distagravencia250 AringTipus pont drsquoH

bull H2O ndash O1P Distagravencia290 AringTipus pont drsquoH

Interaccioacute entre NH3+ de

ARG83 H3 i O1P de G27 Distagravencia 574AringTipus electroestagravetica

Interaccioacute entre OH- THR80 H4 i O1P C28

Distagravencia261Aring

Tipus pont drsquoH25 Aring

29 Aring

275 Aring

420 Aring

278 Aring

Interaccioacute entre NH3+ de

ARG45 H4 i O1P de T7

Distagravencia 510Aring

Tipus electroestagravetica

Interaccioacute OH- de THR118 H3 i O1P de G31

Distagravencia 275Aring

Tipus pont drsquohidrogen

Interaccioacute entre OH- de THR118 H3 NH3

+ ARG45 H4

Distagravencia 278Aring

Tipus pont drsquohidrogen

Interaccioacute entre CH3 de LEU65 H3 i CH3 de T

Distagravencia 414Aring

Tipus hidrofogravebica

414 Aring

Lisina 77 (H4) interaccioacute amb el grup fosfat a una distagravencia de 433Aring

H3-H4DNA

H2A-H2BDNA

Lisina 74 (H2A) tambeacute hauria drsquointeraccionar

Distagravencia 714Aring

No srsquoestableix una interaccioacute aparent

Problema de la literatura O problema de la cristalografia

Hipogravetesi

bull Estudiat en un temps diferent la distagravencia entre la LISINA i el GRUP FOSFAT del DNA permetria la interaccioacute electrostagravetica

Premisa

bull El nucleosoma eacutes un sistema en moviment

bull La cristalografia no ens permet considerar-lo com a tal (ldquofoto estagraveticardquo)

PDB 1P3I Crystallographic Studies Of Nucleosome Core Particles Containing Histone Sin Mutant (resolucioacute 230Aring)

PDB 1P3I

COOH

H3N+ C H

CH2

CH2

CH2

NH3+

Distagravencia 353AringTipus interaccioacute electrostagravetica

R

grup NH3+ Lys1075 grup fosfat adenina 133

Hipogravetesi

bull Estudiat en un temps diferent la distagravencia entre la LISINA i el GRUP FOSFAT del DNA permetria la interaccioacute electrostagravetica

Premisa

bull El nucleosoma eacutes un sistema en moviment

bull La cristalmiddotlografia no ens permet considerar-lo com a tal (ldquofoto estagraveticardquo)

CONCLUSIOacute AL TROBAR UN SEGON PDB A ON SIacute QUE ES MANTEacute LA INTERACCIOacute CONCLUIumlM QUE EacuteS IMPORTANT TAL I COM HAVIacuteEM TROBAT TOT I QUE EN EL NOSTRE MODEL NO HO PUGUEM OBSERVAR

Interaccioacute H3-DNA

Interaccioacute H4-DNA

SHL ndash15

SHL +15

233 Aring

271 Aring

508 Aring

6831 Aring

SHL ndash15

SHL +15

R63 H3 O1P T17J

D24 H4 O1P A-13J

R63 H3

O1P C-14J

D24 H4

O1P T18I

SHL ndash15 SHL +15

Interaccioacute H2B-DNA

Interaccioacute H2A-DNA

Cua C-terminal de H2A

No interaccioacute amb DNA del nucleosoma

Interaccioacute amb H1

Interaccioacute cua N-terminal H2A amb el nucleosoma

Interaccions electroestagravetiques

LYS i ARG amb OP DNA

EVOLUCIOacute DE LES HISTONES

SUPERPOSICIOacuteSTAMP

ClustalW HMMER

STAMP STAMP

LOW SCORES

Alineament STAMP (H4 H2A H2B)

Alinear H3 manualment

STAMP

SUPERPOSICIOacute DE LES HISTONES

H2A At

H2A Dm

H2A Ce

H2A HsH2A Xl

H4 HsH4 Ce

H4 Dm

H4 AtH4 Xl

Mfervidus1

Mfervidus2

H3 CeH3 Hs

H3 XlH3 Dm

H2B At

H2B Hs

H2B Xl

H2B CeH2B Dm

H1 At

H1 CeH1 Dm

H1 Hs

H1 Xl

H5 Ggallus

NUCLEOSOMA PROCARIOTA

bull Mateixa funcioacute a eucariotes i procariotes resoldre el problema de lrsquoempaquetament del DNA

bull Nucleosoma arquea tetragravemer + ~80pb DNAbull 2 tipus drsquohistona amb sequumlegravencia i estructura

conservada bull Formen diacutemers perograve no especiacutefics homo i

heterodiacutemers

bull Histones arquees meacutes petites (nomeacutes histone fold)

CLUSTAL W(160) multiple sequence alignment

1A7W --------------------------MELPIAPIGRIIKDAGAERVSDDARI-TLAKILE 1HTA -------------------------MGELPIAPIGRIIKNAGAERVSDDARI-ALAKVLE 1kx5B SGRGKGGKGLGKGGAKRHRKVLRDNIQGITKPAIRRLARRGGVKRISGLIYEETRGVLKV 1A7W EMGRDIASEAIKLARHAGRKTIKAEDIELAVRRFK---------- 1HTA EMGEEIASEAVKLAKHAGRKTIKAEDIELARKMF-----------1kx5B FLENVIRDAVTYTEHA-KRKT--VTAMDVVYALKRQGRTLYGFGG

No Domain1 Domain2 Sc RMS Len1 Len2 Align NFit Eq Secs I S P(m)

Pair 1 1A7W 1HTA 934 059 68 68 67 67 66 0 8485 10000 736e-46 Pair 2 1A7W 1kx5B 567 152 68 102 68 67 65 0 2462 10000 000037

Pair 3 1HTA 1kx5B 574 131 68 102 68 65 64 0 2969 10000 761e-06

ALINIAMENT ESTRUCTURAL

BIBLIOGRAFIALlibresbull Wolfe A Chromatin (Structure amp Function) Academic Press 2a edicioacute (1995)bull Calladine Understanding DNA Acdameic Pressbull Sinden DNA Structure and Function Academic PressArticlesbull Curt A Davey et al Solvent mediated interactions in the structura of the

nucleosome core particle at 19 Aring resolution J Mol Biol 319 p1097-1113 (2002)

bull Luger et al Crystal structure of the nucleosome core particle at 28 Aring resolution Nature 389 p251-260 (1997)

bull Flaus A Et al Mechanisms for nucleosome mobilisation Biopolymers 68 p463-578 (2003)

bull Richmond T et al The structure of DNA in the nucleosome core Nature 423 p145-150 (2003)

bull Protacio RU et al Effects of Histone Tail Domains on the Rate of Transcriptional Elongation throught a Nucleosome Mol Cell Biol Vol 20 n 23 p8866-8878

Websbull httpwwwciencianetVerArticuloHistonaidArticulo=dsfjuhh7hqjeub9z1f58vkbull httpwwwbiosciohio-stateedu~microbioArchaealhistonesbull httpwwwweb-bookscomMoBioFreeCh3D1htmbull httpwwwbmbpsueducoursesbmb4004_9_active_cromatinpd

Bases de dadesbull SCOPbull PDBbull National Human Genome Research Institute (Histone Sequence Database)

Programesbull STAMPbull ClustalWbull HMMERbull Rasmol

1 Sobre lrsquoestructura del nucleosoma digues quines afirmacions soacuten certes

1) Serveix per resoldre el problema de compactacioacute del DNA

2) Les regions exograveniques del DNA acostumen a estar a les zones linker per aixiacute estar meacutes accesibles als factors de transcripcioacute

3) Les histones srsquouneixen al DNA de forma sequumlegravencia no-depenent

4) Eacutes un sistema molt poc dinagravemic per permetre lrsquoestabilitat dels cromosomas metafagravesics

a 123

b 24

c 13

d 4

e 1234

2 Sobre els components del nucleosoma sabem que

a) Les histones del core estan molt ben conservades mentre que la H1 no

b) El DNA srsquoenrotlla formant 176 voltes al voltant de les histones del nucli que correspon a uns 146pb

c) Les dues anteriors

d) LrsquoH1 estabilitza el nucleosoma i organitza el DNA linker

e) Totes les anteriors

3 Sobre les histones digues quina opcioacute eacutes falsa

a) Soacuten proteiumlnes globulars bagravesiques molt riques en Arg i Lys

b) Les histones desacetilades tenen molt baixa afinitat pel DNA i premetran la transcripcioacute gegravenica

c) Trobem dos tipus drsquohistones totes de baix per molecular

d) Apareixen en lrsquoSCOP com a all alpha protein amb dominis histone fold

e) Srsquoorganitzen en un octagravemer format per un tetragravemer 2(H3-H4) i dos diacutemers (H2A-H2B)

4 En relacioacute a les interaccions entre les histones i el DNA digues quinaes de les seguumlents afirmacions eacutessoacuten falsaes

1) La interaccioacute entre les histones i el DNA es sequumlegravencia depenent

2) Les treonines interaccionen mitjanccedilant ponts drsquohidrogen realitzats amb el grup alcohol de la cadena lateral

3) Les interaccions srsquoestableixen principalment entre residus bagravesics de la hegravelix C-terminal el loop L1 i el loop L2 de les histones i els fosfats del DNA

4) Les interaccions srsquoestableixen principalment entre residus bagravesics de la hegravelix N-terminal el loop L1 i el loop L2 de les histones i els fosfats del DNA

a 1 2 i 3

b 1 i 3

c 2 i 4

d 4

e 1 2 3 i 4

5 En lrsquoestabliment de les interaccions Histona-DNA digues quina de les seguumlents afirmacions eacutes CERTA en relacioacute amb el paper de lrsquoaigua

a Lrsquoaigua facilita les interaccions entre les proteiumlnes i el DNA permetent la interaccioacute per ponts drsquohidrogen entre residus de les histones i del DNA quan aquests estan massa allunyats o mal orientats

b Lrsquoestabliment de ponts drsquohidrogen indirectes suposen una disminucioacute de la estabilitat del sistema

c Les molegravecules dlsquoaigua srsquoordenen al voltant del DNA deixant el core del nucleosoma sense solvatar

d 1 i 2 soacuten certes

e Cap de les anteriors eacutes certa

6 Senyala lales afirmacions INCORRECTAES sobre el nucleosoma

a Les histones core i la histona linker comparteixen un mateix domini estructural anomenat histone fold b El tetragravemer central del nucleosoma estagrave format per 2 histones H3 i 2 histones H4

c El domini histone fold estagrave format per 3 hegravelix alfa i 2 loops (L1 i L2)

d Els monogravemers drsquohistona es capiculen per formar els diacutemers gragravecies a interaccions hidrofogravebiques entre les hegravelix alfa i entre els loops de les histones e Les afirmacions a i d soacuten falses

7 Senyala les afirmacions CORRECTES sobre el nucleosoma

1) La sequumlegravencia drsquoaminoagravecids del domini histone fold de les histones H2A H2B H3 i H4 estagrave menys conservada que la seva estructura i plegament

2) El nucleosoma procariota estagrave format per 2 homo o heterodiacutemers i resol el problema de lrsquoempaquetament del DNA

3) Lrsquoorientacioacute de les cadenes laterals dels aminoagravecids de les histones eacutes variable segons la presegravencia o absegravencia del DNA

4) Les histones H1 soacuten les meacutes conservades evolutivament mentre que les H3 soacuten les que ho estan menys

a) 123 b) 13c) 24 d) 4

e) 1234

8 Tria la resposta correcte

1) Les histones presenten alta homologia de sequumlegravencia i per tant destructura

2) Les interaccions directes per formar el tetragravemer sestableixen entre lH3 dun diacutemer H3-H4 i lH3 de lalatre diacutemer H3-H4lsquo

3) Els dos diacutemers H2AH2B no interaccionen entre ells per formar loctagravemer

4) Els cations divalents juguen un paper fonamental ja que se situen a la regioacute C-terminal de les hegravelix alfa estabilitzant-les

a) 1 i 3 b) 2 i 4 c) 12 i 3 d)123 i 4 e)4

PREGUNTES DrsquoASSAIG NUCLEOSOMA

1- Senyala quina importancia teacute lrsquoaigua en el nucleosoma

En el nucleosoma lrsquoaigua es disposa al voltant del DNA i en lrsquoespai entre que hi ha entre el core drsquohistones i el DNA

En el nucleosoma lrsquoaigua juga un paper fonamental en lrsquoestabliment de les interaccions Histona-DNA ja que permet la interaccionar mitjanccedilant ponts drsquohidrogen de residus que es troben massa allunyats (distagravencia gt 28 Å) o que es troben mal orientats (els ponts drsquohidrogen nomeacutes es donen quan els residus estan disposats en linia recta en lrsquoespai admetent variacions de +- 35ordm) Lrsquoefecte principal que faragrave aixograve eacutes que permetragrave que la interaccioacute entre les histones i el DNA sigui sequumlegravencia independent (tot i que aixograve tambeacute es veu afavorit per altres coses) ja que permetragrave que aquesta no depengui dels residus concrets que hi hagi al DNA ni de la seva disposicioacute perquegrave podrem establir interaccions mitjanccedilant una o meacutes molegravecules drsquoaigua per tal drsquointeraccionar amb el DNA

2 Indica quina eacutes lrsquoestructura drsquoun octagravemer i digues quines proteiumlnes interaccionen entre elles per formar-lo

Lrsquooctagravemer estagrave format per dues cogravepies de cada una de les 4 histones core Es formen 2 heterodiacutemers H2A-H2B i dos heterodiacutemers H3-H4 gragravecies a interaccions hidrofogravebiques entre les hegravelix α2 i ponts H entre aa dels loops Les histones dels diacutemers interaccionen de manera capiculadaEls dos diacutemers H3-H4 srsquouneixen fortament als turns centrals del DNA formant el tetragravemer central Els altres dos diacutemers H2A-H2B interaccionen amb el tetragravemer per formar lrsquooctagravemer drsquohistones del nucleosoma El tetragravemer estagrave format per la unioacute dels 2 diacutemers H3-H4 formant una estructura del tipus 4-hegravelix-bundle Les uacuteniques histones que interaccionen directament soacuten H3-H3rsquo (les H4 queden als extrems del tetragravemer) Les interaccions que srsquoestableixen soacuten ponts H i interaccions hidrofogravebiquesLrsquooctagravemer es forma per la unioacute dels dos diacutemers H2A-H2B al tetragravemer Interaccioacute directa entre H4 i H2B mitjanccedilant ponts H i un cluster hidrofogravebic (aquest estagrave format per 3 Tyr que no interaccionen a traveacutes dels seus oxiacutegens sinoacute dels anells) Tambeacute es forma una estructura del tipus 4-hegravelix-bundleA meacutes tambeacute srsquoestableixen interaccions entre els dos diacutemers H2A-H2B

FI DE LA PRESENTACIOacutersquo

• Slide 1
• Slide 2
• CARACTERIacuteSTIQUES DEL NUCLEOSOMA
• El DNA al nucleosoma
• LOCALITZACIOacute DEL NUCLEOSOMA
• ESTRUCTURA DEL NUCLEOSOMA
• Slide 7
• Slide 8
• DINAgraveMICA DEL NUCLEOSOMA
• Slide 10
• Slide 11
• HISTONES
• CLASSIFICACIOacute SCOP
• TIPUS DrsquoHISTONES
• HISTONE FOLD
• 1KX5
• DOMINI HISTONE FOLD
• Slide 18
• Slide 19
• Slide 20
• Slide 21
• Slide 22
• Slide 23
• Slide 24
• INTERACCIONS AL NUCLEOSOMA
• TIPUS DrsquoINTERACCIONS
• TIPUS DrsquoINTERACCIONS
• INTERACCIONS HISTONA-HISTONA
• Slide 29
• Octagravemer drsquohistones (core nucleosomal)
• Slide 31
• Slide 32
• H3 i H4 interaccionen via histone fold formant un heterodiacutemer
• H2A i H2B interaccionen via histone fold formant un heterodiacutemer
• 1 INTERACCIONS HIDROFOgraveBIQUES
• Slide 36
• 3 ALTRES INTERACCIONS SECUNDAgraveRIES
• Per quegrave es formen aquests heterodiacutemers i no uns altres o homodiacutemers
• Slide 39
• Tetragravemer H3-H4H3rsquo-H4rsquo
• Slide 41
• 1 Ponts H entre H3-H3rsquo
• 2 Interaccions hidrofogravebiques entre H3-H3rsquo
• Slide 44
• Slide 45
• Tetragravemer-diacutemer interaccions H4-H2B
• Cluster hidrofogravebic
• Diacutemer-diacutemer interaccions H2A-H2BH2Arsquo
• Slide 49
• INTERACCIOacute AMB IONS
• INTERACCIONS HISTONA-DNA
• Slide 52
• IMPORTAgraveNCIA DE LrsquoAIGUA
• INTERACCIOacute PER PONTS DrsquoH
• Slide 55
• Slide 56
• Slide 57
• Slide 58
• Interaccioacute diacutemer H2AH2B -DNA
• Slide 60
• Slide 61
• Slide 62
• Slide 63
• Slide 64
• Interaccioacute H2B-DNA
• Slide 66
• Slide 67
• Interaccioacute diacutemer H3H4-DNA
• Slide 69
• Slide 70
• Slide 71
• Slide 72
• Slide 73
• Slide 74
• Slide 75
• Slide 76
• Slide 77
• Slide 78
• Slide 79
• Interaccioacute H3-DNA
• Slide 81
• Interaccioacute H4-DNA
• Slide 83
• Slide 84
• Slide 85
• Slide 86
• Slide 87
• Interaccioacute H2A-DNA
• Slide 89
• EVOLUCIOacute DE LES HISTONES
• SUPERPOSICIOacute
• Slide 92
• Slide 93
• Slide 94
• SUPERPOSICIOacute DE LES HISTONES
• Slide 96
• NUCLEOSOMA PROCARIOTA
• ALINIAMENT ESTRUCTURAL
• BIBLIOGRAFIA
• Slide 100
• Slide 102
• Slide 103
• Slide 104
• Slide 105
• Slide 106
• Slide 107
• Slide 108
• Slide 109
• FI DE LA PRESENTACIOacute

Interaccions directes involucrades principalment les ARG i LYS per cagraverrega positiva que presenten

Pont drsquohidrogen establert en una distagravencia de 287Aring

Exemple

Arg36 (H4) + grup fosfat del DNA

Lys122 (H3) grup fosfat DNA

Distagravencia 678Aring

No eacutes possible establir un pont drsquohidrogen directe

SOLUCIOacute H2O

facilitadora

Interaccions indirectes

H2O 2762 facilita la formacioacute del pont drsquohidrogen entre la lisina 122 de la H3 i el grup fosfat del DNA

Per dues molegravecules que hi intervenen (DNA i histona) srsquoalliberen dues molegravecules drsquoaigua

Per alliberar les mateixes dues molegravecules drsquoaigua cal la participacioacute de tres grups (DNA histona i molegravecula drsquoaigua fent de pont)

Interaccioacute diacutemer H2AH2B -DNA

Interaccioacute H2A-DNA

grup NH2 -R- Arg35 (H2A) grup fosfat timina 39

Distagravencia 265Aring

Tipus pont drsquohidrogen (distagravencia ograveptima i orientacioacute en liacutenia recte de lrsquohidrogen del grup NH2 respecte lrsquooxigen del grup fosfat)

COOH

H3N+ C H

CH2

CH2

CH2

NH

C

NH2 NH2

Arginina

+

R

grup NH2 -R- Arg42 (H2A) grup fosfat guanina ndash35

Distagravencia 494AringTipus interaccioacute electrostagravetica

Distagravencia 498AringTipus interaccioacute electrostagravetica

grup fosfat timina 54

grup NH2 -R- Arg77(H2A)

grup NH2 -R- Arg35 (H2A) grup fosfat timina 39

Distagravencia 265Aring

Tipus pont drsquohidrogen (distagravencia ograveptima i orientacioacute en liacutenia recte de lrsquohidrogen del grup NH2 respecte lrsquooxigen del grup fosfat)

COOH

H3N+ C H

CH2

CH2

CH2

NH

C

NH2 NH2

Arginina

+

R

Interaccioacute H2B-DNA

grup NH2 -R- Arg83 (H2B) grup fosfat adenina ndash33

Distagravencia 342AringTipus interaccioacute electrostagravetica

grup OH -R- Thr85 (H2B) grup fosfat guanina ndash34

Distagravencia 300AringTipus pont drsquohidrogen

Treonina

Hidrogen lagravebil del grup alcohol

COOH

H3N+ C H

CH

OH CH3R

Interaccioacute diacutemer H3H4-DNA

Interaccioacute entre N de LYS77 H4 i O2P de A-33

Distagravencia 433Aring

Tipus electroestagravetica

448 Aring

Interaccioacute entre N de LYS115 H3 i O2P de A-33

Distagravencia 507Aring

Tipus electroestagravetica

574 Aring

261 Aring

Interaccioacute entre OH- THR30 H3 i O1P A13 a traveacutes de H2Obull THR - H2O

Distagravencia250 AringTipus pont drsquoH

bull H2O ndash O1P Distagravencia290 AringTipus pont drsquoH

Interaccioacute entre NH3+ de

ARG83 H3 i O1P de G27 Distagravencia 574AringTipus electroestagravetica

Interaccioacute entre OH- THR80 H4 i O1P C28

Distagravencia261Aring

Tipus pont drsquoH25 Aring

29 Aring

275 Aring

420 Aring

278 Aring

Interaccioacute entre NH3+ de

ARG45 H4 i O1P de T7

Distagravencia 510Aring

Tipus electroestagravetica

Interaccioacute OH- de THR118 H3 i O1P de G31

Distagravencia 275Aring

Tipus pont drsquohidrogen

Interaccioacute entre OH- de THR118 H3 NH3

+ ARG45 H4

Distagravencia 278Aring

Tipus pont drsquohidrogen

Interaccioacute entre CH3 de LEU65 H3 i CH3 de T

Distagravencia 414Aring

Tipus hidrofogravebica

414 Aring

Lisina 77 (H4) interaccioacute amb el grup fosfat a una distagravencia de 433Aring

H3-H4DNA

H2A-H2BDNA

Lisina 74 (H2A) tambeacute hauria drsquointeraccionar

Distagravencia 714Aring

No srsquoestableix una interaccioacute aparent

Problema de la literatura O problema de la cristalografia

Hipogravetesi

bull Estudiat en un temps diferent la distagravencia entre la LISINA i el GRUP FOSFAT del DNA permetria la interaccioacute electrostagravetica

Premisa

bull El nucleosoma eacutes un sistema en moviment

bull La cristalografia no ens permet considerar-lo com a tal (ldquofoto estagraveticardquo)

PDB 1P3I Crystallographic Studies Of Nucleosome Core Particles Containing Histone Sin Mutant (resolucioacute 230Aring)

PDB 1P3I

COOH

H3N+ C H

CH2

CH2

CH2

NH3+

Distagravencia 353AringTipus interaccioacute electrostagravetica

R

grup NH3+ Lys1075 grup fosfat adenina 133

Hipogravetesi

bull Estudiat en un temps diferent la distagravencia entre la LISINA i el GRUP FOSFAT del DNA permetria la interaccioacute electrostagravetica

Premisa

bull El nucleosoma eacutes un sistema en moviment

bull La cristalmiddotlografia no ens permet considerar-lo com a tal (ldquofoto estagraveticardquo)

CONCLUSIOacute AL TROBAR UN SEGON PDB A ON SIacute QUE ES MANTEacute LA INTERACCIOacute CONCLUIumlM QUE EacuteS IMPORTANT TAL I COM HAVIacuteEM TROBAT TOT I QUE EN EL NOSTRE MODEL NO HO PUGUEM OBSERVAR

Interaccioacute H3-DNA

Interaccioacute H4-DNA

SHL ndash15

SHL +15

233 Aring

271 Aring

508 Aring

6831 Aring

SHL ndash15

SHL +15

R63 H3 O1P T17J

D24 H4 O1P A-13J

R63 H3

O1P C-14J

D24 H4

O1P T18I

SHL ndash15 SHL +15

Interaccioacute H2B-DNA

Interaccioacute H2A-DNA

Cua C-terminal de H2A

No interaccioacute amb DNA del nucleosoma

Interaccioacute amb H1

Interaccioacute cua N-terminal H2A amb el nucleosoma

Interaccions electroestagravetiques

LYS i ARG amb OP DNA

EVOLUCIOacute DE LES HISTONES

SUPERPOSICIOacuteSTAMP

ClustalW HMMER

STAMP STAMP

LOW SCORES

Alineament STAMP (H4 H2A H2B)

Alinear H3 manualment

STAMP

SUPERPOSICIOacute DE LES HISTONES

H2A At

H2A Dm

H2A Ce

H2A HsH2A Xl

H4 HsH4 Ce

H4 Dm

H4 AtH4 Xl

Mfervidus1

Mfervidus2

H3 CeH3 Hs

H3 XlH3 Dm

H2B At

H2B Hs

H2B Xl

H2B CeH2B Dm

H1 At

H1 CeH1 Dm

H1 Hs

H1 Xl

H5 Ggallus

NUCLEOSOMA PROCARIOTA

bull Mateixa funcioacute a eucariotes i procariotes resoldre el problema de lrsquoempaquetament del DNA

bull Nucleosoma arquea tetragravemer + ~80pb DNAbull 2 tipus drsquohistona amb sequumlegravencia i estructura

conservada bull Formen diacutemers perograve no especiacutefics homo i

heterodiacutemers

bull Histones arquees meacutes petites (nomeacutes histone fold)

CLUSTAL W(160) multiple sequence alignment

1A7W --------------------------MELPIAPIGRIIKDAGAERVSDDARI-TLAKILE 1HTA -------------------------MGELPIAPIGRIIKNAGAERVSDDARI-ALAKVLE 1kx5B SGRGKGGKGLGKGGAKRHRKVLRDNIQGITKPAIRRLARRGGVKRISGLIYEETRGVLKV 1A7W EMGRDIASEAIKLARHAGRKTIKAEDIELAVRRFK---------- 1HTA EMGEEIASEAVKLAKHAGRKTIKAEDIELARKMF-----------1kx5B FLENVIRDAVTYTEHA-KRKT--VTAMDVVYALKRQGRTLYGFGG

No Domain1 Domain2 Sc RMS Len1 Len2 Align NFit Eq Secs I S P(m)

Pair 1 1A7W 1HTA 934 059 68 68 67 67 66 0 8485 10000 736e-46 Pair 2 1A7W 1kx5B 567 152 68 102 68 67 65 0 2462 10000 000037

Pair 3 1HTA 1kx5B 574 131 68 102 68 65 64 0 2969 10000 761e-06

ALINIAMENT ESTRUCTURAL

BIBLIOGRAFIALlibresbull Wolfe A Chromatin (Structure amp Function) Academic Press 2a edicioacute (1995)bull Calladine Understanding DNA Acdameic Pressbull Sinden DNA Structure and Function Academic PressArticlesbull Curt A Davey et al Solvent mediated interactions in the structura of the

nucleosome core particle at 19 Aring resolution J Mol Biol 319 p1097-1113 (2002)

bull Luger et al Crystal structure of the nucleosome core particle at 28 Aring resolution Nature 389 p251-260 (1997)

bull Flaus A Et al Mechanisms for nucleosome mobilisation Biopolymers 68 p463-578 (2003)

bull Richmond T et al The structure of DNA in the nucleosome core Nature 423 p145-150 (2003)

bull Protacio RU et al Effects of Histone Tail Domains on the Rate of Transcriptional Elongation throught a Nucleosome Mol Cell Biol Vol 20 n 23 p8866-8878

Websbull httpwwwciencianetVerArticuloHistonaidArticulo=dsfjuhh7hqjeub9z1f58vkbull httpwwwbiosciohio-stateedu~microbioArchaealhistonesbull httpwwwweb-bookscomMoBioFreeCh3D1htmbull httpwwwbmbpsueducoursesbmb4004_9_active_cromatinpd

Bases de dadesbull SCOPbull PDBbull National Human Genome Research Institute (Histone Sequence Database)

Programesbull STAMPbull ClustalWbull HMMERbull Rasmol

1 Sobre lrsquoestructura del nucleosoma digues quines afirmacions soacuten certes

1) Serveix per resoldre el problema de compactacioacute del DNA

2) Les regions exograveniques del DNA acostumen a estar a les zones linker per aixiacute estar meacutes accesibles als factors de transcripcioacute

3) Les histones srsquouneixen al DNA de forma sequumlegravencia no-depenent

4) Eacutes un sistema molt poc dinagravemic per permetre lrsquoestabilitat dels cromosomas metafagravesics

a 123

b 24

c 13

d 4

e 1234

2 Sobre els components del nucleosoma sabem que

a) Les histones del core estan molt ben conservades mentre que la H1 no

b) El DNA srsquoenrotlla formant 176 voltes al voltant de les histones del nucli que correspon a uns 146pb

c) Les dues anteriors

d) LrsquoH1 estabilitza el nucleosoma i organitza el DNA linker

e) Totes les anteriors

3 Sobre les histones digues quina opcioacute eacutes falsa

a) Soacuten proteiumlnes globulars bagravesiques molt riques en Arg i Lys

b) Les histones desacetilades tenen molt baixa afinitat pel DNA i premetran la transcripcioacute gegravenica

c) Trobem dos tipus drsquohistones totes de baix per molecular

d) Apareixen en lrsquoSCOP com a all alpha protein amb dominis histone fold

e) Srsquoorganitzen en un octagravemer format per un tetragravemer 2(H3-H4) i dos diacutemers (H2A-H2B)

4 En relacioacute a les interaccions entre les histones i el DNA digues quinaes de les seguumlents afirmacions eacutessoacuten falsaes

1) La interaccioacute entre les histones i el DNA es sequumlegravencia depenent

2) Les treonines interaccionen mitjanccedilant ponts drsquohidrogen realitzats amb el grup alcohol de la cadena lateral

3) Les interaccions srsquoestableixen principalment entre residus bagravesics de la hegravelix C-terminal el loop L1 i el loop L2 de les histones i els fosfats del DNA

4) Les interaccions srsquoestableixen principalment entre residus bagravesics de la hegravelix N-terminal el loop L1 i el loop L2 de les histones i els fosfats del DNA

a 1 2 i 3

b 1 i 3

c 2 i 4

d 4

e 1 2 3 i 4

5 En lrsquoestabliment de les interaccions Histona-DNA digues quina de les seguumlents afirmacions eacutes CERTA en relacioacute amb el paper de lrsquoaigua

a Lrsquoaigua facilita les interaccions entre les proteiumlnes i el DNA permetent la interaccioacute per ponts drsquohidrogen entre residus de les histones i del DNA quan aquests estan massa allunyats o mal orientats

b Lrsquoestabliment de ponts drsquohidrogen indirectes suposen una disminucioacute de la estabilitat del sistema

c Les molegravecules dlsquoaigua srsquoordenen al voltant del DNA deixant el core del nucleosoma sense solvatar

d 1 i 2 soacuten certes

e Cap de les anteriors eacutes certa

6 Senyala lales afirmacions INCORRECTAES sobre el nucleosoma

a Les histones core i la histona linker comparteixen un mateix domini estructural anomenat histone fold b El tetragravemer central del nucleosoma estagrave format per 2 histones H3 i 2 histones H4

c El domini histone fold estagrave format per 3 hegravelix alfa i 2 loops (L1 i L2)

d Els monogravemers drsquohistona es capiculen per formar els diacutemers gragravecies a interaccions hidrofogravebiques entre les hegravelix alfa i entre els loops de les histones e Les afirmacions a i d soacuten falses

7 Senyala les afirmacions CORRECTES sobre el nucleosoma

1) La sequumlegravencia drsquoaminoagravecids del domini histone fold de les histones H2A H2B H3 i H4 estagrave menys conservada que la seva estructura i plegament

2) El nucleosoma procariota estagrave format per 2 homo o heterodiacutemers i resol el problema de lrsquoempaquetament del DNA

3) Lrsquoorientacioacute de les cadenes laterals dels aminoagravecids de les histones eacutes variable segons la presegravencia o absegravencia del DNA

4) Les histones H1 soacuten les meacutes conservades evolutivament mentre que les H3 soacuten les que ho estan menys

a) 123 b) 13c) 24 d) 4

e) 1234

8 Tria la resposta correcte

1) Les histones presenten alta homologia de sequumlegravencia i per tant destructura

2) Les interaccions directes per formar el tetragravemer sestableixen entre lH3 dun diacutemer H3-H4 i lH3 de lalatre diacutemer H3-H4lsquo

3) Els dos diacutemers H2AH2B no interaccionen entre ells per formar loctagravemer

4) Els cations divalents juguen un paper fonamental ja que se situen a la regioacute C-terminal de les hegravelix alfa estabilitzant-les

a) 1 i 3 b) 2 i 4 c) 12 i 3 d)123 i 4 e)4

PREGUNTES DrsquoASSAIG NUCLEOSOMA

1- Senyala quina importancia teacute lrsquoaigua en el nucleosoma

En el nucleosoma lrsquoaigua es disposa al voltant del DNA i en lrsquoespai entre que hi ha entre el core drsquohistones i el DNA

En el nucleosoma lrsquoaigua juga un paper fonamental en lrsquoestabliment de les interaccions Histona-DNA ja que permet la interaccionar mitjanccedilant ponts drsquohidrogen de residus que es troben massa allunyats (distagravencia gt 28 Å) o que es troben mal orientats (els ponts drsquohidrogen nomeacutes es donen quan els residus estan disposats en linia recta en lrsquoespai admetent variacions de +- 35ordm) Lrsquoefecte principal que faragrave aixograve eacutes que permetragrave que la interaccioacute entre les histones i el DNA sigui sequumlegravencia independent (tot i que aixograve tambeacute es veu afavorit per altres coses) ja que permetragrave que aquesta no depengui dels residus concrets que hi hagi al DNA ni de la seva disposicioacute perquegrave podrem establir interaccions mitjanccedilant una o meacutes molegravecules drsquoaigua per tal drsquointeraccionar amb el DNA

2 Indica quina eacutes lrsquoestructura drsquoun octagravemer i digues quines proteiumlnes interaccionen entre elles per formar-lo

Lrsquooctagravemer estagrave format per dues cogravepies de cada una de les 4 histones core Es formen 2 heterodiacutemers H2A-H2B i dos heterodiacutemers H3-H4 gragravecies a interaccions hidrofogravebiques entre les hegravelix α2 i ponts H entre aa dels loops Les histones dels diacutemers interaccionen de manera capiculadaEls dos diacutemers H3-H4 srsquouneixen fortament als turns centrals del DNA formant el tetragravemer central Els altres dos diacutemers H2A-H2B interaccionen amb el tetragravemer per formar lrsquooctagravemer drsquohistones del nucleosoma El tetragravemer estagrave format per la unioacute dels 2 diacutemers H3-H4 formant una estructura del tipus 4-hegravelix-bundle Les uacuteniques histones que interaccionen directament soacuten H3-H3rsquo (les H4 queden als extrems del tetragravemer) Les interaccions que srsquoestableixen soacuten ponts H i interaccions hidrofogravebiquesLrsquooctagravemer es forma per la unioacute dels dos diacutemers H2A-H2B al tetragravemer Interaccioacute directa entre H4 i H2B mitjanccedilant ponts H i un cluster hidrofogravebic (aquest estagrave format per 3 Tyr que no interaccionen a traveacutes dels seus oxiacutegens sinoacute dels anells) Tambeacute es forma una estructura del tipus 4-hegravelix-bundleA meacutes tambeacute srsquoestableixen interaccions entre els dos diacutemers H2A-H2B

FI DE LA PRESENTACIOacutersquo

• Slide 1
• Slide 2
• CARACTERIacuteSTIQUES DEL NUCLEOSOMA
• El DNA al nucleosoma
• LOCALITZACIOacute DEL NUCLEOSOMA
• ESTRUCTURA DEL NUCLEOSOMA
• Slide 7
• Slide 8
• DINAgraveMICA DEL NUCLEOSOMA
• Slide 10
• Slide 11
• HISTONES
• CLASSIFICACIOacute SCOP
• TIPUS DrsquoHISTONES
• HISTONE FOLD
• 1KX5
• DOMINI HISTONE FOLD
• Slide 18
• Slide 19
• Slide 20
• Slide 21
• Slide 22
• Slide 23
• Slide 24
• INTERACCIONS AL NUCLEOSOMA
• TIPUS DrsquoINTERACCIONS
• TIPUS DrsquoINTERACCIONS
• INTERACCIONS HISTONA-HISTONA
• Slide 29
• Octagravemer drsquohistones (core nucleosomal)
• Slide 31
• Slide 32
• H3 i H4 interaccionen via histone fold formant un heterodiacutemer
• H2A i H2B interaccionen via histone fold formant un heterodiacutemer
• 1 INTERACCIONS HIDROFOgraveBIQUES
• Slide 36
• 3 ALTRES INTERACCIONS SECUNDAgraveRIES
• Per quegrave es formen aquests heterodiacutemers i no uns altres o homodiacutemers
• Slide 39
• Tetragravemer H3-H4H3rsquo-H4rsquo
• Slide 41
• 1 Ponts H entre H3-H3rsquo
• 2 Interaccions hidrofogravebiques entre H3-H3rsquo
• Slide 44
• Slide 45
• Tetragravemer-diacutemer interaccions H4-H2B
• Cluster hidrofogravebic
• Diacutemer-diacutemer interaccions H2A-H2BH2Arsquo
• Slide 49
• INTERACCIOacute AMB IONS
• INTERACCIONS HISTONA-DNA
• Slide 52
• IMPORTAgraveNCIA DE LrsquoAIGUA
• INTERACCIOacute PER PONTS DrsquoH
• Slide 55
• Slide 56
• Slide 57
• Slide 58
• Interaccioacute diacutemer H2AH2B -DNA
• Slide 60
• Slide 61
• Slide 62
• Slide 63
• Slide 64
• Interaccioacute H2B-DNA
• Slide 66
• Slide 67
• Interaccioacute diacutemer H3H4-DNA
• Slide 69
• Slide 70
• Slide 71
• Slide 72
• Slide 73
• Slide 74
• Slide 75
• Slide 76
• Slide 77
• Slide 78
• Slide 79
• Interaccioacute H3-DNA
• Slide 81
• Interaccioacute H4-DNA
• Slide 83
• Slide 84
• Slide 85
• Slide 86
• Slide 87
• Interaccioacute H2A-DNA
• Slide 89
• EVOLUCIOacute DE LES HISTONES
• SUPERPOSICIOacute
• Slide 92
• Slide 93
• Slide 94
• SUPERPOSICIOacute DE LES HISTONES
• Slide 96
• NUCLEOSOMA PROCARIOTA
• ALINIAMENT ESTRUCTURAL
• BIBLIOGRAFIA
• Slide 100
• Slide 102
• Slide 103
• Slide 104
• Slide 105
• Slide 106
• Slide 107
• Slide 108
• Slide 109
• FI DE LA PRESENTACIOacute

Lys122 (H3) grup fosfat DNA

Distagravencia 678Aring

No eacutes possible establir un pont drsquohidrogen directe

SOLUCIOacute H2O

facilitadora

Interaccions indirectes

H2O 2762 facilita la formacioacute del pont drsquohidrogen entre la lisina 122 de la H3 i el grup fosfat del DNA

Per dues molegravecules que hi intervenen (DNA i histona) srsquoalliberen dues molegravecules drsquoaigua

Per alliberar les mateixes dues molegravecules drsquoaigua cal la participacioacute de tres grups (DNA histona i molegravecula drsquoaigua fent de pont)

Interaccioacute diacutemer H2AH2B -DNA

Interaccioacute H2A-DNA

grup NH2 -R- Arg35 (H2A) grup fosfat timina 39

Distagravencia 265Aring

Tipus pont drsquohidrogen (distagravencia ograveptima i orientacioacute en liacutenia recte de lrsquohidrogen del grup NH2 respecte lrsquooxigen del grup fosfat)

COOH

H3N+ C H

CH2

CH2

CH2

NH

C

NH2 NH2

Arginina

+

R

grup NH2 -R- Arg42 (H2A) grup fosfat guanina ndash35

Distagravencia 494AringTipus interaccioacute electrostagravetica

Distagravencia 498AringTipus interaccioacute electrostagravetica

grup fosfat timina 54

grup NH2 -R- Arg77(H2A)

grup NH2 -R- Arg35 (H2A) grup fosfat timina 39

Distagravencia 265Aring

Tipus pont drsquohidrogen (distagravencia ograveptima i orientacioacute en liacutenia recte de lrsquohidrogen del grup NH2 respecte lrsquooxigen del grup fosfat)

COOH

H3N+ C H

CH2

CH2

CH2

NH

C

NH2 NH2

Arginina

+

R

Interaccioacute H2B-DNA

grup NH2 -R- Arg83 (H2B) grup fosfat adenina ndash33

Distagravencia 342AringTipus interaccioacute electrostagravetica

grup OH -R- Thr85 (H2B) grup fosfat guanina ndash34

Distagravencia 300AringTipus pont drsquohidrogen

Treonina

Hidrogen lagravebil del grup alcohol

COOH

H3N+ C H

CH

OH CH3R

Interaccioacute diacutemer H3H4-DNA

Interaccioacute entre N de LYS77 H4 i O2P de A-33

Distagravencia 433Aring

Tipus electroestagravetica

448 Aring

Interaccioacute entre N de LYS115 H3 i O2P de A-33

Distagravencia 507Aring

Tipus electroestagravetica

574 Aring

261 Aring

Interaccioacute entre OH- THR30 H3 i O1P A13 a traveacutes de H2Obull THR - H2O

Distagravencia250 AringTipus pont drsquoH

bull H2O ndash O1P Distagravencia290 AringTipus pont drsquoH

Interaccioacute entre NH3+ de

ARG83 H3 i O1P de G27 Distagravencia 574AringTipus electroestagravetica

Interaccioacute entre OH- THR80 H4 i O1P C28

Distagravencia261Aring

Tipus pont drsquoH25 Aring

29 Aring

275 Aring

420 Aring

278 Aring

Interaccioacute entre NH3+ de

ARG45 H4 i O1P de T7

Distagravencia 510Aring

Tipus electroestagravetica

Interaccioacute OH- de THR118 H3 i O1P de G31

Distagravencia 275Aring

Tipus pont drsquohidrogen

Interaccioacute entre OH- de THR118 H3 NH3

+ ARG45 H4

Distagravencia 278Aring

Tipus pont drsquohidrogen

Interaccioacute entre CH3 de LEU65 H3 i CH3 de T

Distagravencia 414Aring

Tipus hidrofogravebica

414 Aring

Lisina 77 (H4) interaccioacute amb el grup fosfat a una distagravencia de 433Aring

H3-H4DNA

H2A-H2BDNA

Lisina 74 (H2A) tambeacute hauria drsquointeraccionar

Distagravencia 714Aring

No srsquoestableix una interaccioacute aparent

Problema de la literatura O problema de la cristalografia

Hipogravetesi

bull Estudiat en un temps diferent la distagravencia entre la LISINA i el GRUP FOSFAT del DNA permetria la interaccioacute electrostagravetica

Premisa

bull El nucleosoma eacutes un sistema en moviment

bull La cristalografia no ens permet considerar-lo com a tal (ldquofoto estagraveticardquo)

PDB 1P3I Crystallographic Studies Of Nucleosome Core Particles Containing Histone Sin Mutant (resolucioacute 230Aring)

PDB 1P3I

COOH

H3N+ C H

CH2

CH2

CH2

NH3+

Distagravencia 353AringTipus interaccioacute electrostagravetica

R

grup NH3+ Lys1075 grup fosfat adenina 133

Hipogravetesi

bull Estudiat en un temps diferent la distagravencia entre la LISINA i el GRUP FOSFAT del DNA permetria la interaccioacute electrostagravetica

Premisa

bull El nucleosoma eacutes un sistema en moviment

bull La cristalmiddotlografia no ens permet considerar-lo com a tal (ldquofoto estagraveticardquo)

CONCLUSIOacute AL TROBAR UN SEGON PDB A ON SIacute QUE ES MANTEacute LA INTERACCIOacute CONCLUIumlM QUE EacuteS IMPORTANT TAL I COM HAVIacuteEM TROBAT TOT I QUE EN EL NOSTRE MODEL NO HO PUGUEM OBSERVAR

Interaccioacute H3-DNA

Interaccioacute H4-DNA

SHL ndash15

SHL +15

233 Aring

271 Aring

508 Aring

6831 Aring

SHL ndash15

SHL +15

R63 H3 O1P T17J

D24 H4 O1P A-13J

R63 H3

O1P C-14J

D24 H4

O1P T18I

SHL ndash15 SHL +15

Interaccioacute H2B-DNA

Interaccioacute H2A-DNA

Cua C-terminal de H2A

No interaccioacute amb DNA del nucleosoma

Interaccioacute amb H1

Interaccioacute cua N-terminal H2A amb el nucleosoma

Interaccions electroestagravetiques

LYS i ARG amb OP DNA

EVOLUCIOacute DE LES HISTONES

SUPERPOSICIOacuteSTAMP

ClustalW HMMER

STAMP STAMP

LOW SCORES

Alineament STAMP (H4 H2A H2B)

Alinear H3 manualment

STAMP

SUPERPOSICIOacute DE LES HISTONES

H2A At

H2A Dm

H2A Ce

H2A HsH2A Xl

H4 HsH4 Ce

H4 Dm

H4 AtH4 Xl

Mfervidus1

Mfervidus2

H3 CeH3 Hs

H3 XlH3 Dm

H2B At

H2B Hs

H2B Xl

H2B CeH2B Dm

H1 At

H1 CeH1 Dm

H1 Hs

H1 Xl

H5 Ggallus

NUCLEOSOMA PROCARIOTA

bull Mateixa funcioacute a eucariotes i procariotes resoldre el problema de lrsquoempaquetament del DNA

bull Nucleosoma arquea tetragravemer + ~80pb DNAbull 2 tipus drsquohistona amb sequumlegravencia i estructura

conservada bull Formen diacutemers perograve no especiacutefics homo i

heterodiacutemers

bull Histones arquees meacutes petites (nomeacutes histone fold)

CLUSTAL W(160) multiple sequence alignment

1A7W --------------------------MELPIAPIGRIIKDAGAERVSDDARI-TLAKILE 1HTA -------------------------MGELPIAPIGRIIKNAGAERVSDDARI-ALAKVLE 1kx5B SGRGKGGKGLGKGGAKRHRKVLRDNIQGITKPAIRRLARRGGVKRISGLIYEETRGVLKV 1A7W EMGRDIASEAIKLARHAGRKTIKAEDIELAVRRFK---------- 1HTA EMGEEIASEAVKLAKHAGRKTIKAEDIELARKMF-----------1kx5B FLENVIRDAVTYTEHA-KRKT--VTAMDVVYALKRQGRTLYGFGG

No Domain1 Domain2 Sc RMS Len1 Len2 Align NFit Eq Secs I S P(m)

Pair 1 1A7W 1HTA 934 059 68 68 67 67 66 0 8485 10000 736e-46 Pair 2 1A7W 1kx5B 567 152 68 102 68 67 65 0 2462 10000 000037

Pair 3 1HTA 1kx5B 574 131 68 102 68 65 64 0 2969 10000 761e-06

ALINIAMENT ESTRUCTURAL

BIBLIOGRAFIALlibresbull Wolfe A Chromatin (Structure amp Function) Academic Press 2a edicioacute (1995)bull Calladine Understanding DNA Acdameic Pressbull Sinden DNA Structure and Function Academic PressArticlesbull Curt A Davey et al Solvent mediated interactions in the structura of the

nucleosome core particle at 19 Aring resolution J Mol Biol 319 p1097-1113 (2002)

bull Luger et al Crystal structure of the nucleosome core particle at 28 Aring resolution Nature 389 p251-260 (1997)

bull Flaus A Et al Mechanisms for nucleosome mobilisation Biopolymers 68 p463-578 (2003)

bull Richmond T et al The structure of DNA in the nucleosome core Nature 423 p145-150 (2003)

bull Protacio RU et al Effects of Histone Tail Domains on the Rate of Transcriptional Elongation throught a Nucleosome Mol Cell Biol Vol 20 n 23 p8866-8878

Websbull httpwwwciencianetVerArticuloHistonaidArticulo=dsfjuhh7hqjeub9z1f58vkbull httpwwwbiosciohio-stateedu~microbioArchaealhistonesbull httpwwwweb-bookscomMoBioFreeCh3D1htmbull httpwwwbmbpsueducoursesbmb4004_9_active_cromatinpd

Bases de dadesbull SCOPbull PDBbull National Human Genome Research Institute (Histone Sequence Database)

Programesbull STAMPbull ClustalWbull HMMERbull Rasmol

1 Sobre lrsquoestructura del nucleosoma digues quines afirmacions soacuten certes

1) Serveix per resoldre el problema de compactacioacute del DNA

2) Les regions exograveniques del DNA acostumen a estar a les zones linker per aixiacute estar meacutes accesibles als factors de transcripcioacute

3) Les histones srsquouneixen al DNA de forma sequumlegravencia no-depenent

4) Eacutes un sistema molt poc dinagravemic per permetre lrsquoestabilitat dels cromosomas metafagravesics

a 123

b 24

c 13

d 4

e 1234

2 Sobre els components del nucleosoma sabem que

a) Les histones del core estan molt ben conservades mentre que la H1 no

b) El DNA srsquoenrotlla formant 176 voltes al voltant de les histones del nucli que correspon a uns 146pb

c) Les dues anteriors

d) LrsquoH1 estabilitza el nucleosoma i organitza el DNA linker

e) Totes les anteriors

3 Sobre les histones digues quina opcioacute eacutes falsa

a) Soacuten proteiumlnes globulars bagravesiques molt riques en Arg i Lys

b) Les histones desacetilades tenen molt baixa afinitat pel DNA i premetran la transcripcioacute gegravenica

c) Trobem dos tipus drsquohistones totes de baix per molecular

d) Apareixen en lrsquoSCOP com a all alpha protein amb dominis histone fold

e) Srsquoorganitzen en un octagravemer format per un tetragravemer 2(H3-H4) i dos diacutemers (H2A-H2B)

4 En relacioacute a les interaccions entre les histones i el DNA digues quinaes de les seguumlents afirmacions eacutessoacuten falsaes

1) La interaccioacute entre les histones i el DNA es sequumlegravencia depenent

2) Les treonines interaccionen mitjanccedilant ponts drsquohidrogen realitzats amb el grup alcohol de la cadena lateral

3) Les interaccions srsquoestableixen principalment entre residus bagravesics de la hegravelix C-terminal el loop L1 i el loop L2 de les histones i els fosfats del DNA

4) Les interaccions srsquoestableixen principalment entre residus bagravesics de la hegravelix N-terminal el loop L1 i el loop L2 de les histones i els fosfats del DNA

a 1 2 i 3

b 1 i 3

c 2 i 4

d 4

e 1 2 3 i 4

5 En lrsquoestabliment de les interaccions Histona-DNA digues quina de les seguumlents afirmacions eacutes CERTA en relacioacute amb el paper de lrsquoaigua

a Lrsquoaigua facilita les interaccions entre les proteiumlnes i el DNA permetent la interaccioacute per ponts drsquohidrogen entre residus de les histones i del DNA quan aquests estan massa allunyats o mal orientats

b Lrsquoestabliment de ponts drsquohidrogen indirectes suposen una disminucioacute de la estabilitat del sistema

c Les molegravecules dlsquoaigua srsquoordenen al voltant del DNA deixant el core del nucleosoma sense solvatar

d 1 i 2 soacuten certes

e Cap de les anteriors eacutes certa

6 Senyala lales afirmacions INCORRECTAES sobre el nucleosoma

a Les histones core i la histona linker comparteixen un mateix domini estructural anomenat histone fold b El tetragravemer central del nucleosoma estagrave format per 2 histones H3 i 2 histones H4

c El domini histone fold estagrave format per 3 hegravelix alfa i 2 loops (L1 i L2)

d Els monogravemers drsquohistona es capiculen per formar els diacutemers gragravecies a interaccions hidrofogravebiques entre les hegravelix alfa i entre els loops de les histones e Les afirmacions a i d soacuten falses

7 Senyala les afirmacions CORRECTES sobre el nucleosoma

1) La sequumlegravencia drsquoaminoagravecids del domini histone fold de les histones H2A H2B H3 i H4 estagrave menys conservada que la seva estructura i plegament

2) El nucleosoma procariota estagrave format per 2 homo o heterodiacutemers i resol el problema de lrsquoempaquetament del DNA

3) Lrsquoorientacioacute de les cadenes laterals dels aminoagravecids de les histones eacutes variable segons la presegravencia o absegravencia del DNA

4) Les histones H1 soacuten les meacutes conservades evolutivament mentre que les H3 soacuten les que ho estan menys

a) 123 b) 13c) 24 d) 4

e) 1234

8 Tria la resposta correcte

1) Les histones presenten alta homologia de sequumlegravencia i per tant destructura

2) Les interaccions directes per formar el tetragravemer sestableixen entre lH3 dun diacutemer H3-H4 i lH3 de lalatre diacutemer H3-H4lsquo

3) Els dos diacutemers H2AH2B no interaccionen entre ells per formar loctagravemer

4) Els cations divalents juguen un paper fonamental ja que se situen a la regioacute C-terminal de les hegravelix alfa estabilitzant-les

a) 1 i 3 b) 2 i 4 c) 12 i 3 d)123 i 4 e)4

PREGUNTES DrsquoASSAIG NUCLEOSOMA

1- Senyala quina importancia teacute lrsquoaigua en el nucleosoma

En el nucleosoma lrsquoaigua es disposa al voltant del DNA i en lrsquoespai entre que hi ha entre el core drsquohistones i el DNA

En el nucleosoma lrsquoaigua juga un paper fonamental en lrsquoestabliment de les interaccions Histona-DNA ja que permet la interaccionar mitjanccedilant ponts drsquohidrogen de residus que es troben massa allunyats (distagravencia gt 28 Å) o que es troben mal orientats (els ponts drsquohidrogen nomeacutes es donen quan els residus estan disposats en linia recta en lrsquoespai admetent variacions de +- 35ordm) Lrsquoefecte principal que faragrave aixograve eacutes que permetragrave que la interaccioacute entre les histones i el DNA sigui sequumlegravencia independent (tot i que aixograve tambeacute es veu afavorit per altres coses) ja que permetragrave que aquesta no depengui dels residus concrets que hi hagi al DNA ni de la seva disposicioacute perquegrave podrem establir interaccions mitjanccedilant una o meacutes molegravecules drsquoaigua per tal drsquointeraccionar amb el DNA

2 Indica quina eacutes lrsquoestructura drsquoun octagravemer i digues quines proteiumlnes interaccionen entre elles per formar-lo

Lrsquooctagravemer estagrave format per dues cogravepies de cada una de les 4 histones core Es formen 2 heterodiacutemers H2A-H2B i dos heterodiacutemers H3-H4 gragravecies a interaccions hidrofogravebiques entre les hegravelix α2 i ponts H entre aa dels loops Les histones dels diacutemers interaccionen de manera capiculadaEls dos diacutemers H3-H4 srsquouneixen fortament als turns centrals del DNA formant el tetragravemer central Els altres dos diacutemers H2A-H2B interaccionen amb el tetragravemer per formar lrsquooctagravemer drsquohistones del nucleosoma El tetragravemer estagrave format per la unioacute dels 2 diacutemers H3-H4 formant una estructura del tipus 4-hegravelix-bundle Les uacuteniques histones que interaccionen directament soacuten H3-H3rsquo (les H4 queden als extrems del tetragravemer) Les interaccions que srsquoestableixen soacuten ponts H i interaccions hidrofogravebiquesLrsquooctagravemer es forma per la unioacute dels dos diacutemers H2A-H2B al tetragravemer Interaccioacute directa entre H4 i H2B mitjanccedilant ponts H i un cluster hidrofogravebic (aquest estagrave format per 3 Tyr que no interaccionen a traveacutes dels seus oxiacutegens sinoacute dels anells) Tambeacute es forma una estructura del tipus 4-hegravelix-bundleA meacutes tambeacute srsquoestableixen interaccions entre els dos diacutemers H2A-H2B

FI DE LA PRESENTACIOacutersquo

• Slide 1
• Slide 2
• CARACTERIacuteSTIQUES DEL NUCLEOSOMA
• El DNA al nucleosoma
• LOCALITZACIOacute DEL NUCLEOSOMA
• ESTRUCTURA DEL NUCLEOSOMA
• Slide 7
• Slide 8
• DINAgraveMICA DEL NUCLEOSOMA
• Slide 10
• Slide 11
• HISTONES
• CLASSIFICACIOacute SCOP
• TIPUS DrsquoHISTONES
• HISTONE FOLD
• 1KX5
• DOMINI HISTONE FOLD
• Slide 18
• Slide 19
• Slide 20
• Slide 21
• Slide 22
• Slide 23
• Slide 24
• INTERACCIONS AL NUCLEOSOMA
• TIPUS DrsquoINTERACCIONS
• TIPUS DrsquoINTERACCIONS
• INTERACCIONS HISTONA-HISTONA
• Slide 29
• Octagravemer drsquohistones (core nucleosomal)
• Slide 31
• Slide 32
• H3 i H4 interaccionen via histone fold formant un heterodiacutemer
• H2A i H2B interaccionen via histone fold formant un heterodiacutemer
• 1 INTERACCIONS HIDROFOgraveBIQUES
• Slide 36
• 3 ALTRES INTERACCIONS SECUNDAgraveRIES
• Per quegrave es formen aquests heterodiacutemers i no uns altres o homodiacutemers
• Slide 39
• Tetragravemer H3-H4H3rsquo-H4rsquo
• Slide 41
• 1 Ponts H entre H3-H3rsquo
• 2 Interaccions hidrofogravebiques entre H3-H3rsquo
• Slide 44
• Slide 45
• Tetragravemer-diacutemer interaccions H4-H2B
• Cluster hidrofogravebic
• Diacutemer-diacutemer interaccions H2A-H2BH2Arsquo
• Slide 49
• INTERACCIOacute AMB IONS
• INTERACCIONS HISTONA-DNA
• Slide 52
• IMPORTAgraveNCIA DE LrsquoAIGUA
• INTERACCIOacute PER PONTS DrsquoH
• Slide 55
• Slide 56
• Slide 57
• Slide 58
• Interaccioacute diacutemer H2AH2B -DNA
• Slide 60
• Slide 61
• Slide 62
• Slide 63
• Slide 64
• Interaccioacute H2B-DNA
• Slide 66
• Slide 67
• Interaccioacute diacutemer H3H4-DNA
• Slide 69
• Slide 70
• Slide 71
• Slide 72
• Slide 73
• Slide 74
• Slide 75
• Slide 76
• Slide 77
• Slide 78
• Slide 79
• Interaccioacute H3-DNA
• Slide 81
• Interaccioacute H4-DNA
• Slide 83
• Slide 84
• Slide 85
• Slide 86
• Slide 87
• Interaccioacute H2A-DNA
• Slide 89
• EVOLUCIOacute DE LES HISTONES
• SUPERPOSICIOacute
• Slide 92
• Slide 93
• Slide 94
• SUPERPOSICIOacute DE LES HISTONES
• Slide 96
• NUCLEOSOMA PROCARIOTA
• ALINIAMENT ESTRUCTURAL
• BIBLIOGRAFIA
• Slide 100
• Slide 102
• Slide 103
• Slide 104
• Slide 105
• Slide 106
• Slide 107
• Slide 108
• Slide 109
• FI DE LA PRESENTACIOacute

H2O 2762 facilita la formacioacute del pont drsquohidrogen entre la lisina 122 de la H3 i el grup fosfat del DNA

Per dues molegravecules que hi intervenen (DNA i histona) srsquoalliberen dues molegravecules drsquoaigua

Per alliberar les mateixes dues molegravecules drsquoaigua cal la participacioacute de tres grups (DNA histona i molegravecula drsquoaigua fent de pont)

Interaccioacute diacutemer H2AH2B -DNA

Interaccioacute H2A-DNA

grup NH2 -R- Arg35 (H2A) grup fosfat timina 39

Distagravencia 265Aring

Tipus pont drsquohidrogen (distagravencia ograveptima i orientacioacute en liacutenia recte de lrsquohidrogen del grup NH2 respecte lrsquooxigen del grup fosfat)

COOH

H3N+ C H

CH2

CH2

CH2

NH

C

NH2 NH2

Arginina

+

R

grup NH2 -R- Arg42 (H2A) grup fosfat guanina ndash35

Distagravencia 494AringTipus interaccioacute electrostagravetica

Distagravencia 498AringTipus interaccioacute electrostagravetica

grup fosfat timina 54

grup NH2 -R- Arg77(H2A)

grup NH2 -R- Arg35 (H2A) grup fosfat timina 39

Distagravencia 265Aring

Tipus pont drsquohidrogen (distagravencia ograveptima i orientacioacute en liacutenia recte de lrsquohidrogen del grup NH2 respecte lrsquooxigen del grup fosfat)

COOH

H3N+ C H

CH2

CH2

CH2

NH

C

NH2 NH2

Arginina

+

R

Interaccioacute H2B-DNA

grup NH2 -R- Arg83 (H2B) grup fosfat adenina ndash33

Distagravencia 342AringTipus interaccioacute electrostagravetica

grup OH -R- Thr85 (H2B) grup fosfat guanina ndash34

Distagravencia 300AringTipus pont drsquohidrogen

Treonina

Hidrogen lagravebil del grup alcohol

COOH

H3N+ C H

CH

OH CH3R

Interaccioacute diacutemer H3H4-DNA

Interaccioacute entre N de LYS77 H4 i O2P de A-33

Distagravencia 433Aring

Tipus electroestagravetica

448 Aring

Interaccioacute entre N de LYS115 H3 i O2P de A-33

Distagravencia 507Aring

Tipus electroestagravetica

574 Aring

261 Aring

Interaccioacute entre OH- THR30 H3 i O1P A13 a traveacutes de H2Obull THR - H2O

Distagravencia250 AringTipus pont drsquoH

bull H2O ndash O1P Distagravencia290 AringTipus pont drsquoH

Interaccioacute entre NH3+ de

ARG83 H3 i O1P de G27 Distagravencia 574AringTipus electroestagravetica

Interaccioacute entre OH- THR80 H4 i O1P C28

Distagravencia261Aring

Tipus pont drsquoH25 Aring

29 Aring

275 Aring

420 Aring

278 Aring

Interaccioacute entre NH3+ de

ARG45 H4 i O1P de T7

Distagravencia 510Aring

Tipus electroestagravetica

Interaccioacute OH- de THR118 H3 i O1P de G31

Distagravencia 275Aring

Tipus pont drsquohidrogen

Interaccioacute entre OH- de THR118 H3 NH3

+ ARG45 H4

Distagravencia 278Aring

Tipus pont drsquohidrogen

Interaccioacute entre CH3 de LEU65 H3 i CH3 de T

Distagravencia 414Aring

Tipus hidrofogravebica

414 Aring

Lisina 77 (H4) interaccioacute amb el grup fosfat a una distagravencia de 433Aring

H3-H4DNA

H2A-H2BDNA

Lisina 74 (H2A) tambeacute hauria drsquointeraccionar

Distagravencia 714Aring

No srsquoestableix una interaccioacute aparent

Problema de la literatura O problema de la cristalografia

Hipogravetesi

bull Estudiat en un temps diferent la distagravencia entre la LISINA i el GRUP FOSFAT del DNA permetria la interaccioacute electrostagravetica

Premisa

bull El nucleosoma eacutes un sistema en moviment

bull La cristalografia no ens permet considerar-lo com a tal (ldquofoto estagraveticardquo)

PDB 1P3I Crystallographic Studies Of Nucleosome Core Particles Containing Histone Sin Mutant (resolucioacute 230Aring)

PDB 1P3I

COOH

H3N+ C H

CH2

CH2

CH2

NH3+

Distagravencia 353AringTipus interaccioacute electrostagravetica

R

grup NH3+ Lys1075 grup fosfat adenina 133

Hipogravetesi

bull Estudiat en un temps diferent la distagravencia entre la LISINA i el GRUP FOSFAT del DNA permetria la interaccioacute electrostagravetica

Premisa

bull El nucleosoma eacutes un sistema en moviment

bull La cristalmiddotlografia no ens permet considerar-lo com a tal (ldquofoto estagraveticardquo)

CONCLUSIOacute AL TROBAR UN SEGON PDB A ON SIacute QUE ES MANTEacute LA INTERACCIOacute CONCLUIumlM QUE EacuteS IMPORTANT TAL I COM HAVIacuteEM TROBAT TOT I QUE EN EL NOSTRE MODEL NO HO PUGUEM OBSERVAR

Interaccioacute H3-DNA

Interaccioacute H4-DNA

SHL ndash15

SHL +15

233 Aring

271 Aring

508 Aring

6831 Aring

SHL ndash15

SHL +15

R63 H3 O1P T17J

D24 H4 O1P A-13J

R63 H3

O1P C-14J

D24 H4

O1P T18I

SHL ndash15 SHL +15

Interaccioacute H2B-DNA

Interaccioacute H2A-DNA

Cua C-terminal de H2A

No interaccioacute amb DNA del nucleosoma

Interaccioacute amb H1

Interaccioacute cua N-terminal H2A amb el nucleosoma

Interaccions electroestagravetiques

LYS i ARG amb OP DNA

EVOLUCIOacute DE LES HISTONES

SUPERPOSICIOacuteSTAMP

ClustalW HMMER

STAMP STAMP

LOW SCORES

Alineament STAMP (H4 H2A H2B)

Alinear H3 manualment

STAMP

SUPERPOSICIOacute DE LES HISTONES

H2A At

H2A Dm

H2A Ce

H2A HsH2A Xl

H4 HsH4 Ce

H4 Dm

H4 AtH4 Xl

Mfervidus1

Mfervidus2

H3 CeH3 Hs

H3 XlH3 Dm

H2B At

H2B Hs

H2B Xl

H2B CeH2B Dm

H1 At

H1 CeH1 Dm

H1 Hs

H1 Xl

H5 Ggallus

NUCLEOSOMA PROCARIOTA

bull Mateixa funcioacute a eucariotes i procariotes resoldre el problema de lrsquoempaquetament del DNA

bull Nucleosoma arquea tetragravemer + ~80pb DNAbull 2 tipus drsquohistona amb sequumlegravencia i estructura

conservada bull Formen diacutemers perograve no especiacutefics homo i

heterodiacutemers

bull Histones arquees meacutes petites (nomeacutes histone fold)

CLUSTAL W(160) multiple sequence alignment

1A7W --------------------------MELPIAPIGRIIKDAGAERVSDDARI-TLAKILE 1HTA -------------------------MGELPIAPIGRIIKNAGAERVSDDARI-ALAKVLE 1kx5B SGRGKGGKGLGKGGAKRHRKVLRDNIQGITKPAIRRLARRGGVKRISGLIYEETRGVLKV 1A7W EMGRDIASEAIKLARHAGRKTIKAEDIELAVRRFK---------- 1HTA EMGEEIASEAVKLAKHAGRKTIKAEDIELARKMF-----------1kx5B FLENVIRDAVTYTEHA-KRKT--VTAMDVVYALKRQGRTLYGFGG

No Domain1 Domain2 Sc RMS Len1 Len2 Align NFit Eq Secs I S P(m)

Pair 1 1A7W 1HTA 934 059 68 68 67 67 66 0 8485 10000 736e-46 Pair 2 1A7W 1kx5B 567 152 68 102 68 67 65 0 2462 10000 000037

Pair 3 1HTA 1kx5B 574 131 68 102 68 65 64 0 2969 10000 761e-06

ALINIAMENT ESTRUCTURAL

BIBLIOGRAFIALlibresbull Wolfe A Chromatin (Structure amp Function) Academic Press 2a edicioacute (1995)bull Calladine Understanding DNA Acdameic Pressbull Sinden DNA Structure and Function Academic PressArticlesbull Curt A Davey et al Solvent mediated interactions in the structura of the

nucleosome core particle at 19 Aring resolution J Mol Biol 319 p1097-1113 (2002)

bull Luger et al Crystal structure of the nucleosome core particle at 28 Aring resolution Nature 389 p251-260 (1997)

bull Flaus A Et al Mechanisms for nucleosome mobilisation Biopolymers 68 p463-578 (2003)

bull Richmond T et al The structure of DNA in the nucleosome core Nature 423 p145-150 (2003)

bull Protacio RU et al Effects of Histone Tail Domains on the Rate of Transcriptional Elongation throught a Nucleosome Mol Cell Biol Vol 20 n 23 p8866-8878

Websbull httpwwwciencianetVerArticuloHistonaidArticulo=dsfjuhh7hqjeub9z1f58vkbull httpwwwbiosciohio-stateedu~microbioArchaealhistonesbull httpwwwweb-bookscomMoBioFreeCh3D1htmbull httpwwwbmbpsueducoursesbmb4004_9_active_cromatinpd

Bases de dadesbull SCOPbull PDBbull National Human Genome Research Institute (Histone Sequence Database)

Programesbull STAMPbull ClustalWbull HMMERbull Rasmol

1 Sobre lrsquoestructura del nucleosoma digues quines afirmacions soacuten certes

1) Serveix per resoldre el problema de compactacioacute del DNA

2) Les regions exograveniques del DNA acostumen a estar a les zones linker per aixiacute estar meacutes accesibles als factors de transcripcioacute

3) Les histones srsquouneixen al DNA de forma sequumlegravencia no-depenent

4) Eacutes un sistema molt poc dinagravemic per permetre lrsquoestabilitat dels cromosomas metafagravesics

a 123

b 24

c 13

d 4

e 1234

2 Sobre els components del nucleosoma sabem que

a) Les histones del core estan molt ben conservades mentre que la H1 no

b) El DNA srsquoenrotlla formant 176 voltes al voltant de les histones del nucli que correspon a uns 146pb

c) Les dues anteriors

d) LrsquoH1 estabilitza el nucleosoma i organitza el DNA linker

e) Totes les anteriors

3 Sobre les histones digues quina opcioacute eacutes falsa

a) Soacuten proteiumlnes globulars bagravesiques molt riques en Arg i Lys

b) Les histones desacetilades tenen molt baixa afinitat pel DNA i premetran la transcripcioacute gegravenica

c) Trobem dos tipus drsquohistones totes de baix per molecular

d) Apareixen en lrsquoSCOP com a all alpha protein amb dominis histone fold

e) Srsquoorganitzen en un octagravemer format per un tetragravemer 2(H3-H4) i dos diacutemers (H2A-H2B)

4 En relacioacute a les interaccions entre les histones i el DNA digues quinaes de les seguumlents afirmacions eacutessoacuten falsaes

1) La interaccioacute entre les histones i el DNA es sequumlegravencia depenent

2) Les treonines interaccionen mitjanccedilant ponts drsquohidrogen realitzats amb el grup alcohol de la cadena lateral

3) Les interaccions srsquoestableixen principalment entre residus bagravesics de la hegravelix C-terminal el loop L1 i el loop L2 de les histones i els fosfats del DNA

4) Les interaccions srsquoestableixen principalment entre residus bagravesics de la hegravelix N-terminal el loop L1 i el loop L2 de les histones i els fosfats del DNA

a 1 2 i 3

b 1 i 3

c 2 i 4

d 4

e 1 2 3 i 4

5 En lrsquoestabliment de les interaccions Histona-DNA digues quina de les seguumlents afirmacions eacutes CERTA en relacioacute amb el paper de lrsquoaigua

a Lrsquoaigua facilita les interaccions entre les proteiumlnes i el DNA permetent la interaccioacute per ponts drsquohidrogen entre residus de les histones i del DNA quan aquests estan massa allunyats o mal orientats

b Lrsquoestabliment de ponts drsquohidrogen indirectes suposen una disminucioacute de la estabilitat del sistema

c Les molegravecules dlsquoaigua srsquoordenen al voltant del DNA deixant el core del nucleosoma sense solvatar

d 1 i 2 soacuten certes

e Cap de les anteriors eacutes certa

6 Senyala lales afirmacions INCORRECTAES sobre el nucleosoma

a Les histones core i la histona linker comparteixen un mateix domini estructural anomenat histone fold b El tetragravemer central del nucleosoma estagrave format per 2 histones H3 i 2 histones H4

c El domini histone fold estagrave format per 3 hegravelix alfa i 2 loops (L1 i L2)

d Els monogravemers drsquohistona es capiculen per formar els diacutemers gragravecies a interaccions hidrofogravebiques entre les hegravelix alfa i entre els loops de les histones e Les afirmacions a i d soacuten falses

7 Senyala les afirmacions CORRECTES sobre el nucleosoma

1) La sequumlegravencia drsquoaminoagravecids del domini histone fold de les histones H2A H2B H3 i H4 estagrave menys conservada que la seva estructura i plegament

2) El nucleosoma procariota estagrave format per 2 homo o heterodiacutemers i resol el problema de lrsquoempaquetament del DNA

3) Lrsquoorientacioacute de les cadenes laterals dels aminoagravecids de les histones eacutes variable segons la presegravencia o absegravencia del DNA

4) Les histones H1 soacuten les meacutes conservades evolutivament mentre que les H3 soacuten les que ho estan menys

a) 123 b) 13c) 24 d) 4

e) 1234

8 Tria la resposta correcte

1) Les histones presenten alta homologia de sequumlegravencia i per tant destructura

2) Les interaccions directes per formar el tetragravemer sestableixen entre lH3 dun diacutemer H3-H4 i lH3 de lalatre diacutemer H3-H4lsquo

3) Els dos diacutemers H2AH2B no interaccionen entre ells per formar loctagravemer

4) Els cations divalents juguen un paper fonamental ja que se situen a la regioacute C-terminal de les hegravelix alfa estabilitzant-les

a) 1 i 3 b) 2 i 4 c) 12 i 3 d)123 i 4 e)4

PREGUNTES DrsquoASSAIG NUCLEOSOMA

1- Senyala quina importancia teacute lrsquoaigua en el nucleosoma

En el nucleosoma lrsquoaigua es disposa al voltant del DNA i en lrsquoespai entre que hi ha entre el core drsquohistones i el DNA

En el nucleosoma lrsquoaigua juga un paper fonamental en lrsquoestabliment de les interaccions Histona-DNA ja que permet la interaccionar mitjanccedilant ponts drsquohidrogen de residus que es troben massa allunyats (distagravencia gt 28 Å) o que es troben mal orientats (els ponts drsquohidrogen nomeacutes es donen quan els residus estan disposats en linia recta en lrsquoespai admetent variacions de +- 35ordm) Lrsquoefecte principal que faragrave aixograve eacutes que permetragrave que la interaccioacute entre les histones i el DNA sigui sequumlegravencia independent (tot i que aixograve tambeacute es veu afavorit per altres coses) ja que permetragrave que aquesta no depengui dels residus concrets que hi hagi al DNA ni de la seva disposicioacute perquegrave podrem establir interaccions mitjanccedilant una o meacutes molegravecules drsquoaigua per tal drsquointeraccionar amb el DNA

2 Indica quina eacutes lrsquoestructura drsquoun octagravemer i digues quines proteiumlnes interaccionen entre elles per formar-lo

Lrsquooctagravemer estagrave format per dues cogravepies de cada una de les 4 histones core Es formen 2 heterodiacutemers H2A-H2B i dos heterodiacutemers H3-H4 gragravecies a interaccions hidrofogravebiques entre les hegravelix α2 i ponts H entre aa dels loops Les histones dels diacutemers interaccionen de manera capiculadaEls dos diacutemers H3-H4 srsquouneixen fortament als turns centrals del DNA formant el tetragravemer central Els altres dos diacutemers H2A-H2B interaccionen amb el tetragravemer per formar lrsquooctagravemer drsquohistones del nucleosoma El tetragravemer estagrave format per la unioacute dels 2 diacutemers H3-H4 formant una estructura del tipus 4-hegravelix-bundle Les uacuteniques histones que interaccionen directament soacuten H3-H3rsquo (les H4 queden als extrems del tetragravemer) Les interaccions que srsquoestableixen soacuten ponts H i interaccions hidrofogravebiquesLrsquooctagravemer es forma per la unioacute dels dos diacutemers H2A-H2B al tetragravemer Interaccioacute directa entre H4 i H2B mitjanccedilant ponts H i un cluster hidrofogravebic (aquest estagrave format per 3 Tyr que no interaccionen a traveacutes dels seus oxiacutegens sinoacute dels anells) Tambeacute es forma una estructura del tipus 4-hegravelix-bundleA meacutes tambeacute srsquoestableixen interaccions entre els dos diacutemers H2A-H2B

FI DE LA PRESENTACIOacutersquo

• Slide 1
• Slide 2
• CARACTERIacuteSTIQUES DEL NUCLEOSOMA
• El DNA al nucleosoma
• LOCALITZACIOacute DEL NUCLEOSOMA
• ESTRUCTURA DEL NUCLEOSOMA
• Slide 7
• Slide 8
• DINAgraveMICA DEL NUCLEOSOMA
• Slide 10
• Slide 11
• HISTONES
• CLASSIFICACIOacute SCOP
• TIPUS DrsquoHISTONES
• HISTONE FOLD
• 1KX5
• DOMINI HISTONE FOLD
• Slide 18
• Slide 19
• Slide 20
• Slide 21
• Slide 22
• Slide 23
• Slide 24
• INTERACCIONS AL NUCLEOSOMA
• TIPUS DrsquoINTERACCIONS
• TIPUS DrsquoINTERACCIONS
• INTERACCIONS HISTONA-HISTONA
• Slide 29
• Octagravemer drsquohistones (core nucleosomal)
• Slide 31
• Slide 32
• H3 i H4 interaccionen via histone fold formant un heterodiacutemer
• H2A i H2B interaccionen via histone fold formant un heterodiacutemer
• 1 INTERACCIONS HIDROFOgraveBIQUES
• Slide 36
• 3 ALTRES INTERACCIONS SECUNDAgraveRIES
• Per quegrave es formen aquests heterodiacutemers i no uns altres o homodiacutemers
• Slide 39
• Tetragravemer H3-H4H3rsquo-H4rsquo
• Slide 41
• 1 Ponts H entre H3-H3rsquo
• 2 Interaccions hidrofogravebiques entre H3-H3rsquo
• Slide 44
• Slide 45
• Tetragravemer-diacutemer interaccions H4-H2B
• Cluster hidrofogravebic
• Diacutemer-diacutemer interaccions H2A-H2BH2Arsquo
• Slide 49
• INTERACCIOacute AMB IONS
• INTERACCIONS HISTONA-DNA
• Slide 52
• IMPORTAgraveNCIA DE LrsquoAIGUA
• INTERACCIOacute PER PONTS DrsquoH
• Slide 55
• Slide 56
• Slide 57
• Slide 58
• Interaccioacute diacutemer H2AH2B -DNA
• Slide 60
• Slide 61
• Slide 62
• Slide 63
• Slide 64
• Interaccioacute H2B-DNA
• Slide 66
• Slide 67
• Interaccioacute diacutemer H3H4-DNA
• Slide 69
• Slide 70
• Slide 71
• Slide 72
• Slide 73
• Slide 74
• Slide 75
• Slide 76
• Slide 77
• Slide 78
• Slide 79
• Interaccioacute H3-DNA
• Slide 81
• Interaccioacute H4-DNA
• Slide 83
• Slide 84
• Slide 85
• Slide 86
• Slide 87
• Interaccioacute H2A-DNA
• Slide 89
• EVOLUCIOacute DE LES HISTONES
• SUPERPOSICIOacute
• Slide 92
• Slide 93
• Slide 94
• SUPERPOSICIOacute DE LES HISTONES
• Slide 96
• NUCLEOSOMA PROCARIOTA
• ALINIAMENT ESTRUCTURAL
• BIBLIOGRAFIA
• Slide 100
• Slide 102
• Slide 103
• Slide 104
• Slide 105
• Slide 106
• Slide 107
• Slide 108
• Slide 109
• FI DE LA PRESENTACIOacute

Per dues molegravecules que hi intervenen (DNA i histona) srsquoalliberen dues molegravecules drsquoaigua

Per alliberar les mateixes dues molegravecules drsquoaigua cal la participacioacute de tres grups (DNA histona i molegravecula drsquoaigua fent de pont)

Interaccioacute diacutemer H2AH2B -DNA

Interaccioacute H2A-DNA

grup NH2 -R- Arg35 (H2A) grup fosfat timina 39

Distagravencia 265Aring

Tipus pont drsquohidrogen (distagravencia ograveptima i orientacioacute en liacutenia recte de lrsquohidrogen del grup NH2 respecte lrsquooxigen del grup fosfat)

COOH

H3N+ C H

CH2

CH2

CH2

NH

C

NH2 NH2

Arginina

+

R

grup NH2 -R- Arg42 (H2A) grup fosfat guanina ndash35

Distagravencia 494AringTipus interaccioacute electrostagravetica

Distagravencia 498AringTipus interaccioacute electrostagravetica

grup fosfat timina 54

grup NH2 -R- Arg77(H2A)

grup NH2 -R- Arg35 (H2A) grup fosfat timina 39

Distagravencia 265Aring

Tipus pont drsquohidrogen (distagravencia ograveptima i orientacioacute en liacutenia recte de lrsquohidrogen del grup NH2 respecte lrsquooxigen del grup fosfat)

COOH

H3N+ C H

CH2

CH2

CH2

NH

C

NH2 NH2

Arginina

+

R

Interaccioacute H2B-DNA

grup NH2 -R- Arg83 (H2B) grup fosfat adenina ndash33

Distagravencia 342AringTipus interaccioacute electrostagravetica

grup OH -R- Thr85 (H2B) grup fosfat guanina ndash34

Distagravencia 300AringTipus pont drsquohidrogen

Treonina

Hidrogen lagravebil del grup alcohol

COOH

H3N+ C H

CH

OH CH3R

Interaccioacute diacutemer H3H4-DNA

Interaccioacute entre N de LYS77 H4 i O2P de A-33

Distagravencia 433Aring

Tipus electroestagravetica

448 Aring

Interaccioacute entre N de LYS115 H3 i O2P de A-33

Distagravencia 507Aring

Tipus electroestagravetica

574 Aring

261 Aring

Interaccioacute entre OH- THR30 H3 i O1P A13 a traveacutes de H2Obull THR - H2O

Distagravencia250 AringTipus pont drsquoH

bull H2O ndash O1P Distagravencia290 AringTipus pont drsquoH

Interaccioacute entre NH3+ de

ARG83 H3 i O1P de G27 Distagravencia 574AringTipus electroestagravetica

Interaccioacute entre OH- THR80 H4 i O1P C28

Distagravencia261Aring

Tipus pont drsquoH25 Aring

29 Aring

275 Aring

420 Aring

278 Aring

Interaccioacute entre NH3+ de

ARG45 H4 i O1P de T7

Distagravencia 510Aring

Tipus electroestagravetica

Interaccioacute OH- de THR118 H3 i O1P de G31

Distagravencia 275Aring

Tipus pont drsquohidrogen

Interaccioacute entre OH- de THR118 H3 NH3

+ ARG45 H4

Distagravencia 278Aring

Tipus pont drsquohidrogen

Interaccioacute entre CH3 de LEU65 H3 i CH3 de T

Distagravencia 414Aring

Tipus hidrofogravebica

414 Aring

Lisina 77 (H4) interaccioacute amb el grup fosfat a una distagravencia de 433Aring

H3-H4DNA

H2A-H2BDNA

Lisina 74 (H2A) tambeacute hauria drsquointeraccionar

Distagravencia 714Aring

No srsquoestableix una interaccioacute aparent

Problema de la literatura O problema de la cristalografia

Hipogravetesi

bull Estudiat en un temps diferent la distagravencia entre la LISINA i el GRUP FOSFAT del DNA permetria la interaccioacute electrostagravetica

Premisa

bull El nucleosoma eacutes un sistema en moviment

bull La cristalografia no ens permet considerar-lo com a tal (ldquofoto estagraveticardquo)

PDB 1P3I Crystallographic Studies Of Nucleosome Core Particles Containing Histone Sin Mutant (resolucioacute 230Aring)

PDB 1P3I

COOH

H3N+ C H

CH2

CH2

CH2

NH3+

Distagravencia 353AringTipus interaccioacute electrostagravetica

R

grup NH3+ Lys1075 grup fosfat adenina 133

Hipogravetesi

bull Estudiat en un temps diferent la distagravencia entre la LISINA i el GRUP FOSFAT del DNA permetria la interaccioacute electrostagravetica

Premisa

bull El nucleosoma eacutes un sistema en moviment

bull La cristalmiddotlografia no ens permet considerar-lo com a tal (ldquofoto estagraveticardquo)

CONCLUSIOacute AL TROBAR UN SEGON PDB A ON SIacute QUE ES MANTEacute LA INTERACCIOacute CONCLUIumlM QUE EacuteS IMPORTANT TAL I COM HAVIacuteEM TROBAT TOT I QUE EN EL NOSTRE MODEL NO HO PUGUEM OBSERVAR

Interaccioacute H3-DNA

Interaccioacute H4-DNA

SHL ndash15

SHL +15

233 Aring

271 Aring

508 Aring

6831 Aring

SHL ndash15

SHL +15

R63 H3 O1P T17J

D24 H4 O1P A-13J

R63 H3

O1P C-14J

D24 H4

O1P T18I

SHL ndash15 SHL +15

Interaccioacute H2B-DNA

Interaccioacute H2A-DNA

Cua C-terminal de H2A

No interaccioacute amb DNA del nucleosoma

Interaccioacute amb H1

Interaccioacute cua N-terminal H2A amb el nucleosoma

Interaccions electroestagravetiques

LYS i ARG amb OP DNA

EVOLUCIOacute DE LES HISTONES

SUPERPOSICIOacuteSTAMP

ClustalW HMMER

STAMP STAMP

LOW SCORES

Alineament STAMP (H4 H2A H2B)

Alinear H3 manualment

STAMP

SUPERPOSICIOacute DE LES HISTONES

H2A At

H2A Dm

H2A Ce

H2A HsH2A Xl

H4 HsH4 Ce

H4 Dm

H4 AtH4 Xl

Mfervidus1

Mfervidus2

H3 CeH3 Hs

H3 XlH3 Dm

H2B At

H2B Hs

H2B Xl

H2B CeH2B Dm

H1 At

H1 CeH1 Dm

H1 Hs

H1 Xl

H5 Ggallus

NUCLEOSOMA PROCARIOTA

bull Mateixa funcioacute a eucariotes i procariotes resoldre el problema de lrsquoempaquetament del DNA

bull Nucleosoma arquea tetragravemer + ~80pb DNAbull 2 tipus drsquohistona amb sequumlegravencia i estructura

conservada bull Formen diacutemers perograve no especiacutefics homo i

heterodiacutemers

bull Histones arquees meacutes petites (nomeacutes histone fold)

CLUSTAL W(160) multiple sequence alignment

1A7W --------------------------MELPIAPIGRIIKDAGAERVSDDARI-TLAKILE 1HTA -------------------------MGELPIAPIGRIIKNAGAERVSDDARI-ALAKVLE 1kx5B SGRGKGGKGLGKGGAKRHRKVLRDNIQGITKPAIRRLARRGGVKRISGLIYEETRGVLKV 1A7W EMGRDIASEAIKLARHAGRKTIKAEDIELAVRRFK---------- 1HTA EMGEEIASEAVKLAKHAGRKTIKAEDIELARKMF-----------1kx5B FLENVIRDAVTYTEHA-KRKT--VTAMDVVYALKRQGRTLYGFGG

No Domain1 Domain2 Sc RMS Len1 Len2 Align NFit Eq Secs I S P(m)

Pair 1 1A7W 1HTA 934 059 68 68 67 67 66 0 8485 10000 736e-46 Pair 2 1A7W 1kx5B 567 152 68 102 68 67 65 0 2462 10000 000037

Pair 3 1HTA 1kx5B 574 131 68 102 68 65 64 0 2969 10000 761e-06

ALINIAMENT ESTRUCTURAL

BIBLIOGRAFIALlibresbull Wolfe A Chromatin (Structure amp Function) Academic Press 2a edicioacute (1995)bull Calladine Understanding DNA Acdameic Pressbull Sinden DNA Structure and Function Academic PressArticlesbull Curt A Davey et al Solvent mediated interactions in the structura of the

nucleosome core particle at 19 Aring resolution J Mol Biol 319 p1097-1113 (2002)

bull Luger et al Crystal structure of the nucleosome core particle at 28 Aring resolution Nature 389 p251-260 (1997)

bull Flaus A Et al Mechanisms for nucleosome mobilisation Biopolymers 68 p463-578 (2003)

bull Richmond T et al The structure of DNA in the nucleosome core Nature 423 p145-150 (2003)

bull Protacio RU et al Effects of Histone Tail Domains on the Rate of Transcriptional Elongation throught a Nucleosome Mol Cell Biol Vol 20 n 23 p8866-8878

Websbull httpwwwciencianetVerArticuloHistonaidArticulo=dsfjuhh7hqjeub9z1f58vkbull httpwwwbiosciohio-stateedu~microbioArchaealhistonesbull httpwwwweb-bookscomMoBioFreeCh3D1htmbull httpwwwbmbpsueducoursesbmb4004_9_active_cromatinpd

Bases de dadesbull SCOPbull PDBbull National Human Genome Research Institute (Histone Sequence Database)

Programesbull STAMPbull ClustalWbull HMMERbull Rasmol

1 Sobre lrsquoestructura del nucleosoma digues quines afirmacions soacuten certes

1) Serveix per resoldre el problema de compactacioacute del DNA

2) Les regions exograveniques del DNA acostumen a estar a les zones linker per aixiacute estar meacutes accesibles als factors de transcripcioacute

3) Les histones srsquouneixen al DNA de forma sequumlegravencia no-depenent

4) Eacutes un sistema molt poc dinagravemic per permetre lrsquoestabilitat dels cromosomas metafagravesics

a 123

b 24

c 13

d 4

e 1234

2 Sobre els components del nucleosoma sabem que

a) Les histones del core estan molt ben conservades mentre que la H1 no

b) El DNA srsquoenrotlla formant 176 voltes al voltant de les histones del nucli que correspon a uns 146pb

c) Les dues anteriors

d) LrsquoH1 estabilitza el nucleosoma i organitza el DNA linker

e) Totes les anteriors

3 Sobre les histones digues quina opcioacute eacutes falsa

a) Soacuten proteiumlnes globulars bagravesiques molt riques en Arg i Lys

b) Les histones desacetilades tenen molt baixa afinitat pel DNA i premetran la transcripcioacute gegravenica

c) Trobem dos tipus drsquohistones totes de baix per molecular

d) Apareixen en lrsquoSCOP com a all alpha protein amb dominis histone fold

e) Srsquoorganitzen en un octagravemer format per un tetragravemer 2(H3-H4) i dos diacutemers (H2A-H2B)

4 En relacioacute a les interaccions entre les histones i el DNA digues quinaes de les seguumlents afirmacions eacutessoacuten falsaes

1) La interaccioacute entre les histones i el DNA es sequumlegravencia depenent

2) Les treonines interaccionen mitjanccedilant ponts drsquohidrogen realitzats amb el grup alcohol de la cadena lateral

3) Les interaccions srsquoestableixen principalment entre residus bagravesics de la hegravelix C-terminal el loop L1 i el loop L2 de les histones i els fosfats del DNA

4) Les interaccions srsquoestableixen principalment entre residus bagravesics de la hegravelix N-terminal el loop L1 i el loop L2 de les histones i els fosfats del DNA

a 1 2 i 3

b 1 i 3

c 2 i 4

d 4

e 1 2 3 i 4

5 En lrsquoestabliment de les interaccions Histona-DNA digues quina de les seguumlents afirmacions eacutes CERTA en relacioacute amb el paper de lrsquoaigua

a Lrsquoaigua facilita les interaccions entre les proteiumlnes i el DNA permetent la interaccioacute per ponts drsquohidrogen entre residus de les histones i del DNA quan aquests estan massa allunyats o mal orientats

b Lrsquoestabliment de ponts drsquohidrogen indirectes suposen una disminucioacute de la estabilitat del sistema

c Les molegravecules dlsquoaigua srsquoordenen al voltant del DNA deixant el core del nucleosoma sense solvatar

d 1 i 2 soacuten certes

e Cap de les anteriors eacutes certa

6 Senyala lales afirmacions INCORRECTAES sobre el nucleosoma

a Les histones core i la histona linker comparteixen un mateix domini estructural anomenat histone fold b El tetragravemer central del nucleosoma estagrave format per 2 histones H3 i 2 histones H4

c El domini histone fold estagrave format per 3 hegravelix alfa i 2 loops (L1 i L2)

d Els monogravemers drsquohistona es capiculen per formar els diacutemers gragravecies a interaccions hidrofogravebiques entre les hegravelix alfa i entre els loops de les histones e Les afirmacions a i d soacuten falses

7 Senyala les afirmacions CORRECTES sobre el nucleosoma

1) La sequumlegravencia drsquoaminoagravecids del domini histone fold de les histones H2A H2B H3 i H4 estagrave menys conservada que la seva estructura i plegament

2) El nucleosoma procariota estagrave format per 2 homo o heterodiacutemers i resol el problema de lrsquoempaquetament del DNA

3) Lrsquoorientacioacute de les cadenes laterals dels aminoagravecids de les histones eacutes variable segons la presegravencia o absegravencia del DNA

4) Les histones H1 soacuten les meacutes conservades evolutivament mentre que les H3 soacuten les que ho estan menys

a) 123 b) 13c) 24 d) 4

e) 1234

8 Tria la resposta correcte

1) Les histones presenten alta homologia de sequumlegravencia i per tant destructura

2) Les interaccions directes per formar el tetragravemer sestableixen entre lH3 dun diacutemer H3-H4 i lH3 de lalatre diacutemer H3-H4lsquo

3) Els dos diacutemers H2AH2B no interaccionen entre ells per formar loctagravemer

4) Els cations divalents juguen un paper fonamental ja que se situen a la regioacute C-terminal de les hegravelix alfa estabilitzant-les

a) 1 i 3 b) 2 i 4 c) 12 i 3 d)123 i 4 e)4

PREGUNTES DrsquoASSAIG NUCLEOSOMA

1- Senyala quina importancia teacute lrsquoaigua en el nucleosoma

En el nucleosoma lrsquoaigua es disposa al voltant del DNA i en lrsquoespai entre que hi ha entre el core drsquohistones i el DNA

En el nucleosoma lrsquoaigua juga un paper fonamental en lrsquoestabliment de les interaccions Histona-DNA ja que permet la interaccionar mitjanccedilant ponts drsquohidrogen de residus que es troben massa allunyats (distagravencia gt 28 Å) o que es troben mal orientats (els ponts drsquohidrogen nomeacutes es donen quan els residus estan disposats en linia recta en lrsquoespai admetent variacions de +- 35ordm) Lrsquoefecte principal que faragrave aixograve eacutes que permetragrave que la interaccioacute entre les histones i el DNA sigui sequumlegravencia independent (tot i que aixograve tambeacute es veu afavorit per altres coses) ja que permetragrave que aquesta no depengui dels residus concrets que hi hagi al DNA ni de la seva disposicioacute perquegrave podrem establir interaccions mitjanccedilant una o meacutes molegravecules drsquoaigua per tal drsquointeraccionar amb el DNA

2 Indica quina eacutes lrsquoestructura drsquoun octagravemer i digues quines proteiumlnes interaccionen entre elles per formar-lo

Lrsquooctagravemer estagrave format per dues cogravepies de cada una de les 4 histones core Es formen 2 heterodiacutemers H2A-H2B i dos heterodiacutemers H3-H4 gragravecies a interaccions hidrofogravebiques entre les hegravelix α2 i ponts H entre aa dels loops Les histones dels diacutemers interaccionen de manera capiculadaEls dos diacutemers H3-H4 srsquouneixen fortament als turns centrals del DNA formant el tetragravemer central Els altres dos diacutemers H2A-H2B interaccionen amb el tetragravemer per formar lrsquooctagravemer drsquohistones del nucleosoma El tetragravemer estagrave format per la unioacute dels 2 diacutemers H3-H4 formant una estructura del tipus 4-hegravelix-bundle Les uacuteniques histones que interaccionen directament soacuten H3-H3rsquo (les H4 queden als extrems del tetragravemer) Les interaccions que srsquoestableixen soacuten ponts H i interaccions hidrofogravebiquesLrsquooctagravemer es forma per la unioacute dels dos diacutemers H2A-H2B al tetragravemer Interaccioacute directa entre H4 i H2B mitjanccedilant ponts H i un cluster hidrofogravebic (aquest estagrave format per 3 Tyr que no interaccionen a traveacutes dels seus oxiacutegens sinoacute dels anells) Tambeacute es forma una estructura del tipus 4-hegravelix-bundleA meacutes tambeacute srsquoestableixen interaccions entre els dos diacutemers H2A-H2B

FI DE LA PRESENTACIOacutersquo

• Slide 1
• Slide 2
• CARACTERIacuteSTIQUES DEL NUCLEOSOMA
• El DNA al nucleosoma
• LOCALITZACIOacute DEL NUCLEOSOMA
• ESTRUCTURA DEL NUCLEOSOMA
• Slide 7
• Slide 8
• DINAgraveMICA DEL NUCLEOSOMA
• Slide 10
• Slide 11
• HISTONES
• CLASSIFICACIOacute SCOP
• TIPUS DrsquoHISTONES
• HISTONE FOLD
• 1KX5
• DOMINI HISTONE FOLD
• Slide 18
• Slide 19
• Slide 20
• Slide 21
• Slide 22
• Slide 23
• Slide 24
• INTERACCIONS AL NUCLEOSOMA
• TIPUS DrsquoINTERACCIONS
• TIPUS DrsquoINTERACCIONS
• INTERACCIONS HISTONA-HISTONA
• Slide 29
• Octagravemer drsquohistones (core nucleosomal)
• Slide 31
• Slide 32
• H3 i H4 interaccionen via histone fold formant un heterodiacutemer
• H2A i H2B interaccionen via histone fold formant un heterodiacutemer
• 1 INTERACCIONS HIDROFOgraveBIQUES
• Slide 36
• 3 ALTRES INTERACCIONS SECUNDAgraveRIES
• Per quegrave es formen aquests heterodiacutemers i no uns altres o homodiacutemers
• Slide 39
• Tetragravemer H3-H4H3rsquo-H4rsquo
• Slide 41
• 1 Ponts H entre H3-H3rsquo
• 2 Interaccions hidrofogravebiques entre H3-H3rsquo
• Slide 44
• Slide 45
• Tetragravemer-diacutemer interaccions H4-H2B
• Cluster hidrofogravebic
• Diacutemer-diacutemer interaccions H2A-H2BH2Arsquo
• Slide 49
• INTERACCIOacute AMB IONS
• INTERACCIONS HISTONA-DNA
• Slide 52
• IMPORTAgraveNCIA DE LrsquoAIGUA
• INTERACCIOacute PER PONTS DrsquoH
• Slide 55
• Slide 56
• Slide 57
• Slide 58
• Interaccioacute diacutemer H2AH2B -DNA
• Slide 60
• Slide 61
• Slide 62
• Slide 63
• Slide 64
• Interaccioacute H2B-DNA
• Slide 66
• Slide 67
• Interaccioacute diacutemer H3H4-DNA
• Slide 69
• Slide 70
• Slide 71
• Slide 72
• Slide 73
• Slide 74
• Slide 75
• Slide 76
• Slide 77
• Slide 78
• Slide 79
• Interaccioacute H3-DNA
• Slide 81
• Interaccioacute H4-DNA
• Slide 83
• Slide 84
• Slide 85
• Slide 86
• Slide 87
• Interaccioacute H2A-DNA
• Slide 89
• EVOLUCIOacute DE LES HISTONES
• SUPERPOSICIOacute
• Slide 92
• Slide 93
• Slide 94
• SUPERPOSICIOacute DE LES HISTONES
• Slide 96
• NUCLEOSOMA PROCARIOTA
• ALINIAMENT ESTRUCTURAL
• BIBLIOGRAFIA
• Slide 100
• Slide 102
• Slide 103
• Slide 104
• Slide 105
• Slide 106
• Slide 107
• Slide 108
• Slide 109
• FI DE LA PRESENTACIOacute

Interaccioacute diacutemer H2AH2B -DNA

Interaccioacute H2A-DNA

grup NH2 -R- Arg35 (H2A) grup fosfat timina 39

Distagravencia 265Aring

Tipus pont drsquohidrogen (distagravencia ograveptima i orientacioacute en liacutenia recte de lrsquohidrogen del grup NH2 respecte lrsquooxigen del grup fosfat)

COOH

H3N+ C H

CH2

CH2

CH2

NH

C

NH2 NH2

Arginina

+

R

grup NH2 -R- Arg42 (H2A) grup fosfat guanina ndash35

Distagravencia 494AringTipus interaccioacute electrostagravetica

Distagravencia 498AringTipus interaccioacute electrostagravetica

grup fosfat timina 54

grup NH2 -R- Arg77(H2A)

grup NH2 -R- Arg35 (H2A) grup fosfat timina 39

Distagravencia 265Aring

Tipus pont drsquohidrogen (distagravencia ograveptima i orientacioacute en liacutenia recte de lrsquohidrogen del grup NH2 respecte lrsquooxigen del grup fosfat)

COOH

H3N+ C H

CH2

CH2

CH2

NH

C

NH2 NH2

Arginina

+

R

Interaccioacute H2B-DNA

grup NH2 -R- Arg83 (H2B) grup fosfat adenina ndash33

Distagravencia 342AringTipus interaccioacute electrostagravetica

grup OH -R- Thr85 (H2B) grup fosfat guanina ndash34

Distagravencia 300AringTipus pont drsquohidrogen

Treonina

Hidrogen lagravebil del grup alcohol

COOH

H3N+ C H

CH

OH CH3R

Interaccioacute diacutemer H3H4-DNA

Interaccioacute entre N de LYS77 H4 i O2P de A-33

Distagravencia 433Aring

Tipus electroestagravetica

448 Aring

Interaccioacute entre N de LYS115 H3 i O2P de A-33

Distagravencia 507Aring

Tipus electroestagravetica

574 Aring

261 Aring

Interaccioacute entre OH- THR30 H3 i O1P A13 a traveacutes de H2Obull THR - H2O

Distagravencia250 AringTipus pont drsquoH

bull H2O ndash O1P Distagravencia290 AringTipus pont drsquoH

Interaccioacute entre NH3+ de

ARG83 H3 i O1P de G27 Distagravencia 574AringTipus electroestagravetica

Interaccioacute entre OH- THR80 H4 i O1P C28

Distagravencia261Aring

Tipus pont drsquoH25 Aring

29 Aring

275 Aring

420 Aring

278 Aring

Interaccioacute entre NH3+ de

ARG45 H4 i O1P de T7

Distagravencia 510Aring

Tipus electroestagravetica

Interaccioacute OH- de THR118 H3 i O1P de G31

Distagravencia 275Aring

Tipus pont drsquohidrogen

Interaccioacute entre OH- de THR118 H3 NH3

+ ARG45 H4

Distagravencia 278Aring

Tipus pont drsquohidrogen

Interaccioacute entre CH3 de LEU65 H3 i CH3 de T

Distagravencia 414Aring

Tipus hidrofogravebica

414 Aring

Lisina 77 (H4) interaccioacute amb el grup fosfat a una distagravencia de 433Aring

H3-H4DNA

H2A-H2BDNA

Lisina 74 (H2A) tambeacute hauria drsquointeraccionar

Distagravencia 714Aring

No srsquoestableix una interaccioacute aparent

Problema de la literatura O problema de la cristalografia

Hipogravetesi

bull Estudiat en un temps diferent la distagravencia entre la LISINA i el GRUP FOSFAT del DNA permetria la interaccioacute electrostagravetica

Premisa

bull El nucleosoma eacutes un sistema en moviment

bull La cristalografia no ens permet considerar-lo com a tal (ldquofoto estagraveticardquo)

PDB 1P3I Crystallographic Studies Of Nucleosome Core Particles Containing Histone Sin Mutant (resolucioacute 230Aring)

PDB 1P3I

COOH

H3N+ C H

CH2

CH2

CH2

NH3+

Distagravencia 353AringTipus interaccioacute electrostagravetica

R

grup NH3+ Lys1075 grup fosfat adenina 133

Hipogravetesi

bull Estudiat en un temps diferent la distagravencia entre la LISINA i el GRUP FOSFAT del DNA permetria la interaccioacute electrostagravetica

Premisa

bull El nucleosoma eacutes un sistema en moviment

bull La cristalmiddotlografia no ens permet considerar-lo com a tal (ldquofoto estagraveticardquo)

CONCLUSIOacute AL TROBAR UN SEGON PDB A ON SIacute QUE ES MANTEacute LA INTERACCIOacute CONCLUIumlM QUE EacuteS IMPORTANT TAL I COM HAVIacuteEM TROBAT TOT I QUE EN EL NOSTRE MODEL NO HO PUGUEM OBSERVAR

Interaccioacute H3-DNA

Interaccioacute H4-DNA

SHL ndash15

SHL +15

233 Aring

271 Aring

508 Aring

6831 Aring

SHL ndash15

SHL +15

R63 H3 O1P T17J

D24 H4 O1P A-13J

R63 H3

O1P C-14J

D24 H4

O1P T18I

SHL ndash15 SHL +15

Interaccioacute H2B-DNA

Interaccioacute H2A-DNA

Cua C-terminal de H2A

No interaccioacute amb DNA del nucleosoma

Interaccioacute amb H1

Interaccioacute cua N-terminal H2A amb el nucleosoma

Interaccions electroestagravetiques

LYS i ARG amb OP DNA

EVOLUCIOacute DE LES HISTONES

SUPERPOSICIOacuteSTAMP

ClustalW HMMER

STAMP STAMP

LOW SCORES

Alineament STAMP (H4 H2A H2B)

Alinear H3 manualment

STAMP

SUPERPOSICIOacute DE LES HISTONES

H2A At

H2A Dm

H2A Ce

H2A HsH2A Xl

H4 HsH4 Ce

H4 Dm

H4 AtH4 Xl

Mfervidus1

Mfervidus2

H3 CeH3 Hs

H3 XlH3 Dm

H2B At

H2B Hs

H2B Xl

H2B CeH2B Dm

H1 At

H1 CeH1 Dm

H1 Hs

H1 Xl

H5 Ggallus

NUCLEOSOMA PROCARIOTA

bull Mateixa funcioacute a eucariotes i procariotes resoldre el problema de lrsquoempaquetament del DNA

bull Nucleosoma arquea tetragravemer + ~80pb DNAbull 2 tipus drsquohistona amb sequumlegravencia i estructura

conservada bull Formen diacutemers perograve no especiacutefics homo i

heterodiacutemers

bull Histones arquees meacutes petites (nomeacutes histone fold)

CLUSTAL W(160) multiple sequence alignment

1A7W --------------------------MELPIAPIGRIIKDAGAERVSDDARI-TLAKILE 1HTA -------------------------MGELPIAPIGRIIKNAGAERVSDDARI-ALAKVLE 1kx5B SGRGKGGKGLGKGGAKRHRKVLRDNIQGITKPAIRRLARRGGVKRISGLIYEETRGVLKV 1A7W EMGRDIASEAIKLARHAGRKTIKAEDIELAVRRFK---------- 1HTA EMGEEIASEAVKLAKHAGRKTIKAEDIELARKMF-----------1kx5B FLENVIRDAVTYTEHA-KRKT--VTAMDVVYALKRQGRTLYGFGG

No Domain1 Domain2 Sc RMS Len1 Len2 Align NFit Eq Secs I S P(m)

Pair 1 1A7W 1HTA 934 059 68 68 67 67 66 0 8485 10000 736e-46 Pair 2 1A7W 1kx5B 567 152 68 102 68 67 65 0 2462 10000 000037

Pair 3 1HTA 1kx5B 574 131 68 102 68 65 64 0 2969 10000 761e-06

ALINIAMENT ESTRUCTURAL

BIBLIOGRAFIALlibresbull Wolfe A Chromatin (Structure amp Function) Academic Press 2a edicioacute (1995)bull Calladine Understanding DNA Acdameic Pressbull Sinden DNA Structure and Function Academic PressArticlesbull Curt A Davey et al Solvent mediated interactions in the structura of the

nucleosome core particle at 19 Aring resolution J Mol Biol 319 p1097-1113 (2002)

bull Luger et al Crystal structure of the nucleosome core particle at 28 Aring resolution Nature 389 p251-260 (1997)

bull Flaus A Et al Mechanisms for nucleosome mobilisation Biopolymers 68 p463-578 (2003)

bull Richmond T et al The structure of DNA in the nucleosome core Nature 423 p145-150 (2003)

bull Protacio RU et al Effects of Histone Tail Domains on the Rate of Transcriptional Elongation throught a Nucleosome Mol Cell Biol Vol 20 n 23 p8866-8878

Websbull httpwwwciencianetVerArticuloHistonaidArticulo=dsfjuhh7hqjeub9z1f58vkbull httpwwwbiosciohio-stateedu~microbioArchaealhistonesbull httpwwwweb-bookscomMoBioFreeCh3D1htmbull httpwwwbmbpsueducoursesbmb4004_9_active_cromatinpd

Bases de dadesbull SCOPbull PDBbull National Human Genome Research Institute (Histone Sequence Database)

Programesbull STAMPbull ClustalWbull HMMERbull Rasmol

1 Sobre lrsquoestructura del nucleosoma digues quines afirmacions soacuten certes

1) Serveix per resoldre el problema de compactacioacute del DNA

2) Les regions exograveniques del DNA acostumen a estar a les zones linker per aixiacute estar meacutes accesibles als factors de transcripcioacute

3) Les histones srsquouneixen al DNA de forma sequumlegravencia no-depenent

4) Eacutes un sistema molt poc dinagravemic per permetre lrsquoestabilitat dels cromosomas metafagravesics

a 123

b 24

c 13

d 4

e 1234

2 Sobre els components del nucleosoma sabem que

a) Les histones del core estan molt ben conservades mentre que la H1 no

b) El DNA srsquoenrotlla formant 176 voltes al voltant de les histones del nucli que correspon a uns 146pb

c) Les dues anteriors

d) LrsquoH1 estabilitza el nucleosoma i organitza el DNA linker

e) Totes les anteriors

3 Sobre les histones digues quina opcioacute eacutes falsa

a) Soacuten proteiumlnes globulars bagravesiques molt riques en Arg i Lys

b) Les histones desacetilades tenen molt baixa afinitat pel DNA i premetran la transcripcioacute gegravenica

c) Trobem dos tipus drsquohistones totes de baix per molecular

d) Apareixen en lrsquoSCOP com a all alpha protein amb dominis histone fold

e) Srsquoorganitzen en un octagravemer format per un tetragravemer 2(H3-H4) i dos diacutemers (H2A-H2B)

4 En relacioacute a les interaccions entre les histones i el DNA digues quinaes de les seguumlents afirmacions eacutessoacuten falsaes

1) La interaccioacute entre les histones i el DNA es sequumlegravencia depenent

2) Les treonines interaccionen mitjanccedilant ponts drsquohidrogen realitzats amb el grup alcohol de la cadena lateral

3) Les interaccions srsquoestableixen principalment entre residus bagravesics de la hegravelix C-terminal el loop L1 i el loop L2 de les histones i els fosfats del DNA

4) Les interaccions srsquoestableixen principalment entre residus bagravesics de la hegravelix N-terminal el loop L1 i el loop L2 de les histones i els fosfats del DNA

a 1 2 i 3

b 1 i 3

c 2 i 4

d 4

e 1 2 3 i 4

5 En lrsquoestabliment de les interaccions Histona-DNA digues quina de les seguumlents afirmacions eacutes CERTA en relacioacute amb el paper de lrsquoaigua

a Lrsquoaigua facilita les interaccions entre les proteiumlnes i el DNA permetent la interaccioacute per ponts drsquohidrogen entre residus de les histones i del DNA quan aquests estan massa allunyats o mal orientats

b Lrsquoestabliment de ponts drsquohidrogen indirectes suposen una disminucioacute de la estabilitat del sistema

c Les molegravecules dlsquoaigua srsquoordenen al voltant del DNA deixant el core del nucleosoma sense solvatar

d 1 i 2 soacuten certes

e Cap de les anteriors eacutes certa

6 Senyala lales afirmacions INCORRECTAES sobre el nucleosoma

a Les histones core i la histona linker comparteixen un mateix domini estructural anomenat histone fold b El tetragravemer central del nucleosoma estagrave format per 2 histones H3 i 2 histones H4

c El domini histone fold estagrave format per 3 hegravelix alfa i 2 loops (L1 i L2)

d Els monogravemers drsquohistona es capiculen per formar els diacutemers gragravecies a interaccions hidrofogravebiques entre les hegravelix alfa i entre els loops de les histones e Les afirmacions a i d soacuten falses

7 Senyala les afirmacions CORRECTES sobre el nucleosoma

1) La sequumlegravencia drsquoaminoagravecids del domini histone fold de les histones H2A H2B H3 i H4 estagrave menys conservada que la seva estructura i plegament

2) El nucleosoma procariota estagrave format per 2 homo o heterodiacutemers i resol el problema de lrsquoempaquetament del DNA

3) Lrsquoorientacioacute de les cadenes laterals dels aminoagravecids de les histones eacutes variable segons la presegravencia o absegravencia del DNA

4) Les histones H1 soacuten les meacutes conservades evolutivament mentre que les H3 soacuten les que ho estan menys

a) 123 b) 13c) 24 d) 4

e) 1234

8 Tria la resposta correcte

1) Les histones presenten alta homologia de sequumlegravencia i per tant destructura

2) Les interaccions directes per formar el tetragravemer sestableixen entre lH3 dun diacutemer H3-H4 i lH3 de lalatre diacutemer H3-H4lsquo

3) Els dos diacutemers H2AH2B no interaccionen entre ells per formar loctagravemer

4) Els cations divalents juguen un paper fonamental ja que se situen a la regioacute C-terminal de les hegravelix alfa estabilitzant-les

a) 1 i 3 b) 2 i 4 c) 12 i 3 d)123 i 4 e)4

PREGUNTES DrsquoASSAIG NUCLEOSOMA

1- Senyala quina importancia teacute lrsquoaigua en el nucleosoma

En el nucleosoma lrsquoaigua es disposa al voltant del DNA i en lrsquoespai entre que hi ha entre el core drsquohistones i el DNA

En el nucleosoma lrsquoaigua juga un paper fonamental en lrsquoestabliment de les interaccions Histona-DNA ja que permet la interaccionar mitjanccedilant ponts drsquohidrogen de residus que es troben massa allunyats (distagravencia gt 28 Å) o que es troben mal orientats (els ponts drsquohidrogen nomeacutes es donen quan els residus estan disposats en linia recta en lrsquoespai admetent variacions de +- 35ordm) Lrsquoefecte principal que faragrave aixograve eacutes que permetragrave que la interaccioacute entre les histones i el DNA sigui sequumlegravencia independent (tot i que aixograve tambeacute es veu afavorit per altres coses) ja que permetragrave que aquesta no depengui dels residus concrets que hi hagi al DNA ni de la seva disposicioacute perquegrave podrem establir interaccions mitjanccedilant una o meacutes molegravecules drsquoaigua per tal drsquointeraccionar amb el DNA

2 Indica quina eacutes lrsquoestructura drsquoun octagravemer i digues quines proteiumlnes interaccionen entre elles per formar-lo

Lrsquooctagravemer estagrave format per dues cogravepies de cada una de les 4 histones core Es formen 2 heterodiacutemers H2A-H2B i dos heterodiacutemers H3-H4 gragravecies a interaccions hidrofogravebiques entre les hegravelix α2 i ponts H entre aa dels loops Les histones dels diacutemers interaccionen de manera capiculadaEls dos diacutemers H3-H4 srsquouneixen fortament als turns centrals del DNA formant el tetragravemer central Els altres dos diacutemers H2A-H2B interaccionen amb el tetragravemer per formar lrsquooctagravemer drsquohistones del nucleosoma El tetragravemer estagrave format per la unioacute dels 2 diacutemers H3-H4 formant una estructura del tipus 4-hegravelix-bundle Les uacuteniques histones que interaccionen directament soacuten H3-H3rsquo (les H4 queden als extrems del tetragravemer) Les interaccions que srsquoestableixen soacuten ponts H i interaccions hidrofogravebiquesLrsquooctagravemer es forma per la unioacute dels dos diacutemers H2A-H2B al tetragravemer Interaccioacute directa entre H4 i H2B mitjanccedilant ponts H i un cluster hidrofogravebic (aquest estagrave format per 3 Tyr que no interaccionen a traveacutes dels seus oxiacutegens sinoacute dels anells) Tambeacute es forma una estructura del tipus 4-hegravelix-bundleA meacutes tambeacute srsquoestableixen interaccions entre els dos diacutemers H2A-H2B

FI DE LA PRESENTACIOacutersquo

• Slide 1
• Slide 2
• CARACTERIacuteSTIQUES DEL NUCLEOSOMA
• El DNA al nucleosoma
• LOCALITZACIOacute DEL NUCLEOSOMA
• ESTRUCTURA DEL NUCLEOSOMA
• Slide 7
• Slide 8
• DINAgraveMICA DEL NUCLEOSOMA
• Slide 10
• Slide 11
• HISTONES
• CLASSIFICACIOacute SCOP
• TIPUS DrsquoHISTONES
• HISTONE FOLD
• 1KX5
• DOMINI HISTONE FOLD
• Slide 18
• Slide 19
• Slide 20
• Slide 21
• Slide 22
• Slide 23
• Slide 24
• INTERACCIONS AL NUCLEOSOMA
• TIPUS DrsquoINTERACCIONS
• TIPUS DrsquoINTERACCIONS
• INTERACCIONS HISTONA-HISTONA
• Slide 29
• Octagravemer drsquohistones (core nucleosomal)
• Slide 31
• Slide 32
• H3 i H4 interaccionen via histone fold formant un heterodiacutemer
• H2A i H2B interaccionen via histone fold formant un heterodiacutemer
• 1 INTERACCIONS HIDROFOgraveBIQUES
• Slide 36
• 3 ALTRES INTERACCIONS SECUNDAgraveRIES
• Per quegrave es formen aquests heterodiacutemers i no uns altres o homodiacutemers
• Slide 39
• Tetragravemer H3-H4H3rsquo-H4rsquo
• Slide 41
• 1 Ponts H entre H3-H3rsquo
• 2 Interaccions hidrofogravebiques entre H3-H3rsquo
• Slide 44
• Slide 45
• Tetragravemer-diacutemer interaccions H4-H2B
• Cluster hidrofogravebic
• Diacutemer-diacutemer interaccions H2A-H2BH2Arsquo
• Slide 49
• INTERACCIOacute AMB IONS
• INTERACCIONS HISTONA-DNA
• Slide 52
• IMPORTAgraveNCIA DE LrsquoAIGUA
• INTERACCIOacute PER PONTS DrsquoH
• Slide 55
• Slide 56
• Slide 57
• Slide 58
• Interaccioacute diacutemer H2AH2B -DNA
• Slide 60
• Slide 61
• Slide 62
• Slide 63
• Slide 64
• Interaccioacute H2B-DNA
• Slide 66
• Slide 67
• Interaccioacute diacutemer H3H4-DNA
• Slide 69
• Slide 70
• Slide 71
• Slide 72
• Slide 73
• Slide 74
• Slide 75
• Slide 76
• Slide 77
• Slide 78
• Slide 79
• Interaccioacute H3-DNA
• Slide 81
• Interaccioacute H4-DNA
• Slide 83
• Slide 84
• Slide 85
• Slide 86
• Slide 87
• Interaccioacute H2A-DNA
• Slide 89
• EVOLUCIOacute DE LES HISTONES
• SUPERPOSICIOacute
• Slide 92
• Slide 93
• Slide 94
• SUPERPOSICIOacute DE LES HISTONES
• Slide 96
• NUCLEOSOMA PROCARIOTA
• ALINIAMENT ESTRUCTURAL
• BIBLIOGRAFIA
• Slide 100
• Slide 102
• Slide 103
• Slide 104
• Slide 105
• Slide 106
• Slide 107
• Slide 108
• Slide 109
• FI DE LA PRESENTACIOacute

Interaccioacute H2A-DNA

grup NH2 -R- Arg35 (H2A) grup fosfat timina 39

Distagravencia 265Aring

Tipus pont drsquohidrogen (distagravencia ograveptima i orientacioacute en liacutenia recte de lrsquohidrogen del grup NH2 respecte lrsquooxigen del grup fosfat)

COOH

H3N+ C H

CH2

CH2

CH2

NH

C

NH2 NH2

Arginina

+

R

grup NH2 -R- Arg42 (H2A) grup fosfat guanina ndash35

Distagravencia 494AringTipus interaccioacute electrostagravetica

Distagravencia 498AringTipus interaccioacute electrostagravetica

grup fosfat timina 54

grup NH2 -R- Arg77(H2A)

grup NH2 -R- Arg35 (H2A) grup fosfat timina 39

Distagravencia 265Aring

Tipus pont drsquohidrogen (distagravencia ograveptima i orientacioacute en liacutenia recte de lrsquohidrogen del grup NH2 respecte lrsquooxigen del grup fosfat)

COOH

H3N+ C H

CH2

CH2

CH2

NH

C

NH2 NH2

Arginina

+

R

Interaccioacute H2B-DNA

grup NH2 -R- Arg83 (H2B) grup fosfat adenina ndash33

Distagravencia 342AringTipus interaccioacute electrostagravetica

grup OH -R- Thr85 (H2B) grup fosfat guanina ndash34

Distagravencia 300AringTipus pont drsquohidrogen

Treonina

Hidrogen lagravebil del grup alcohol

COOH

H3N+ C H

CH

OH CH3R

Interaccioacute diacutemer H3H4-DNA

Interaccioacute entre N de LYS77 H4 i O2P de A-33

Distagravencia 433Aring

Tipus electroestagravetica

448 Aring

Interaccioacute entre N de LYS115 H3 i O2P de A-33

Distagravencia 507Aring

Tipus electroestagravetica

574 Aring

261 Aring

Interaccioacute entre OH- THR30 H3 i O1P A13 a traveacutes de H2Obull THR - H2O

Distagravencia250 AringTipus pont drsquoH

bull H2O ndash O1P Distagravencia290 AringTipus pont drsquoH

Interaccioacute entre NH3+ de

ARG83 H3 i O1P de G27 Distagravencia 574AringTipus electroestagravetica

Interaccioacute entre OH- THR80 H4 i O1P C28

Distagravencia261Aring

Tipus pont drsquoH25 Aring

29 Aring

275 Aring

420 Aring

278 Aring

Interaccioacute entre NH3+ de

ARG45 H4 i O1P de T7

Distagravencia 510Aring

Tipus electroestagravetica

Interaccioacute OH- de THR118 H3 i O1P de G31

Distagravencia 275Aring

Tipus pont drsquohidrogen

Interaccioacute entre OH- de THR118 H3 NH3

+ ARG45 H4

Distagravencia 278Aring

Tipus pont drsquohidrogen

Interaccioacute entre CH3 de LEU65 H3 i CH3 de T

Distagravencia 414Aring

Tipus hidrofogravebica

414 Aring

Lisina 77 (H4) interaccioacute amb el grup fosfat a una distagravencia de 433Aring

H3-H4DNA

H2A-H2BDNA

Lisina 74 (H2A) tambeacute hauria drsquointeraccionar

Distagravencia 714Aring

No srsquoestableix una interaccioacute aparent

Problema de la literatura O problema de la cristalografia

Hipogravetesi

bull Estudiat en un temps diferent la distagravencia entre la LISINA i el GRUP FOSFAT del DNA permetria la interaccioacute electrostagravetica

Premisa

bull El nucleosoma eacutes un sistema en moviment

bull La cristalografia no ens permet considerar-lo com a tal (ldquofoto estagraveticardquo)

PDB 1P3I Crystallographic Studies Of Nucleosome Core Particles Containing Histone Sin Mutant (resolucioacute 230Aring)

PDB 1P3I

COOH

H3N+ C H

CH2

CH2

CH2

NH3+

Distagravencia 353AringTipus interaccioacute electrostagravetica

R

grup NH3+ Lys1075 grup fosfat adenina 133

Hipogravetesi

bull Estudiat en un temps diferent la distagravencia entre la LISINA i el GRUP FOSFAT del DNA permetria la interaccioacute electrostagravetica

Premisa

bull El nucleosoma eacutes un sistema en moviment

bull La cristalmiddotlografia no ens permet considerar-lo com a tal (ldquofoto estagraveticardquo)

CONCLUSIOacute AL TROBAR UN SEGON PDB A ON SIacute QUE ES MANTEacute LA INTERACCIOacute CONCLUIumlM QUE EacuteS IMPORTANT TAL I COM HAVIacuteEM TROBAT TOT I QUE EN EL NOSTRE MODEL NO HO PUGUEM OBSERVAR

Interaccioacute H3-DNA

Interaccioacute H4-DNA

SHL ndash15

SHL +15

233 Aring

271 Aring

508 Aring

6831 Aring

SHL ndash15

SHL +15

R63 H3 O1P T17J

D24 H4 O1P A-13J

R63 H3

O1P C-14J

D24 H4

O1P T18I

SHL ndash15 SHL +15

Interaccioacute H2B-DNA

Interaccioacute H2A-DNA

Cua C-terminal de H2A

No interaccioacute amb DNA del nucleosoma

Interaccioacute amb H1

Interaccioacute cua N-terminal H2A amb el nucleosoma

Interaccions electroestagravetiques

LYS i ARG amb OP DNA

EVOLUCIOacute DE LES HISTONES

SUPERPOSICIOacuteSTAMP

ClustalW HMMER

STAMP STAMP

LOW SCORES

Alineament STAMP (H4 H2A H2B)

Alinear H3 manualment

STAMP

SUPERPOSICIOacute DE LES HISTONES

H2A At

H2A Dm

H2A Ce

H2A HsH2A Xl

H4 HsH4 Ce

H4 Dm

H4 AtH4 Xl

Mfervidus1

Mfervidus2

H3 CeH3 Hs

H3 XlH3 Dm

H2B At

H2B Hs

H2B Xl

H2B CeH2B Dm

H1 At

H1 CeH1 Dm

H1 Hs

H1 Xl

H5 Ggallus

NUCLEOSOMA PROCARIOTA

bull Mateixa funcioacute a eucariotes i procariotes resoldre el problema de lrsquoempaquetament del DNA

bull Nucleosoma arquea tetragravemer + ~80pb DNAbull 2 tipus drsquohistona amb sequumlegravencia i estructura

conservada bull Formen diacutemers perograve no especiacutefics homo i

heterodiacutemers

bull Histones arquees meacutes petites (nomeacutes histone fold)

CLUSTAL W(160) multiple sequence alignment

1A7W --------------------------MELPIAPIGRIIKDAGAERVSDDARI-TLAKILE 1HTA -------------------------MGELPIAPIGRIIKNAGAERVSDDARI-ALAKVLE 1kx5B SGRGKGGKGLGKGGAKRHRKVLRDNIQGITKPAIRRLARRGGVKRISGLIYEETRGVLKV 1A7W EMGRDIASEAIKLARHAGRKTIKAEDIELAVRRFK---------- 1HTA EMGEEIASEAVKLAKHAGRKTIKAEDIELARKMF-----------1kx5B FLENVIRDAVTYTEHA-KRKT--VTAMDVVYALKRQGRTLYGFGG

No Domain1 Domain2 Sc RMS Len1 Len2 Align NFit Eq Secs I S P(m)

Pair 1 1A7W 1HTA 934 059 68 68 67 67 66 0 8485 10000 736e-46 Pair 2 1A7W 1kx5B 567 152 68 102 68 67 65 0 2462 10000 000037

Pair 3 1HTA 1kx5B 574 131 68 102 68 65 64 0 2969 10000 761e-06

ALINIAMENT ESTRUCTURAL

BIBLIOGRAFIALlibresbull Wolfe A Chromatin (Structure amp Function) Academic Press 2a edicioacute (1995)bull Calladine Understanding DNA Acdameic Pressbull Sinden DNA Structure and Function Academic PressArticlesbull Curt A Davey et al Solvent mediated interactions in the structura of the

nucleosome core particle at 19 Aring resolution J Mol Biol 319 p1097-1113 (2002)

bull Luger et al Crystal structure of the nucleosome core particle at 28 Aring resolution Nature 389 p251-260 (1997)

bull Flaus A Et al Mechanisms for nucleosome mobilisation Biopolymers 68 p463-578 (2003)

bull Richmond T et al The structure of DNA in the nucleosome core Nature 423 p145-150 (2003)

bull Protacio RU et al Effects of Histone Tail Domains on the Rate of Transcriptional Elongation throught a Nucleosome Mol Cell Biol Vol 20 n 23 p8866-8878

Websbull httpwwwciencianetVerArticuloHistonaidArticulo=dsfjuhh7hqjeub9z1f58vkbull httpwwwbiosciohio-stateedu~microbioArchaealhistonesbull httpwwwweb-bookscomMoBioFreeCh3D1htmbull httpwwwbmbpsueducoursesbmb4004_9_active_cromatinpd

Bases de dadesbull SCOPbull PDBbull National Human Genome Research Institute (Histone Sequence Database)

Programesbull STAMPbull ClustalWbull HMMERbull Rasmol

1 Sobre lrsquoestructura del nucleosoma digues quines afirmacions soacuten certes

1) Serveix per resoldre el problema de compactacioacute del DNA

2) Les regions exograveniques del DNA acostumen a estar a les zones linker per aixiacute estar meacutes accesibles als factors de transcripcioacute

3) Les histones srsquouneixen al DNA de forma sequumlegravencia no-depenent

4) Eacutes un sistema molt poc dinagravemic per permetre lrsquoestabilitat dels cromosomas metafagravesics

a 123

b 24

c 13

d 4

e 1234

2 Sobre els components del nucleosoma sabem que

a) Les histones del core estan molt ben conservades mentre que la H1 no

b) El DNA srsquoenrotlla formant 176 voltes al voltant de les histones del nucli que correspon a uns 146pb

c) Les dues anteriors

d) LrsquoH1 estabilitza el nucleosoma i organitza el DNA linker

e) Totes les anteriors

3 Sobre les histones digues quina opcioacute eacutes falsa

a) Soacuten proteiumlnes globulars bagravesiques molt riques en Arg i Lys

b) Les histones desacetilades tenen molt baixa afinitat pel DNA i premetran la transcripcioacute gegravenica

c) Trobem dos tipus drsquohistones totes de baix per molecular

d) Apareixen en lrsquoSCOP com a all alpha protein amb dominis histone fold

e) Srsquoorganitzen en un octagravemer format per un tetragravemer 2(H3-H4) i dos diacutemers (H2A-H2B)

4 En relacioacute a les interaccions entre les histones i el DNA digues quinaes de les seguumlents afirmacions eacutessoacuten falsaes

1) La interaccioacute entre les histones i el DNA es sequumlegravencia depenent

2) Les treonines interaccionen mitjanccedilant ponts drsquohidrogen realitzats amb el grup alcohol de la cadena lateral

3) Les interaccions srsquoestableixen principalment entre residus bagravesics de la hegravelix C-terminal el loop L1 i el loop L2 de les histones i els fosfats del DNA

4) Les interaccions srsquoestableixen principalment entre residus bagravesics de la hegravelix N-terminal el loop L1 i el loop L2 de les histones i els fosfats del DNA

a 1 2 i 3

b 1 i 3

c 2 i 4

d 4

e 1 2 3 i 4

5 En lrsquoestabliment de les interaccions Histona-DNA digues quina de les seguumlents afirmacions eacutes CERTA en relacioacute amb el paper de lrsquoaigua

a Lrsquoaigua facilita les interaccions entre les proteiumlnes i el DNA permetent la interaccioacute per ponts drsquohidrogen entre residus de les histones i del DNA quan aquests estan massa allunyats o mal orientats

b Lrsquoestabliment de ponts drsquohidrogen indirectes suposen una disminucioacute de la estabilitat del sistema

c Les molegravecules dlsquoaigua srsquoordenen al voltant del DNA deixant el core del nucleosoma sense solvatar

d 1 i 2 soacuten certes

e Cap de les anteriors eacutes certa

6 Senyala lales afirmacions INCORRECTAES sobre el nucleosoma

a Les histones core i la histona linker comparteixen un mateix domini estructural anomenat histone fold b El tetragravemer central del nucleosoma estagrave format per 2 histones H3 i 2 histones H4

c El domini histone fold estagrave format per 3 hegravelix alfa i 2 loops (L1 i L2)

d Els monogravemers drsquohistona es capiculen per formar els diacutemers gragravecies a interaccions hidrofogravebiques entre les hegravelix alfa i entre els loops de les histones e Les afirmacions a i d soacuten falses

7 Senyala les afirmacions CORRECTES sobre el nucleosoma

1) La sequumlegravencia drsquoaminoagravecids del domini histone fold de les histones H2A H2B H3 i H4 estagrave menys conservada que la seva estructura i plegament

2) El nucleosoma procariota estagrave format per 2 homo o heterodiacutemers i resol el problema de lrsquoempaquetament del DNA

3) Lrsquoorientacioacute de les cadenes laterals dels aminoagravecids de les histones eacutes variable segons la presegravencia o absegravencia del DNA

4) Les histones H1 soacuten les meacutes conservades evolutivament mentre que les H3 soacuten les que ho estan menys

a) 123 b) 13c) 24 d) 4

e) 1234

8 Tria la resposta correcte

1) Les histones presenten alta homologia de sequumlegravencia i per tant destructura

2) Les interaccions directes per formar el tetragravemer sestableixen entre lH3 dun diacutemer H3-H4 i lH3 de lalatre diacutemer H3-H4lsquo

3) Els dos diacutemers H2AH2B no interaccionen entre ells per formar loctagravemer

4) Els cations divalents juguen un paper fonamental ja que se situen a la regioacute C-terminal de les hegravelix alfa estabilitzant-les

a) 1 i 3 b) 2 i 4 c) 12 i 3 d)123 i 4 e)4

PREGUNTES DrsquoASSAIG NUCLEOSOMA

1- Senyala quina importancia teacute lrsquoaigua en el nucleosoma

En el nucleosoma lrsquoaigua es disposa al voltant del DNA i en lrsquoespai entre que hi ha entre el core drsquohistones i el DNA

En el nucleosoma lrsquoaigua juga un paper fonamental en lrsquoestabliment de les interaccions Histona-DNA ja que permet la interaccionar mitjanccedilant ponts drsquohidrogen de residus que es troben massa allunyats (distagravencia gt 28 Å) o que es troben mal orientats (els ponts drsquohidrogen nomeacutes es donen quan els residus estan disposats en linia recta en lrsquoespai admetent variacions de +- 35ordm) Lrsquoefecte principal que faragrave aixograve eacutes que permetragrave que la interaccioacute entre les histones i el DNA sigui sequumlegravencia independent (tot i que aixograve tambeacute es veu afavorit per altres coses) ja que permetragrave que aquesta no depengui dels residus concrets que hi hagi al DNA ni de la seva disposicioacute perquegrave podrem establir interaccions mitjanccedilant una o meacutes molegravecules drsquoaigua per tal drsquointeraccionar amb el DNA

2 Indica quina eacutes lrsquoestructura drsquoun octagravemer i digues quines proteiumlnes interaccionen entre elles per formar-lo

Lrsquooctagravemer estagrave format per dues cogravepies de cada una de les 4 histones core Es formen 2 heterodiacutemers H2A-H2B i dos heterodiacutemers H3-H4 gragravecies a interaccions hidrofogravebiques entre les hegravelix α2 i ponts H entre aa dels loops Les histones dels diacutemers interaccionen de manera capiculadaEls dos diacutemers H3-H4 srsquouneixen fortament als turns centrals del DNA formant el tetragravemer central Els altres dos diacutemers H2A-H2B interaccionen amb el tetragravemer per formar lrsquooctagravemer drsquohistones del nucleosoma El tetragravemer estagrave format per la unioacute dels 2 diacutemers H3-H4 formant una estructura del tipus 4-hegravelix-bundle Les uacuteniques histones que interaccionen directament soacuten H3-H3rsquo (les H4 queden als extrems del tetragravemer) Les interaccions que srsquoestableixen soacuten ponts H i interaccions hidrofogravebiquesLrsquooctagravemer es forma per la unioacute dels dos diacutemers H2A-H2B al tetragravemer Interaccioacute directa entre H4 i H2B mitjanccedilant ponts H i un cluster hidrofogravebic (aquest estagrave format per 3 Tyr que no interaccionen a traveacutes dels seus oxiacutegens sinoacute dels anells) Tambeacute es forma una estructura del tipus 4-hegravelix-bundleA meacutes tambeacute srsquoestableixen interaccions entre els dos diacutemers H2A-H2B

FI DE LA PRESENTACIOacutersquo

• Slide 1
• Slide 2
• CARACTERIacuteSTIQUES DEL NUCLEOSOMA
• El DNA al nucleosoma
• LOCALITZACIOacute DEL NUCLEOSOMA
• ESTRUCTURA DEL NUCLEOSOMA
• Slide 7
• Slide 8
• DINAgraveMICA DEL NUCLEOSOMA
• Slide 10
• Slide 11
• HISTONES
• CLASSIFICACIOacute SCOP
• TIPUS DrsquoHISTONES
• HISTONE FOLD
• 1KX5
• DOMINI HISTONE FOLD
• Slide 18
• Slide 19
• Slide 20
• Slide 21
• Slide 22
• Slide 23
• Slide 24
• INTERACCIONS AL NUCLEOSOMA
• TIPUS DrsquoINTERACCIONS
• TIPUS DrsquoINTERACCIONS
• INTERACCIONS HISTONA-HISTONA
• Slide 29
• Octagravemer drsquohistones (core nucleosomal)
• Slide 31
• Slide 32
• H3 i H4 interaccionen via histone fold formant un heterodiacutemer
• H2A i H2B interaccionen via histone fold formant un heterodiacutemer
• 1 INTERACCIONS HIDROFOgraveBIQUES
• Slide 36
• 3 ALTRES INTERACCIONS SECUNDAgraveRIES
• Per quegrave es formen aquests heterodiacutemers i no uns altres o homodiacutemers
• Slide 39
• Tetragravemer H3-H4H3rsquo-H4rsquo
• Slide 41
• 1 Ponts H entre H3-H3rsquo
• 2 Interaccions hidrofogravebiques entre H3-H3rsquo
• Slide 44
• Slide 45
• Tetragravemer-diacutemer interaccions H4-H2B
• Cluster hidrofogravebic
• Diacutemer-diacutemer interaccions H2A-H2BH2Arsquo
• Slide 49
• INTERACCIOacute AMB IONS
• INTERACCIONS HISTONA-DNA
• Slide 52
• IMPORTAgraveNCIA DE LrsquoAIGUA
• INTERACCIOacute PER PONTS DrsquoH
• Slide 55
• Slide 56
• Slide 57
• Slide 58
• Interaccioacute diacutemer H2AH2B -DNA
• Slide 60
• Slide 61
• Slide 62
• Slide 63
• Slide 64
• Interaccioacute H2B-DNA
• Slide 66
• Slide 67
• Interaccioacute diacutemer H3H4-DNA
• Slide 69
• Slide 70
• Slide 71
• Slide 72
• Slide 73
• Slide 74
• Slide 75
• Slide 76
• Slide 77
• Slide 78
• Slide 79
• Interaccioacute H3-DNA
• Slide 81
• Interaccioacute H4-DNA
• Slide 83
• Slide 84
• Slide 85
• Slide 86
• Slide 87
• Interaccioacute H2A-DNA
• Slide 89
• EVOLUCIOacute DE LES HISTONES
• SUPERPOSICIOacute
• Slide 92
• Slide 93
• Slide 94
• SUPERPOSICIOacute DE LES HISTONES
• Slide 96
• NUCLEOSOMA PROCARIOTA
• ALINIAMENT ESTRUCTURAL
• BIBLIOGRAFIA
• Slide 100
• Slide 102
• Slide 103
• Slide 104
• Slide 105
• Slide 106
• Slide 107
• Slide 108
• Slide 109
• FI DE LA PRESENTACIOacute

grup NH2 -R- Arg35 (H2A) grup fosfat timina 39

Distagravencia 265Aring

Tipus pont drsquohidrogen (distagravencia ograveptima i orientacioacute en liacutenia recte de lrsquohidrogen del grup NH2 respecte lrsquooxigen del grup fosfat)

COOH

H3N+ C H

CH2

CH2

CH2

NH

C

NH2 NH2

Arginina

+

R

grup NH2 -R- Arg42 (H2A) grup fosfat guanina ndash35

Distagravencia 494AringTipus interaccioacute electrostagravetica

Distagravencia 498AringTipus interaccioacute electrostagravetica

grup fosfat timina 54

grup NH2 -R- Arg77(H2A)

grup NH2 -R- Arg35 (H2A) grup fosfat timina 39

Distagravencia 265Aring

Tipus pont drsquohidrogen (distagravencia ograveptima i orientacioacute en liacutenia recte de lrsquohidrogen del grup NH2 respecte lrsquooxigen del grup fosfat)

COOH

H3N+ C H

CH2

CH2

CH2

NH

C

NH2 NH2

Arginina

+

R

Interaccioacute H2B-DNA

grup NH2 -R- Arg83 (H2B) grup fosfat adenina ndash33

Distagravencia 342AringTipus interaccioacute electrostagravetica

grup OH -R- Thr85 (H2B) grup fosfat guanina ndash34

Distagravencia 300AringTipus pont drsquohidrogen

Treonina

Hidrogen lagravebil del grup alcohol

COOH

H3N+ C H

CH

OH CH3R

Interaccioacute diacutemer H3H4-DNA

Interaccioacute entre N de LYS77 H4 i O2P de A-33

Distagravencia 433Aring

Tipus electroestagravetica

448 Aring

Interaccioacute entre N de LYS115 H3 i O2P de A-33

Distagravencia 507Aring

Tipus electroestagravetica

574 Aring

261 Aring

Interaccioacute entre OH- THR30 H3 i O1P A13 a traveacutes de H2Obull THR - H2O

Distagravencia250 AringTipus pont drsquoH

bull H2O ndash O1P Distagravencia290 AringTipus pont drsquoH

Interaccioacute entre NH3+ de

ARG83 H3 i O1P de G27 Distagravencia 574AringTipus electroestagravetica

Interaccioacute entre OH- THR80 H4 i O1P C28

Distagravencia261Aring

Tipus pont drsquoH25 Aring

29 Aring

275 Aring

420 Aring

278 Aring

Interaccioacute entre NH3+ de

ARG45 H4 i O1P de T7

Distagravencia 510Aring

Tipus electroestagravetica

Interaccioacute OH- de THR118 H3 i O1P de G31

Distagravencia 275Aring

Tipus pont drsquohidrogen

Interaccioacute entre OH- de THR118 H3 NH3

+ ARG45 H4

Distagravencia 278Aring

Tipus pont drsquohidrogen

Interaccioacute entre CH3 de LEU65 H3 i CH3 de T

Distagravencia 414Aring

Tipus hidrofogravebica

414 Aring

Lisina 77 (H4) interaccioacute amb el grup fosfat a una distagravencia de 433Aring

H3-H4DNA

H2A-H2BDNA

Lisina 74 (H2A) tambeacute hauria drsquointeraccionar

Distagravencia 714Aring

No srsquoestableix una interaccioacute aparent

Problema de la literatura O problema de la cristalografia

Hipogravetesi

bull Estudiat en un temps diferent la distagravencia entre la LISINA i el GRUP FOSFAT del DNA permetria la interaccioacute electrostagravetica

Premisa

bull El nucleosoma eacutes un sistema en moviment

bull La cristalografia no ens permet considerar-lo com a tal (ldquofoto estagraveticardquo)

PDB 1P3I Crystallographic Studies Of Nucleosome Core Particles Containing Histone Sin Mutant (resolucioacute 230Aring)

PDB 1P3I

COOH

H3N+ C H

CH2

CH2

CH2

NH3+

Distagravencia 353AringTipus interaccioacute electrostagravetica

R

grup NH3+ Lys1075 grup fosfat adenina 133

Hipogravetesi

bull Estudiat en un temps diferent la distagravencia entre la LISINA i el GRUP FOSFAT del DNA permetria la interaccioacute electrostagravetica

Premisa

bull El nucleosoma eacutes un sistema en moviment

bull La cristalmiddotlografia no ens permet considerar-lo com a tal (ldquofoto estagraveticardquo)

CONCLUSIOacute AL TROBAR UN SEGON PDB A ON SIacute QUE ES MANTEacute LA INTERACCIOacute CONCLUIumlM QUE EacuteS IMPORTANT TAL I COM HAVIacuteEM TROBAT TOT I QUE EN EL NOSTRE MODEL NO HO PUGUEM OBSERVAR

Interaccioacute H3-DNA

Interaccioacute H4-DNA

SHL ndash15

SHL +15

233 Aring

271 Aring

508 Aring

6831 Aring

SHL ndash15

SHL +15

R63 H3 O1P T17J

D24 H4 O1P A-13J

R63 H3

O1P C-14J

D24 H4

O1P T18I

SHL ndash15 SHL +15

Interaccioacute H2B-DNA

Interaccioacute H2A-DNA

Cua C-terminal de H2A

No interaccioacute amb DNA del nucleosoma

Interaccioacute amb H1

Interaccioacute cua N-terminal H2A amb el nucleosoma

Interaccions electroestagravetiques

LYS i ARG amb OP DNA

EVOLUCIOacute DE LES HISTONES

SUPERPOSICIOacuteSTAMP

ClustalW HMMER

STAMP STAMP

LOW SCORES

Alineament STAMP (H4 H2A H2B)

Alinear H3 manualment

STAMP

SUPERPOSICIOacute DE LES HISTONES

H2A At

H2A Dm

H2A Ce

H2A HsH2A Xl

H4 HsH4 Ce

H4 Dm

H4 AtH4 Xl

Mfervidus1

Mfervidus2

H3 CeH3 Hs

H3 XlH3 Dm

H2B At

H2B Hs

H2B Xl

H2B CeH2B Dm

H1 At

H1 CeH1 Dm

H1 Hs

H1 Xl

H5 Ggallus

NUCLEOSOMA PROCARIOTA

bull Mateixa funcioacute a eucariotes i procariotes resoldre el problema de lrsquoempaquetament del DNA

bull Nucleosoma arquea tetragravemer + ~80pb DNAbull 2 tipus drsquohistona amb sequumlegravencia i estructura

conservada bull Formen diacutemers perograve no especiacutefics homo i

heterodiacutemers

bull Histones arquees meacutes petites (nomeacutes histone fold)

CLUSTAL W(160) multiple sequence alignment

1A7W --------------------------MELPIAPIGRIIKDAGAERVSDDARI-TLAKILE 1HTA -------------------------MGELPIAPIGRIIKNAGAERVSDDARI-ALAKVLE 1kx5B SGRGKGGKGLGKGGAKRHRKVLRDNIQGITKPAIRRLARRGGVKRISGLIYEETRGVLKV 1A7W EMGRDIASEAIKLARHAGRKTIKAEDIELAVRRFK---------- 1HTA EMGEEIASEAVKLAKHAGRKTIKAEDIELARKMF-----------1kx5B FLENVIRDAVTYTEHA-KRKT--VTAMDVVYALKRQGRTLYGFGG

No Domain1 Domain2 Sc RMS Len1 Len2 Align NFit Eq Secs I S P(m)

Pair 1 1A7W 1HTA 934 059 68 68 67 67 66 0 8485 10000 736e-46 Pair 2 1A7W 1kx5B 567 152 68 102 68 67 65 0 2462 10000 000037

Pair 3 1HTA 1kx5B 574 131 68 102 68 65 64 0 2969 10000 761e-06

ALINIAMENT ESTRUCTURAL

BIBLIOGRAFIALlibresbull Wolfe A Chromatin (Structure amp Function) Academic Press 2a edicioacute (1995)bull Calladine Understanding DNA Acdameic Pressbull Sinden DNA Structure and Function Academic PressArticlesbull Curt A Davey et al Solvent mediated interactions in the structura of the

nucleosome core particle at 19 Aring resolution J Mol Biol 319 p1097-1113 (2002)

bull Luger et al Crystal structure of the nucleosome core particle at 28 Aring resolution Nature 389 p251-260 (1997)

bull Flaus A Et al Mechanisms for nucleosome mobilisation Biopolymers 68 p463-578 (2003)

bull Richmond T et al The structure of DNA in the nucleosome core Nature 423 p145-150 (2003)

bull Protacio RU et al Effects of Histone Tail Domains on the Rate of Transcriptional Elongation throught a Nucleosome Mol Cell Biol Vol 20 n 23 p8866-8878

Websbull httpwwwciencianetVerArticuloHistonaidArticulo=dsfjuhh7hqjeub9z1f58vkbull httpwwwbiosciohio-stateedu~microbioArchaealhistonesbull httpwwwweb-bookscomMoBioFreeCh3D1htmbull httpwwwbmbpsueducoursesbmb4004_9_active_cromatinpd

Bases de dadesbull SCOPbull PDBbull National Human Genome Research Institute (Histone Sequence Database)

Programesbull STAMPbull ClustalWbull HMMERbull Rasmol

1 Sobre lrsquoestructura del nucleosoma digues quines afirmacions soacuten certes

1) Serveix per resoldre el problema de compactacioacute del DNA

2) Les regions exograveniques del DNA acostumen a estar a les zones linker per aixiacute estar meacutes accesibles als factors de transcripcioacute

3) Les histones srsquouneixen al DNA de forma sequumlegravencia no-depenent

4) Eacutes un sistema molt poc dinagravemic per permetre lrsquoestabilitat dels cromosomas metafagravesics

a 123

b 24

c 13

d 4

e 1234

2 Sobre els components del nucleosoma sabem que

a) Les histones del core estan molt ben conservades mentre que la H1 no

b) El DNA srsquoenrotlla formant 176 voltes al voltant de les histones del nucli que correspon a uns 146pb

c) Les dues anteriors

d) LrsquoH1 estabilitza el nucleosoma i organitza el DNA linker

e) Totes les anteriors

3 Sobre les histones digues quina opcioacute eacutes falsa

a) Soacuten proteiumlnes globulars bagravesiques molt riques en Arg i Lys

b) Les histones desacetilades tenen molt baixa afinitat pel DNA i premetran la transcripcioacute gegravenica

c) Trobem dos tipus drsquohistones totes de baix per molecular

d) Apareixen en lrsquoSCOP com a all alpha protein amb dominis histone fold

e) Srsquoorganitzen en un octagravemer format per un tetragravemer 2(H3-H4) i dos diacutemers (H2A-H2B)

4 En relacioacute a les interaccions entre les histones i el DNA digues quinaes de les seguumlents afirmacions eacutessoacuten falsaes

1) La interaccioacute entre les histones i el DNA es sequumlegravencia depenent

2) Les treonines interaccionen mitjanccedilant ponts drsquohidrogen realitzats amb el grup alcohol de la cadena lateral

3) Les interaccions srsquoestableixen principalment entre residus bagravesics de la hegravelix C-terminal el loop L1 i el loop L2 de les histones i els fosfats del DNA

4) Les interaccions srsquoestableixen principalment entre residus bagravesics de la hegravelix N-terminal el loop L1 i el loop L2 de les histones i els fosfats del DNA

a 1 2 i 3

b 1 i 3

c 2 i 4

d 4

e 1 2 3 i 4

5 En lrsquoestabliment de les interaccions Histona-DNA digues quina de les seguumlents afirmacions eacutes CERTA en relacioacute amb el paper de lrsquoaigua

a Lrsquoaigua facilita les interaccions entre les proteiumlnes i el DNA permetent la interaccioacute per ponts drsquohidrogen entre residus de les histones i del DNA quan aquests estan massa allunyats o mal orientats

b Lrsquoestabliment de ponts drsquohidrogen indirectes suposen una disminucioacute de la estabilitat del sistema

c Les molegravecules dlsquoaigua srsquoordenen al voltant del DNA deixant el core del nucleosoma sense solvatar

d 1 i 2 soacuten certes

e Cap de les anteriors eacutes certa

6 Senyala lales afirmacions INCORRECTAES sobre el nucleosoma

a Les histones core i la histona linker comparteixen un mateix domini estructural anomenat histone fold b El tetragravemer central del nucleosoma estagrave format per 2 histones H3 i 2 histones H4

c El domini histone fold estagrave format per 3 hegravelix alfa i 2 loops (L1 i L2)

d Els monogravemers drsquohistona es capiculen per formar els diacutemers gragravecies a interaccions hidrofogravebiques entre les hegravelix alfa i entre els loops de les histones e Les afirmacions a i d soacuten falses

7 Senyala les afirmacions CORRECTES sobre el nucleosoma

1) La sequumlegravencia drsquoaminoagravecids del domini histone fold de les histones H2A H2B H3 i H4 estagrave menys conservada que la seva estructura i plegament

2) El nucleosoma procariota estagrave format per 2 homo o heterodiacutemers i resol el problema de lrsquoempaquetament del DNA

3) Lrsquoorientacioacute de les cadenes laterals dels aminoagravecids de les histones eacutes variable segons la presegravencia o absegravencia del DNA

4) Les histones H1 soacuten les meacutes conservades evolutivament mentre que les H3 soacuten les que ho estan menys

a) 123 b) 13c) 24 d) 4

e) 1234

8 Tria la resposta correcte

1) Les histones presenten alta homologia de sequumlegravencia i per tant destructura

2) Les interaccions directes per formar el tetragravemer sestableixen entre lH3 dun diacutemer H3-H4 i lH3 de lalatre diacutemer H3-H4lsquo

3) Els dos diacutemers H2AH2B no interaccionen entre ells per formar loctagravemer

4) Els cations divalents juguen un paper fonamental ja que se situen a la regioacute C-terminal de les hegravelix alfa estabilitzant-les

a) 1 i 3 b) 2 i 4 c) 12 i 3 d)123 i 4 e)4

PREGUNTES DrsquoASSAIG NUCLEOSOMA

1- Senyala quina importancia teacute lrsquoaigua en el nucleosoma

En el nucleosoma lrsquoaigua es disposa al voltant del DNA i en lrsquoespai entre que hi ha entre el core drsquohistones i el DNA

En el nucleosoma lrsquoaigua juga un paper fonamental en lrsquoestabliment de les interaccions Histona-DNA ja que permet la interaccionar mitjanccedilant ponts drsquohidrogen de residus que es troben massa allunyats (distagravencia gt 28 Å) o que es troben mal orientats (els ponts drsquohidrogen nomeacutes es donen quan els residus estan disposats en linia recta en lrsquoespai admetent variacions de +- 35ordm) Lrsquoefecte principal que faragrave aixograve eacutes que permetragrave que la interaccioacute entre les histones i el DNA sigui sequumlegravencia independent (tot i que aixograve tambeacute es veu afavorit per altres coses) ja que permetragrave que aquesta no depengui dels residus concrets que hi hagi al DNA ni de la seva disposicioacute perquegrave podrem establir interaccions mitjanccedilant una o meacutes molegravecules drsquoaigua per tal drsquointeraccionar amb el DNA

2 Indica quina eacutes lrsquoestructura drsquoun octagravemer i digues quines proteiumlnes interaccionen entre elles per formar-lo

Lrsquooctagravemer estagrave format per dues cogravepies de cada una de les 4 histones core Es formen 2 heterodiacutemers H2A-H2B i dos heterodiacutemers H3-H4 gragravecies a interaccions hidrofogravebiques entre les hegravelix α2 i ponts H entre aa dels loops Les histones dels diacutemers interaccionen de manera capiculadaEls dos diacutemers H3-H4 srsquouneixen fortament als turns centrals del DNA formant el tetragravemer central Els altres dos diacutemers H2A-H2B interaccionen amb el tetragravemer per formar lrsquooctagravemer drsquohistones del nucleosoma El tetragravemer estagrave format per la unioacute dels 2 diacutemers H3-H4 formant una estructura del tipus 4-hegravelix-bundle Les uacuteniques histones que interaccionen directament soacuten H3-H3rsquo (les H4 queden als extrems del tetragravemer) Les interaccions que srsquoestableixen soacuten ponts H i interaccions hidrofogravebiquesLrsquooctagravemer es forma per la unioacute dels dos diacutemers H2A-H2B al tetragravemer Interaccioacute directa entre H4 i H2B mitjanccedilant ponts H i un cluster hidrofogravebic (aquest estagrave format per 3 Tyr que no interaccionen a traveacutes dels seus oxiacutegens sinoacute dels anells) Tambeacute es forma una estructura del tipus 4-hegravelix-bundleA meacutes tambeacute srsquoestableixen interaccions entre els dos diacutemers H2A-H2B

FI DE LA PRESENTACIOacutersquo

• Slide 1
• Slide 2
• CARACTERIacuteSTIQUES DEL NUCLEOSOMA
• El DNA al nucleosoma
• LOCALITZACIOacute DEL NUCLEOSOMA
• ESTRUCTURA DEL NUCLEOSOMA
• Slide 7
• Slide 8
• DINAgraveMICA DEL NUCLEOSOMA
• Slide 10
• Slide 11
• HISTONES
• CLASSIFICACIOacute SCOP
• TIPUS DrsquoHISTONES
• HISTONE FOLD
• 1KX5
• DOMINI HISTONE FOLD
• Slide 18
• Slide 19
• Slide 20
• Slide 21
• Slide 22
• Slide 23
• Slide 24
• INTERACCIONS AL NUCLEOSOMA
• TIPUS DrsquoINTERACCIONS
• TIPUS DrsquoINTERACCIONS
• INTERACCIONS HISTONA-HISTONA
• Slide 29
• Octagravemer drsquohistones (core nucleosomal)
• Slide 31
• Slide 32
• H3 i H4 interaccionen via histone fold formant un heterodiacutemer
• H2A i H2B interaccionen via histone fold formant un heterodiacutemer
• 1 INTERACCIONS HIDROFOgraveBIQUES
• Slide 36
• 3 ALTRES INTERACCIONS SECUNDAgraveRIES
• Per quegrave es formen aquests heterodiacutemers i no uns altres o homodiacutemers
• Slide 39
• Tetragravemer H3-H4H3rsquo-H4rsquo
• Slide 41
• 1 Ponts H entre H3-H3rsquo
• 2 Interaccions hidrofogravebiques entre H3-H3rsquo
• Slide 44
• Slide 45
• Tetragravemer-diacutemer interaccions H4-H2B
• Cluster hidrofogravebic
• Diacutemer-diacutemer interaccions H2A-H2BH2Arsquo
• Slide 49
• INTERACCIOacute AMB IONS
• INTERACCIONS HISTONA-DNA
• Slide 52
• IMPORTAgraveNCIA DE LrsquoAIGUA
• INTERACCIOacute PER PONTS DrsquoH
• Slide 55
• Slide 56
• Slide 57
• Slide 58
• Interaccioacute diacutemer H2AH2B -DNA
• Slide 60
• Slide 61
• Slide 62
• Slide 63
• Slide 64
• Interaccioacute H2B-DNA
• Slide 66
• Slide 67
• Interaccioacute diacutemer H3H4-DNA
• Slide 69
• Slide 70
• Slide 71
• Slide 72
• Slide 73
• Slide 74
• Slide 75
• Slide 76
• Slide 77
• Slide 78
• Slide 79
• Interaccioacute H3-DNA
• Slide 81
• Interaccioacute H4-DNA
• Slide 83
• Slide 84
• Slide 85
• Slide 86
• Slide 87
• Interaccioacute H2A-DNA
• Slide 89
• EVOLUCIOacute DE LES HISTONES
• SUPERPOSICIOacute
• Slide 92
• Slide 93
• Slide 94
• SUPERPOSICIOacute DE LES HISTONES
• Slide 96
• NUCLEOSOMA PROCARIOTA
• ALINIAMENT ESTRUCTURAL
• BIBLIOGRAFIA
• Slide 100
• Slide 102
• Slide 103
• Slide 104
• Slide 105
• Slide 106
• Slide 107
• Slide 108
• Slide 109
• FI DE LA PRESENTACIOacute

grup NH2 -R- Arg42 (H2A) grup fosfat guanina ndash35

Distagravencia 494AringTipus interaccioacute electrostagravetica

Distagravencia 498AringTipus interaccioacute electrostagravetica

grup fosfat timina 54

grup NH2 -R- Arg77(H2A)

grup NH2 -R- Arg35 (H2A) grup fosfat timina 39

Distagravencia 265Aring

Tipus pont drsquohidrogen (distagravencia ograveptima i orientacioacute en liacutenia recte de lrsquohidrogen del grup NH2 respecte lrsquooxigen del grup fosfat)

COOH

H3N+ C H

CH2

CH2

CH2

NH

C

NH2 NH2

Arginina

+

R

Interaccioacute H2B-DNA

grup NH2 -R- Arg83 (H2B) grup fosfat adenina ndash33

Distagravencia 342AringTipus interaccioacute electrostagravetica

grup OH -R- Thr85 (H2B) grup fosfat guanina ndash34

Distagravencia 300AringTipus pont drsquohidrogen

Treonina

Hidrogen lagravebil del grup alcohol

COOH

H3N+ C H

CH

OH CH3R

Interaccioacute diacutemer H3H4-DNA

Interaccioacute entre N de LYS77 H4 i O2P de A-33

Distagravencia 433Aring

Tipus electroestagravetica

448 Aring

Interaccioacute entre N de LYS115 H3 i O2P de A-33

Distagravencia 507Aring

Tipus electroestagravetica

574 Aring

261 Aring

Interaccioacute entre OH- THR30 H3 i O1P A13 a traveacutes de H2Obull THR - H2O

Distagravencia250 AringTipus pont drsquoH

bull H2O ndash O1P Distagravencia290 AringTipus pont drsquoH

Interaccioacute entre NH3+ de

ARG83 H3 i O1P de G27 Distagravencia 574AringTipus electroestagravetica

Interaccioacute entre OH- THR80 H4 i O1P C28

Distagravencia261Aring

Tipus pont drsquoH25 Aring

29 Aring

275 Aring

420 Aring

278 Aring

Interaccioacute entre NH3+ de

ARG45 H4 i O1P de T7

Distagravencia 510Aring

Tipus electroestagravetica

Interaccioacute OH- de THR118 H3 i O1P de G31

Distagravencia 275Aring

Tipus pont drsquohidrogen

Interaccioacute entre OH- de THR118 H3 NH3

+ ARG45 H4

Distagravencia 278Aring

Tipus pont drsquohidrogen

Interaccioacute entre CH3 de LEU65 H3 i CH3 de T

Distagravencia 414Aring

Tipus hidrofogravebica

414 Aring

Lisina 77 (H4) interaccioacute amb el grup fosfat a una distagravencia de 433Aring

H3-H4DNA

H2A-H2BDNA

Lisina 74 (H2A) tambeacute hauria drsquointeraccionar

Distagravencia 714Aring

No srsquoestableix una interaccioacute aparent

Problema de la literatura O problema de la cristalografia

Hipogravetesi

bull Estudiat en un temps diferent la distagravencia entre la LISINA i el GRUP FOSFAT del DNA permetria la interaccioacute electrostagravetica

Premisa

bull El nucleosoma eacutes un sistema en moviment

bull La cristalografia no ens permet considerar-lo com a tal (ldquofoto estagraveticardquo)

PDB 1P3I Crystallographic Studies Of Nucleosome Core Particles Containing Histone Sin Mutant (resolucioacute 230Aring)

PDB 1P3I

COOH

H3N+ C H

CH2

CH2

CH2

NH3+

Distagravencia 353AringTipus interaccioacute electrostagravetica

R

grup NH3+ Lys1075 grup fosfat adenina 133

Hipogravetesi

bull Estudiat en un temps diferent la distagravencia entre la LISINA i el GRUP FOSFAT del DNA permetria la interaccioacute electrostagravetica

Premisa

bull El nucleosoma eacutes un sistema en moviment

bull La cristalmiddotlografia no ens permet considerar-lo com a tal (ldquofoto estagraveticardquo)

CONCLUSIOacute AL TROBAR UN SEGON PDB A ON SIacute QUE ES MANTEacute LA INTERACCIOacute CONCLUIumlM QUE EacuteS IMPORTANT TAL I COM HAVIacuteEM TROBAT TOT I QUE EN EL NOSTRE MODEL NO HO PUGUEM OBSERVAR

Interaccioacute H3-DNA

Interaccioacute H4-DNA

SHL ndash15

SHL +15

233 Aring

271 Aring

508 Aring

6831 Aring

SHL ndash15

SHL +15

R63 H3 O1P T17J

D24 H4 O1P A-13J

R63 H3

O1P C-14J

D24 H4

O1P T18I

SHL ndash15 SHL +15

Interaccioacute H2B-DNA

Interaccioacute H2A-DNA

Cua C-terminal de H2A

No interaccioacute amb DNA del nucleosoma

Interaccioacute amb H1

Interaccioacute cua N-terminal H2A amb el nucleosoma

Interaccions electroestagravetiques

LYS i ARG amb OP DNA

EVOLUCIOacute DE LES HISTONES

SUPERPOSICIOacuteSTAMP

ClustalW HMMER

STAMP STAMP

LOW SCORES

Alineament STAMP (H4 H2A H2B)

Alinear H3 manualment

STAMP

SUPERPOSICIOacute DE LES HISTONES

H2A At

H2A Dm

H2A Ce

H2A HsH2A Xl

H4 HsH4 Ce

H4 Dm

H4 AtH4 Xl

Mfervidus1

Mfervidus2

H3 CeH3 Hs

H3 XlH3 Dm

H2B At

H2B Hs

H2B Xl

H2B CeH2B Dm

H1 At

H1 CeH1 Dm

H1 Hs

H1 Xl

H5 Ggallus

NUCLEOSOMA PROCARIOTA

bull Mateixa funcioacute a eucariotes i procariotes resoldre el problema de lrsquoempaquetament del DNA

bull Nucleosoma arquea tetragravemer + ~80pb DNAbull 2 tipus drsquohistona amb sequumlegravencia i estructura

conservada bull Formen diacutemers perograve no especiacutefics homo i

heterodiacutemers

bull Histones arquees meacutes petites (nomeacutes histone fold)

CLUSTAL W(160) multiple sequence alignment

1A7W --------------------------MELPIAPIGRIIKDAGAERVSDDARI-TLAKILE 1HTA -------------------------MGELPIAPIGRIIKNAGAERVSDDARI-ALAKVLE 1kx5B SGRGKGGKGLGKGGAKRHRKVLRDNIQGITKPAIRRLARRGGVKRISGLIYEETRGVLKV 1A7W EMGRDIASEAIKLARHAGRKTIKAEDIELAVRRFK---------- 1HTA EMGEEIASEAVKLAKHAGRKTIKAEDIELARKMF-----------1kx5B FLENVIRDAVTYTEHA-KRKT--VTAMDVVYALKRQGRTLYGFGG

No Domain1 Domain2 Sc RMS Len1 Len2 Align NFit Eq Secs I S P(m)

Pair 1 1A7W 1HTA 934 059 68 68 67 67 66 0 8485 10000 736e-46 Pair 2 1A7W 1kx5B 567 152 68 102 68 67 65 0 2462 10000 000037

Pair 3 1HTA 1kx5B 574 131 68 102 68 65 64 0 2969 10000 761e-06

ALINIAMENT ESTRUCTURAL

BIBLIOGRAFIALlibresbull Wolfe A Chromatin (Structure amp Function) Academic Press 2a edicioacute (1995)bull Calladine Understanding DNA Acdameic Pressbull Sinden DNA Structure and Function Academic PressArticlesbull Curt A Davey et al Solvent mediated interactions in the structura of the

nucleosome core particle at 19 Aring resolution J Mol Biol 319 p1097-1113 (2002)

bull Luger et al Crystal structure of the nucleosome core particle at 28 Aring resolution Nature 389 p251-260 (1997)

bull Flaus A Et al Mechanisms for nucleosome mobilisation Biopolymers 68 p463-578 (2003)

bull Richmond T et al The structure of DNA in the nucleosome core Nature 423 p145-150 (2003)

bull Protacio RU et al Effects of Histone Tail Domains on the Rate of Transcriptional Elongation throught a Nucleosome Mol Cell Biol Vol 20 n 23 p8866-8878

Websbull httpwwwciencianetVerArticuloHistonaidArticulo=dsfjuhh7hqjeub9z1f58vkbull httpwwwbiosciohio-stateedu~microbioArchaealhistonesbull httpwwwweb-bookscomMoBioFreeCh3D1htmbull httpwwwbmbpsueducoursesbmb4004_9_active_cromatinpd

Bases de dadesbull SCOPbull PDBbull National Human Genome Research Institute (Histone Sequence Database)

Programesbull STAMPbull ClustalWbull HMMERbull Rasmol

1 Sobre lrsquoestructura del nucleosoma digues quines afirmacions soacuten certes

1) Serveix per resoldre el problema de compactacioacute del DNA

2) Les regions exograveniques del DNA acostumen a estar a les zones linker per aixiacute estar meacutes accesibles als factors de transcripcioacute

3) Les histones srsquouneixen al DNA de forma sequumlegravencia no-depenent

4) Eacutes un sistema molt poc dinagravemic per permetre lrsquoestabilitat dels cromosomas metafagravesics

a 123

b 24

c 13

d 4

e 1234

2 Sobre els components del nucleosoma sabem que

a) Les histones del core estan molt ben conservades mentre que la H1 no

b) El DNA srsquoenrotlla formant 176 voltes al voltant de les histones del nucli que correspon a uns 146pb

c) Les dues anteriors

d) LrsquoH1 estabilitza el nucleosoma i organitza el DNA linker

e) Totes les anteriors

3 Sobre les histones digues quina opcioacute eacutes falsa

a) Soacuten proteiumlnes globulars bagravesiques molt riques en Arg i Lys

b) Les histones desacetilades tenen molt baixa afinitat pel DNA i premetran la transcripcioacute gegravenica

c) Trobem dos tipus drsquohistones totes de baix per molecular

d) Apareixen en lrsquoSCOP com a all alpha protein amb dominis histone fold

e) Srsquoorganitzen en un octagravemer format per un tetragravemer 2(H3-H4) i dos diacutemers (H2A-H2B)

4 En relacioacute a les interaccions entre les histones i el DNA digues quinaes de les seguumlents afirmacions eacutessoacuten falsaes

1) La interaccioacute entre les histones i el DNA es sequumlegravencia depenent

2) Les treonines interaccionen mitjanccedilant ponts drsquohidrogen realitzats amb el grup alcohol de la cadena lateral

3) Les interaccions srsquoestableixen principalment entre residus bagravesics de la hegravelix C-terminal el loop L1 i el loop L2 de les histones i els fosfats del DNA

4) Les interaccions srsquoestableixen principalment entre residus bagravesics de la hegravelix N-terminal el loop L1 i el loop L2 de les histones i els fosfats del DNA

a 1 2 i 3

b 1 i 3

c 2 i 4

d 4

e 1 2 3 i 4

5 En lrsquoestabliment de les interaccions Histona-DNA digues quina de les seguumlents afirmacions eacutes CERTA en relacioacute amb el paper de lrsquoaigua

a Lrsquoaigua facilita les interaccions entre les proteiumlnes i el DNA permetent la interaccioacute per ponts drsquohidrogen entre residus de les histones i del DNA quan aquests estan massa allunyats o mal orientats

b Lrsquoestabliment de ponts drsquohidrogen indirectes suposen una disminucioacute de la estabilitat del sistema

c Les molegravecules dlsquoaigua srsquoordenen al voltant del DNA deixant el core del nucleosoma sense solvatar

d 1 i 2 soacuten certes

e Cap de les anteriors eacutes certa

6 Senyala lales afirmacions INCORRECTAES sobre el nucleosoma

a Les histones core i la histona linker comparteixen un mateix domini estructural anomenat histone fold b El tetragravemer central del nucleosoma estagrave format per 2 histones H3 i 2 histones H4

c El domini histone fold estagrave format per 3 hegravelix alfa i 2 loops (L1 i L2)

d Els monogravemers drsquohistona es capiculen per formar els diacutemers gragravecies a interaccions hidrofogravebiques entre les hegravelix alfa i entre els loops de les histones e Les afirmacions a i d soacuten falses

7 Senyala les afirmacions CORRECTES sobre el nucleosoma

1) La sequumlegravencia drsquoaminoagravecids del domini histone fold de les histones H2A H2B H3 i H4 estagrave menys conservada que la seva estructura i plegament

2) El nucleosoma procariota estagrave format per 2 homo o heterodiacutemers i resol el problema de lrsquoempaquetament del DNA

3) Lrsquoorientacioacute de les cadenes laterals dels aminoagravecids de les histones eacutes variable segons la presegravencia o absegravencia del DNA

4) Les histones H1 soacuten les meacutes conservades evolutivament mentre que les H3 soacuten les que ho estan menys

a) 123 b) 13c) 24 d) 4

e) 1234

8 Tria la resposta correcte

1) Les histones presenten alta homologia de sequumlegravencia i per tant destructura

2) Les interaccions directes per formar el tetragravemer sestableixen entre lH3 dun diacutemer H3-H4 i lH3 de lalatre diacutemer H3-H4lsquo

3) Els dos diacutemers H2AH2B no interaccionen entre ells per formar loctagravemer

4) Els cations divalents juguen un paper fonamental ja que se situen a la regioacute C-terminal de les hegravelix alfa estabilitzant-les

a) 1 i 3 b) 2 i 4 c) 12 i 3 d)123 i 4 e)4

PREGUNTES DrsquoASSAIG NUCLEOSOMA

1- Senyala quina importancia teacute lrsquoaigua en el nucleosoma

En el nucleosoma lrsquoaigua es disposa al voltant del DNA i en lrsquoespai entre que hi ha entre el core drsquohistones i el DNA

En el nucleosoma lrsquoaigua juga un paper fonamental en lrsquoestabliment de les interaccions Histona-DNA ja que permet la interaccionar mitjanccedilant ponts drsquohidrogen de residus que es troben massa allunyats (distagravencia gt 28 Å) o que es troben mal orientats (els ponts drsquohidrogen nomeacutes es donen quan els residus estan disposats en linia recta en lrsquoespai admetent variacions de +- 35ordm) Lrsquoefecte principal que faragrave aixograve eacutes que permetragrave que la interaccioacute entre les histones i el DNA sigui sequumlegravencia independent (tot i que aixograve tambeacute es veu afavorit per altres coses) ja que permetragrave que aquesta no depengui dels residus concrets que hi hagi al DNA ni de la seva disposicioacute perquegrave podrem establir interaccions mitjanccedilant una o meacutes molegravecules drsquoaigua per tal drsquointeraccionar amb el DNA

2 Indica quina eacutes lrsquoestructura drsquoun octagravemer i digues quines proteiumlnes interaccionen entre elles per formar-lo

Lrsquooctagravemer estagrave format per dues cogravepies de cada una de les 4 histones core Es formen 2 heterodiacutemers H2A-H2B i dos heterodiacutemers H3-H4 gragravecies a interaccions hidrofogravebiques entre les hegravelix α2 i ponts H entre aa dels loops Les histones dels diacutemers interaccionen de manera capiculadaEls dos diacutemers H3-H4 srsquouneixen fortament als turns centrals del DNA formant el tetragravemer central Els altres dos diacutemers H2A-H2B interaccionen amb el tetragravemer per formar lrsquooctagravemer drsquohistones del nucleosoma El tetragravemer estagrave format per la unioacute dels 2 diacutemers H3-H4 formant una estructura del tipus 4-hegravelix-bundle Les uacuteniques histones que interaccionen directament soacuten H3-H3rsquo (les H4 queden als extrems del tetragravemer) Les interaccions que srsquoestableixen soacuten ponts H i interaccions hidrofogravebiquesLrsquooctagravemer es forma per la unioacute dels dos diacutemers H2A-H2B al tetragravemer Interaccioacute directa entre H4 i H2B mitjanccedilant ponts H i un cluster hidrofogravebic (aquest estagrave format per 3 Tyr que no interaccionen a traveacutes dels seus oxiacutegens sinoacute dels anells) Tambeacute es forma una estructura del tipus 4-hegravelix-bundleA meacutes tambeacute srsquoestableixen interaccions entre els dos diacutemers H2A-H2B

FI DE LA PRESENTACIOacutersquo

• Slide 1
• Slide 2
• CARACTERIacuteSTIQUES DEL NUCLEOSOMA
• El DNA al nucleosoma
• LOCALITZACIOacute DEL NUCLEOSOMA
• ESTRUCTURA DEL NUCLEOSOMA
• Slide 7
• Slide 8
• DINAgraveMICA DEL NUCLEOSOMA
• Slide 10
• Slide 11
• HISTONES
• CLASSIFICACIOacute SCOP
• TIPUS DrsquoHISTONES
• HISTONE FOLD
• 1KX5
• DOMINI HISTONE FOLD
• Slide 18
• Slide 19
• Slide 20
• Slide 21
• Slide 22
• Slide 23
• Slide 24
• INTERACCIONS AL NUCLEOSOMA
• TIPUS DrsquoINTERACCIONS
• TIPUS DrsquoINTERACCIONS
• INTERACCIONS HISTONA-HISTONA
• Slide 29
• Octagravemer drsquohistones (core nucleosomal)
• Slide 31
• Slide 32
• H3 i H4 interaccionen via histone fold formant un heterodiacutemer
• H2A i H2B interaccionen via histone fold formant un heterodiacutemer
• 1 INTERACCIONS HIDROFOgraveBIQUES
• Slide 36
• 3 ALTRES INTERACCIONS SECUNDAgraveRIES
• Per quegrave es formen aquests heterodiacutemers i no uns altres o homodiacutemers
• Slide 39
• Tetragravemer H3-H4H3rsquo-H4rsquo
• Slide 41
• 1 Ponts H entre H3-H3rsquo
• 2 Interaccions hidrofogravebiques entre H3-H3rsquo
• Slide 44
• Slide 45
• Tetragravemer-diacutemer interaccions H4-H2B
• Cluster hidrofogravebic
• Diacutemer-diacutemer interaccions H2A-H2BH2Arsquo
• Slide 49
• INTERACCIOacute AMB IONS
• INTERACCIONS HISTONA-DNA
• Slide 52
• IMPORTAgraveNCIA DE LrsquoAIGUA
• INTERACCIOacute PER PONTS DrsquoH
• Slide 55
• Slide 56
• Slide 57
• Slide 58
• Interaccioacute diacutemer H2AH2B -DNA
• Slide 60
• Slide 61
• Slide 62
• Slide 63
• Slide 64
• Interaccioacute H2B-DNA
• Slide 66
• Slide 67
• Interaccioacute diacutemer H3H4-DNA
• Slide 69
• Slide 70
• Slide 71
• Slide 72
• Slide 73
• Slide 74
• Slide 75
• Slide 76
• Slide 77
• Slide 78
• Slide 79
• Interaccioacute H3-DNA
• Slide 81
• Interaccioacute H4-DNA
• Slide 83
• Slide 84
• Slide 85
• Slide 86
• Slide 87
• Interaccioacute H2A-DNA
• Slide 89
• EVOLUCIOacute DE LES HISTONES
• SUPERPOSICIOacute
• Slide 92
• Slide 93
• Slide 94
• SUPERPOSICIOacute DE LES HISTONES
• Slide 96
• NUCLEOSOMA PROCARIOTA
• ALINIAMENT ESTRUCTURAL
• BIBLIOGRAFIA
• Slide 100
• Slide 102
• Slide 103
• Slide 104
• Slide 105
• Slide 106
• Slide 107
• Slide 108
• Slide 109
• FI DE LA PRESENTACIOacute

Distagravencia 498AringTipus interaccioacute electrostagravetica

grup fosfat timina 54

grup NH2 -R- Arg77(H2A)

grup NH2 -R- Arg35 (H2A) grup fosfat timina 39

Distagravencia 265Aring

Tipus pont drsquohidrogen (distagravencia ograveptima i orientacioacute en liacutenia recte de lrsquohidrogen del grup NH2 respecte lrsquooxigen del grup fosfat)

COOH

H3N+ C H

CH2

CH2

CH2

NH

C

NH2 NH2

Arginina

+

R

Interaccioacute H2B-DNA

grup NH2 -R- Arg83 (H2B) grup fosfat adenina ndash33

Distagravencia 342AringTipus interaccioacute electrostagravetica

grup OH -R- Thr85 (H2B) grup fosfat guanina ndash34

Distagravencia 300AringTipus pont drsquohidrogen

Treonina

Hidrogen lagravebil del grup alcohol

COOH

H3N+ C H

CH

OH CH3R

Interaccioacute diacutemer H3H4-DNA

Interaccioacute entre N de LYS77 H4 i O2P de A-33

Distagravencia 433Aring

Tipus electroestagravetica

448 Aring

Interaccioacute entre N de LYS115 H3 i O2P de A-33

Distagravencia 507Aring

Tipus electroestagravetica

574 Aring

261 Aring

Interaccioacute entre OH- THR30 H3 i O1P A13 a traveacutes de H2Obull THR - H2O

Distagravencia250 AringTipus pont drsquoH

bull H2O ndash O1P Distagravencia290 AringTipus pont drsquoH

Interaccioacute entre NH3+ de

ARG83 H3 i O1P de G27 Distagravencia 574AringTipus electroestagravetica

Interaccioacute entre OH- THR80 H4 i O1P C28

Distagravencia261Aring

Tipus pont drsquoH25 Aring

29 Aring

275 Aring

420 Aring

278 Aring

Interaccioacute entre NH3+ de

ARG45 H4 i O1P de T7

Distagravencia 510Aring

Tipus electroestagravetica

Interaccioacute OH- de THR118 H3 i O1P de G31

Distagravencia 275Aring

Tipus pont drsquohidrogen

Interaccioacute entre OH- de THR118 H3 NH3

+ ARG45 H4

Distagravencia 278Aring

Tipus pont drsquohidrogen

Interaccioacute entre CH3 de LEU65 H3 i CH3 de T

Distagravencia 414Aring

Tipus hidrofogravebica

414 Aring

Lisina 77 (H4) interaccioacute amb el grup fosfat a una distagravencia de 433Aring

H3-H4DNA

H2A-H2BDNA

Lisina 74 (H2A) tambeacute hauria drsquointeraccionar

Distagravencia 714Aring

No srsquoestableix una interaccioacute aparent

Problema de la literatura O problema de la cristalografia

Hipogravetesi

bull Estudiat en un temps diferent la distagravencia entre la LISINA i el GRUP FOSFAT del DNA permetria la interaccioacute electrostagravetica

Premisa

bull El nucleosoma eacutes un sistema en moviment

bull La cristalografia no ens permet considerar-lo com a tal (ldquofoto estagraveticardquo)

PDB 1P3I Crystallographic Studies Of Nucleosome Core Particles Containing Histone Sin Mutant (resolucioacute 230Aring)

PDB 1P3I

COOH

H3N+ C H

CH2

CH2

CH2

NH3+

Distagravencia 353AringTipus interaccioacute electrostagravetica

R

grup NH3+ Lys1075 grup fosfat adenina 133

Hipogravetesi

bull Estudiat en un temps diferent la distagravencia entre la LISINA i el GRUP FOSFAT del DNA permetria la interaccioacute electrostagravetica

Premisa

bull El nucleosoma eacutes un sistema en moviment

bull La cristalmiddotlografia no ens permet considerar-lo com a tal (ldquofoto estagraveticardquo)

CONCLUSIOacute AL TROBAR UN SEGON PDB A ON SIacute QUE ES MANTEacute LA INTERACCIOacute CONCLUIumlM QUE EacuteS IMPORTANT TAL I COM HAVIacuteEM TROBAT TOT I QUE EN EL NOSTRE MODEL NO HO PUGUEM OBSERVAR

Interaccioacute H3-DNA

Interaccioacute H4-DNA

SHL ndash15

SHL +15

233 Aring

271 Aring

508 Aring

6831 Aring

SHL ndash15

SHL +15

R63 H3 O1P T17J

D24 H4 O1P A-13J

R63 H3

O1P C-14J

D24 H4

O1P T18I

SHL ndash15 SHL +15

Interaccioacute H2B-DNA

Interaccioacute H2A-DNA

Cua C-terminal de H2A

No interaccioacute amb DNA del nucleosoma

Interaccioacute amb H1

Interaccioacute cua N-terminal H2A amb el nucleosoma

Interaccions electroestagravetiques

LYS i ARG amb OP DNA

EVOLUCIOacute DE LES HISTONES

SUPERPOSICIOacuteSTAMP

ClustalW HMMER

STAMP STAMP

LOW SCORES

Alineament STAMP (H4 H2A H2B)

Alinear H3 manualment

STAMP

SUPERPOSICIOacute DE LES HISTONES

H2A At

H2A Dm

H2A Ce

H2A HsH2A Xl

H4 HsH4 Ce

H4 Dm

H4 AtH4 Xl

Mfervidus1

Mfervidus2

H3 CeH3 Hs

H3 XlH3 Dm

H2B At

H2B Hs

H2B Xl

H2B CeH2B Dm

H1 At

H1 CeH1 Dm

H1 Hs

H1 Xl

H5 Ggallus

NUCLEOSOMA PROCARIOTA

bull Mateixa funcioacute a eucariotes i procariotes resoldre el problema de lrsquoempaquetament del DNA

bull Nucleosoma arquea tetragravemer + ~80pb DNAbull 2 tipus drsquohistona amb sequumlegravencia i estructura

conservada bull Formen diacutemers perograve no especiacutefics homo i

heterodiacutemers

bull Histones arquees meacutes petites (nomeacutes histone fold)

CLUSTAL W(160) multiple sequence alignment

1A7W --------------------------MELPIAPIGRIIKDAGAERVSDDARI-TLAKILE 1HTA -------------------------MGELPIAPIGRIIKNAGAERVSDDARI-ALAKVLE 1kx5B SGRGKGGKGLGKGGAKRHRKVLRDNIQGITKPAIRRLARRGGVKRISGLIYEETRGVLKV 1A7W EMGRDIASEAIKLARHAGRKTIKAEDIELAVRRFK---------- 1HTA EMGEEIASEAVKLAKHAGRKTIKAEDIELARKMF-----------1kx5B FLENVIRDAVTYTEHA-KRKT--VTAMDVVYALKRQGRTLYGFGG

No Domain1 Domain2 Sc RMS Len1 Len2 Align NFit Eq Secs I S P(m)

Pair 1 1A7W 1HTA 934 059 68 68 67 67 66 0 8485 10000 736e-46 Pair 2 1A7W 1kx5B 567 152 68 102 68 67 65 0 2462 10000 000037

Pair 3 1HTA 1kx5B 574 131 68 102 68 65 64 0 2969 10000 761e-06

ALINIAMENT ESTRUCTURAL

BIBLIOGRAFIALlibresbull Wolfe A Chromatin (Structure amp Function) Academic Press 2a edicioacute (1995)bull Calladine Understanding DNA Acdameic Pressbull Sinden DNA Structure and Function Academic PressArticlesbull Curt A Davey et al Solvent mediated interactions in the structura of the

nucleosome core particle at 19 Aring resolution J Mol Biol 319 p1097-1113 (2002)

bull Luger et al Crystal structure of the nucleosome core particle at 28 Aring resolution Nature 389 p251-260 (1997)

bull Flaus A Et al Mechanisms for nucleosome mobilisation Biopolymers 68 p463-578 (2003)

bull Richmond T et al The structure of DNA in the nucleosome core Nature 423 p145-150 (2003)

bull Protacio RU et al Effects of Histone Tail Domains on the Rate of Transcriptional Elongation throught a Nucleosome Mol Cell Biol Vol 20 n 23 p8866-8878

Websbull httpwwwciencianetVerArticuloHistonaidArticulo=dsfjuhh7hqjeub9z1f58vkbull httpwwwbiosciohio-stateedu~microbioArchaealhistonesbull httpwwwweb-bookscomMoBioFreeCh3D1htmbull httpwwwbmbpsueducoursesbmb4004_9_active_cromatinpd

Bases de dadesbull SCOPbull PDBbull National Human Genome Research Institute (Histone Sequence Database)

Programesbull STAMPbull ClustalWbull HMMERbull Rasmol

1 Sobre lrsquoestructura del nucleosoma digues quines afirmacions soacuten certes

1) Serveix per resoldre el problema de compactacioacute del DNA

2) Les regions exograveniques del DNA acostumen a estar a les zones linker per aixiacute estar meacutes accesibles als factors de transcripcioacute

3) Les histones srsquouneixen al DNA de forma sequumlegravencia no-depenent

4) Eacutes un sistema molt poc dinagravemic per permetre lrsquoestabilitat dels cromosomas metafagravesics

a 123

b 24

c 13

d 4

e 1234

2 Sobre els components del nucleosoma sabem que

a) Les histones del core estan molt ben conservades mentre que la H1 no

b) El DNA srsquoenrotlla formant 176 voltes al voltant de les histones del nucli que correspon a uns 146pb

c) Les dues anteriors

d) LrsquoH1 estabilitza el nucleosoma i organitza el DNA linker

e) Totes les anteriors

3 Sobre les histones digues quina opcioacute eacutes falsa

a) Soacuten proteiumlnes globulars bagravesiques molt riques en Arg i Lys

b) Les histones desacetilades tenen molt baixa afinitat pel DNA i premetran la transcripcioacute gegravenica

c) Trobem dos tipus drsquohistones totes de baix per molecular

d) Apareixen en lrsquoSCOP com a all alpha protein amb dominis histone fold

e) Srsquoorganitzen en un octagravemer format per un tetragravemer 2(H3-H4) i dos diacutemers (H2A-H2B)

4 En relacioacute a les interaccions entre les histones i el DNA digues quinaes de les seguumlents afirmacions eacutessoacuten falsaes

1) La interaccioacute entre les histones i el DNA es sequumlegravencia depenent

2) Les treonines interaccionen mitjanccedilant ponts drsquohidrogen realitzats amb el grup alcohol de la cadena lateral

3) Les interaccions srsquoestableixen principalment entre residus bagravesics de la hegravelix C-terminal el loop L1 i el loop L2 de les histones i els fosfats del DNA

4) Les interaccions srsquoestableixen principalment entre residus bagravesics de la hegravelix N-terminal el loop L1 i el loop L2 de les histones i els fosfats del DNA

a 1 2 i 3

b 1 i 3

c 2 i 4

d 4

e 1 2 3 i 4

5 En lrsquoestabliment de les interaccions Histona-DNA digues quina de les seguumlents afirmacions eacutes CERTA en relacioacute amb el paper de lrsquoaigua

a Lrsquoaigua facilita les interaccions entre les proteiumlnes i el DNA permetent la interaccioacute per ponts drsquohidrogen entre residus de les histones i del DNA quan aquests estan massa allunyats o mal orientats

b Lrsquoestabliment de ponts drsquohidrogen indirectes suposen una disminucioacute de la estabilitat del sistema

c Les molegravecules dlsquoaigua srsquoordenen al voltant del DNA deixant el core del nucleosoma sense solvatar

d 1 i 2 soacuten certes

e Cap de les anteriors eacutes certa

6 Senyala lales afirmacions INCORRECTAES sobre el nucleosoma

a Les histones core i la histona linker comparteixen un mateix domini estructural anomenat histone fold b El tetragravemer central del nucleosoma estagrave format per 2 histones H3 i 2 histones H4

c El domini histone fold estagrave format per 3 hegravelix alfa i 2 loops (L1 i L2)

d Els monogravemers drsquohistona es capiculen per formar els diacutemers gragravecies a interaccions hidrofogravebiques entre les hegravelix alfa i entre els loops de les histones e Les afirmacions a i d soacuten falses

7 Senyala les afirmacions CORRECTES sobre el nucleosoma

1) La sequumlegravencia drsquoaminoagravecids del domini histone fold de les histones H2A H2B H3 i H4 estagrave menys conservada que la seva estructura i plegament

2) El nucleosoma procariota estagrave format per 2 homo o heterodiacutemers i resol el problema de lrsquoempaquetament del DNA

3) Lrsquoorientacioacute de les cadenes laterals dels aminoagravecids de les histones eacutes variable segons la presegravencia o absegravencia del DNA

4) Les histones H1 soacuten les meacutes conservades evolutivament mentre que les H3 soacuten les que ho estan menys

a) 123 b) 13c) 24 d) 4

e) 1234

8 Tria la resposta correcte

1) Les histones presenten alta homologia de sequumlegravencia i per tant destructura

2) Les interaccions directes per formar el tetragravemer sestableixen entre lH3 dun diacutemer H3-H4 i lH3 de lalatre diacutemer H3-H4lsquo

3) Els dos diacutemers H2AH2B no interaccionen entre ells per formar loctagravemer

4) Els cations divalents juguen un paper fonamental ja que se situen a la regioacute C-terminal de les hegravelix alfa estabilitzant-les

a) 1 i 3 b) 2 i 4 c) 12 i 3 d)123 i 4 e)4

PREGUNTES DrsquoASSAIG NUCLEOSOMA

1- Senyala quina importancia teacute lrsquoaigua en el nucleosoma

En el nucleosoma lrsquoaigua es disposa al voltant del DNA i en lrsquoespai entre que hi ha entre el core drsquohistones i el DNA

En el nucleosoma lrsquoaigua juga un paper fonamental en lrsquoestabliment de les interaccions Histona-DNA ja que permet la interaccionar mitjanccedilant ponts drsquohidrogen de residus que es troben massa allunyats (distagravencia gt 28 Å) o que es troben mal orientats (els ponts drsquohidrogen nomeacutes es donen quan els residus estan disposats en linia recta en lrsquoespai admetent variacions de +- 35ordm) Lrsquoefecte principal que faragrave aixograve eacutes que permetragrave que la interaccioacute entre les histones i el DNA sigui sequumlegravencia independent (tot i que aixograve tambeacute es veu afavorit per altres coses) ja que permetragrave que aquesta no depengui dels residus concrets que hi hagi al DNA ni de la seva disposicioacute perquegrave podrem establir interaccions mitjanccedilant una o meacutes molegravecules drsquoaigua per tal drsquointeraccionar amb el DNA

2 Indica quina eacutes lrsquoestructura drsquoun octagravemer i digues quines proteiumlnes interaccionen entre elles per formar-lo

Lrsquooctagravemer estagrave format per dues cogravepies de cada una de les 4 histones core Es formen 2 heterodiacutemers H2A-H2B i dos heterodiacutemers H3-H4 gragravecies a interaccions hidrofogravebiques entre les hegravelix α2 i ponts H entre aa dels loops Les histones dels diacutemers interaccionen de manera capiculadaEls dos diacutemers H3-H4 srsquouneixen fortament als turns centrals del DNA formant el tetragravemer central Els altres dos diacutemers H2A-H2B interaccionen amb el tetragravemer per formar lrsquooctagravemer drsquohistones del nucleosoma El tetragravemer estagrave format per la unioacute dels 2 diacutemers H3-H4 formant una estructura del tipus 4-hegravelix-bundle Les uacuteniques histones que interaccionen directament soacuten H3-H3rsquo (les H4 queden als extrems del tetragravemer) Les interaccions que srsquoestableixen soacuten ponts H i interaccions hidrofogravebiquesLrsquooctagravemer es forma per la unioacute dels dos diacutemers H2A-H2B al tetragravemer Interaccioacute directa entre H4 i H2B mitjanccedilant ponts H i un cluster hidrofogravebic (aquest estagrave format per 3 Tyr que no interaccionen a traveacutes dels seus oxiacutegens sinoacute dels anells) Tambeacute es forma una estructura del tipus 4-hegravelix-bundleA meacutes tambeacute srsquoestableixen interaccions entre els dos diacutemers H2A-H2B

FI DE LA PRESENTACIOacutersquo

• Slide 1
• Slide 2
• CARACTERIacuteSTIQUES DEL NUCLEOSOMA
• El DNA al nucleosoma
• LOCALITZACIOacute DEL NUCLEOSOMA
• ESTRUCTURA DEL NUCLEOSOMA
• Slide 7
• Slide 8
• DINAgraveMICA DEL NUCLEOSOMA
• Slide 10
• Slide 11
• HISTONES
• CLASSIFICACIOacute SCOP
• TIPUS DrsquoHISTONES
• HISTONE FOLD
• 1KX5
• DOMINI HISTONE FOLD
• Slide 18
• Slide 19
• Slide 20
• Slide 21
• Slide 22
• Slide 23
• Slide 24
• INTERACCIONS AL NUCLEOSOMA
• TIPUS DrsquoINTERACCIONS
• TIPUS DrsquoINTERACCIONS
• INTERACCIONS HISTONA-HISTONA
• Slide 29
• Octagravemer drsquohistones (core nucleosomal)
• Slide 31
• Slide 32
• H3 i H4 interaccionen via histone fold formant un heterodiacutemer
• H2A i H2B interaccionen via histone fold formant un heterodiacutemer
• 1 INTERACCIONS HIDROFOgraveBIQUES
• Slide 36
• 3 ALTRES INTERACCIONS SECUNDAgraveRIES
• Per quegrave es formen aquests heterodiacutemers i no uns altres o homodiacutemers
• Slide 39
• Tetragravemer H3-H4H3rsquo-H4rsquo
• Slide 41
• 1 Ponts H entre H3-H3rsquo
• 2 Interaccions hidrofogravebiques entre H3-H3rsquo
• Slide 44
• Slide 45
• Tetragravemer-diacutemer interaccions H4-H2B
• Cluster hidrofogravebic
• Diacutemer-diacutemer interaccions H2A-H2BH2Arsquo
• Slide 49
• INTERACCIOacute AMB IONS
• INTERACCIONS HISTONA-DNA
• Slide 52
• IMPORTAgraveNCIA DE LrsquoAIGUA
• INTERACCIOacute PER PONTS DrsquoH
• Slide 55
• Slide 56
• Slide 57
• Slide 58
• Interaccioacute diacutemer H2AH2B -DNA
• Slide 60
• Slide 61
• Slide 62
• Slide 63
• Slide 64
• Interaccioacute H2B-DNA
• Slide 66
• Slide 67
• Interaccioacute diacutemer H3H4-DNA
• Slide 69
• Slide 70
• Slide 71
• Slide 72
• Slide 73
• Slide 74
• Slide 75
• Slide 76
• Slide 77
• Slide 78
• Slide 79
• Interaccioacute H3-DNA
• Slide 81
• Interaccioacute H4-DNA
• Slide 83
• Slide 84
• Slide 85
• Slide 86
• Slide 87
• Interaccioacute H2A-DNA
• Slide 89
• EVOLUCIOacute DE LES HISTONES
• SUPERPOSICIOacute
• Slide 92
• Slide 93
• Slide 94
• SUPERPOSICIOacute DE LES HISTONES
• Slide 96
• NUCLEOSOMA PROCARIOTA
• ALINIAMENT ESTRUCTURAL
• BIBLIOGRAFIA
• Slide 100
• Slide 102
• Slide 103
• Slide 104
• Slide 105
• Slide 106
• Slide 107
• Slide 108
• Slide 109
• FI DE LA PRESENTACIOacute

grup NH2 -R- Arg35 (H2A) grup fosfat timina 39

Distagravencia 265Aring

Tipus pont drsquohidrogen (distagravencia ograveptima i orientacioacute en liacutenia recte de lrsquohidrogen del grup NH2 respecte lrsquooxigen del grup fosfat)

COOH

H3N+ C H

CH2

CH2

CH2

NH

C

NH2 NH2

Arginina

+

R

Interaccioacute H2B-DNA

grup NH2 -R- Arg83 (H2B) grup fosfat adenina ndash33

Distagravencia 342AringTipus interaccioacute electrostagravetica

grup OH -R- Thr85 (H2B) grup fosfat guanina ndash34

Distagravencia 300AringTipus pont drsquohidrogen

Treonina

Hidrogen lagravebil del grup alcohol

COOH

H3N+ C H

CH

OH CH3R

Interaccioacute diacutemer H3H4-DNA

Interaccioacute entre N de LYS77 H4 i O2P de A-33

Distagravencia 433Aring

Tipus electroestagravetica

448 Aring

Interaccioacute entre N de LYS115 H3 i O2P de A-33

Distagravencia 507Aring

Tipus electroestagravetica

574 Aring

261 Aring

Interaccioacute entre OH- THR30 H3 i O1P A13 a traveacutes de H2Obull THR - H2O

Distagravencia250 AringTipus pont drsquoH

bull H2O ndash O1P Distagravencia290 AringTipus pont drsquoH

Interaccioacute entre NH3+ de

ARG83 H3 i O1P de G27 Distagravencia 574AringTipus electroestagravetica

Interaccioacute entre OH- THR80 H4 i O1P C28

Distagravencia261Aring

Tipus pont drsquoH25 Aring

29 Aring

275 Aring

420 Aring

278 Aring

Interaccioacute entre NH3+ de

ARG45 H4 i O1P de T7

Distagravencia 510Aring

Tipus electroestagravetica

Interaccioacute OH- de THR118 H3 i O1P de G31

Distagravencia 275Aring

Tipus pont drsquohidrogen

Interaccioacute entre OH- de THR118 H3 NH3

+ ARG45 H4

Distagravencia 278Aring

Tipus pont drsquohidrogen

Interaccioacute entre CH3 de LEU65 H3 i CH3 de T

Distagravencia 414Aring

Tipus hidrofogravebica

414 Aring

Lisina 77 (H4) interaccioacute amb el grup fosfat a una distagravencia de 433Aring

H3-H4DNA

H2A-H2BDNA

Lisina 74 (H2A) tambeacute hauria drsquointeraccionar

Distagravencia 714Aring

No srsquoestableix una interaccioacute aparent

Problema de la literatura O problema de la cristalografia

Hipogravetesi

bull Estudiat en un temps diferent la distagravencia entre la LISINA i el GRUP FOSFAT del DNA permetria la interaccioacute electrostagravetica

Premisa

bull El nucleosoma eacutes un sistema en moviment

bull La cristalografia no ens permet considerar-lo com a tal (ldquofoto estagraveticardquo)

PDB 1P3I Crystallographic Studies Of Nucleosome Core Particles Containing Histone Sin Mutant (resolucioacute 230Aring)

PDB 1P3I

COOH

H3N+ C H

CH2

CH2

CH2

NH3+

Distagravencia 353AringTipus interaccioacute electrostagravetica

R

grup NH3+ Lys1075 grup fosfat adenina 133

Hipogravetesi

bull Estudiat en un temps diferent la distagravencia entre la LISINA i el GRUP FOSFAT del DNA permetria la interaccioacute electrostagravetica

Premisa

bull El nucleosoma eacutes un sistema en moviment

bull La cristalmiddotlografia no ens permet considerar-lo com a tal (ldquofoto estagraveticardquo)

CONCLUSIOacute AL TROBAR UN SEGON PDB A ON SIacute QUE ES MANTEacute LA INTERACCIOacute CONCLUIumlM QUE EacuteS IMPORTANT TAL I COM HAVIacuteEM TROBAT TOT I QUE EN EL NOSTRE MODEL NO HO PUGUEM OBSERVAR

Interaccioacute H3-DNA

Interaccioacute H4-DNA

SHL ndash15

SHL +15

233 Aring

271 Aring

508 Aring

6831 Aring

SHL ndash15

SHL +15

R63 H3 O1P T17J

D24 H4 O1P A-13J

R63 H3

O1P C-14J

D24 H4

O1P T18I

SHL ndash15 SHL +15

Interaccioacute H2B-DNA

Interaccioacute H2A-DNA

Cua C-terminal de H2A

No interaccioacute amb DNA del nucleosoma

Interaccioacute amb H1

Interaccioacute cua N-terminal H2A amb el nucleosoma

Interaccions electroestagravetiques

LYS i ARG amb OP DNA

EVOLUCIOacute DE LES HISTONES

SUPERPOSICIOacuteSTAMP

ClustalW HMMER

STAMP STAMP

LOW SCORES

Alineament STAMP (H4 H2A H2B)

Alinear H3 manualment

STAMP

SUPERPOSICIOacute DE LES HISTONES

H2A At

H2A Dm

H2A Ce

H2A HsH2A Xl

H4 HsH4 Ce

H4 Dm

H4 AtH4 Xl

Mfervidus1

Mfervidus2

H3 CeH3 Hs

H3 XlH3 Dm

H2B At

H2B Hs

H2B Xl

H2B CeH2B Dm

H1 At

H1 CeH1 Dm

H1 Hs

H1 Xl

H5 Ggallus

NUCLEOSOMA PROCARIOTA

bull Mateixa funcioacute a eucariotes i procariotes resoldre el problema de lrsquoempaquetament del DNA

bull Nucleosoma arquea tetragravemer + ~80pb DNAbull 2 tipus drsquohistona amb sequumlegravencia i estructura

conservada bull Formen diacutemers perograve no especiacutefics homo i

heterodiacutemers

bull Histones arquees meacutes petites (nomeacutes histone fold)

CLUSTAL W(160) multiple sequence alignment

1A7W --------------------------MELPIAPIGRIIKDAGAERVSDDARI-TLAKILE 1HTA -------------------------MGELPIAPIGRIIKNAGAERVSDDARI-ALAKVLE 1kx5B SGRGKGGKGLGKGGAKRHRKVLRDNIQGITKPAIRRLARRGGVKRISGLIYEETRGVLKV 1A7W EMGRDIASEAIKLARHAGRKTIKAEDIELAVRRFK---------- 1HTA EMGEEIASEAVKLAKHAGRKTIKAEDIELARKMF-----------1kx5B FLENVIRDAVTYTEHA-KRKT--VTAMDVVYALKRQGRTLYGFGG

No Domain1 Domain2 Sc RMS Len1 Len2 Align NFit Eq Secs I S P(m)

Pair 1 1A7W 1HTA 934 059 68 68 67 67 66 0 8485 10000 736e-46 Pair 2 1A7W 1kx5B 567 152 68 102 68 67 65 0 2462 10000 000037

Pair 3 1HTA 1kx5B 574 131 68 102 68 65 64 0 2969 10000 761e-06

ALINIAMENT ESTRUCTURAL

BIBLIOGRAFIALlibresbull Wolfe A Chromatin (Structure amp Function) Academic Press 2a edicioacute (1995)bull Calladine Understanding DNA Acdameic Pressbull Sinden DNA Structure and Function Academic PressArticlesbull Curt A Davey et al Solvent mediated interactions in the structura of the

nucleosome core particle at 19 Aring resolution J Mol Biol 319 p1097-1113 (2002)

bull Luger et al Crystal structure of the nucleosome core particle at 28 Aring resolution Nature 389 p251-260 (1997)

bull Flaus A Et al Mechanisms for nucleosome mobilisation Biopolymers 68 p463-578 (2003)

bull Richmond T et al The structure of DNA in the nucleosome core Nature 423 p145-150 (2003)

bull Protacio RU et al Effects of Histone Tail Domains on the Rate of Transcriptional Elongation throught a Nucleosome Mol Cell Biol Vol 20 n 23 p8866-8878

Websbull httpwwwciencianetVerArticuloHistonaidArticulo=dsfjuhh7hqjeub9z1f58vkbull httpwwwbiosciohio-stateedu~microbioArchaealhistonesbull httpwwwweb-bookscomMoBioFreeCh3D1htmbull httpwwwbmbpsueducoursesbmb4004_9_active_cromatinpd

Bases de dadesbull SCOPbull PDBbull National Human Genome Research Institute (Histone Sequence Database)

Programesbull STAMPbull ClustalWbull HMMERbull Rasmol

1 Sobre lrsquoestructura del nucleosoma digues quines afirmacions soacuten certes

1) Serveix per resoldre el problema de compactacioacute del DNA

2) Les regions exograveniques del DNA acostumen a estar a les zones linker per aixiacute estar meacutes accesibles als factors de transcripcioacute

3) Les histones srsquouneixen al DNA de forma sequumlegravencia no-depenent

4) Eacutes un sistema molt poc dinagravemic per permetre lrsquoestabilitat dels cromosomas metafagravesics

a 123

b 24

c 13

d 4

e 1234

2 Sobre els components del nucleosoma sabem que

a) Les histones del core estan molt ben conservades mentre que la H1 no

b) El DNA srsquoenrotlla formant 176 voltes al voltant de les histones del nucli que correspon a uns 146pb

c) Les dues anteriors

d) LrsquoH1 estabilitza el nucleosoma i organitza el DNA linker

e) Totes les anteriors

3 Sobre les histones digues quina opcioacute eacutes falsa

a) Soacuten proteiumlnes globulars bagravesiques molt riques en Arg i Lys

b) Les histones desacetilades tenen molt baixa afinitat pel DNA i premetran la transcripcioacute gegravenica

c) Trobem dos tipus drsquohistones totes de baix per molecular

d) Apareixen en lrsquoSCOP com a all alpha protein amb dominis histone fold

e) Srsquoorganitzen en un octagravemer format per un tetragravemer 2(H3-H4) i dos diacutemers (H2A-H2B)

4 En relacioacute a les interaccions entre les histones i el DNA digues quinaes de les seguumlents afirmacions eacutessoacuten falsaes

1) La interaccioacute entre les histones i el DNA es sequumlegravencia depenent

2) Les treonines interaccionen mitjanccedilant ponts drsquohidrogen realitzats amb el grup alcohol de la cadena lateral

3) Les interaccions srsquoestableixen principalment entre residus bagravesics de la hegravelix C-terminal el loop L1 i el loop L2 de les histones i els fosfats del DNA

4) Les interaccions srsquoestableixen principalment entre residus bagravesics de la hegravelix N-terminal el loop L1 i el loop L2 de les histones i els fosfats del DNA

a 1 2 i 3

b 1 i 3

c 2 i 4

d 4

e 1 2 3 i 4

5 En lrsquoestabliment de les interaccions Histona-DNA digues quina de les seguumlents afirmacions eacutes CERTA en relacioacute amb el paper de lrsquoaigua

a Lrsquoaigua facilita les interaccions entre les proteiumlnes i el DNA permetent la interaccioacute per ponts drsquohidrogen entre residus de les histones i del DNA quan aquests estan massa allunyats o mal orientats

b Lrsquoestabliment de ponts drsquohidrogen indirectes suposen una disminucioacute de la estabilitat del sistema

c Les molegravecules dlsquoaigua srsquoordenen al voltant del DNA deixant el core del nucleosoma sense solvatar

d 1 i 2 soacuten certes

e Cap de les anteriors eacutes certa

6 Senyala lales afirmacions INCORRECTAES sobre el nucleosoma

a Les histones core i la histona linker comparteixen un mateix domini estructural anomenat histone fold b El tetragravemer central del nucleosoma estagrave format per 2 histones H3 i 2 histones H4

c El domini histone fold estagrave format per 3 hegravelix alfa i 2 loops (L1 i L2)

d Els monogravemers drsquohistona es capiculen per formar els diacutemers gragravecies a interaccions hidrofogravebiques entre les hegravelix alfa i entre els loops de les histones e Les afirmacions a i d soacuten falses

7 Senyala les afirmacions CORRECTES sobre el nucleosoma

1) La sequumlegravencia drsquoaminoagravecids del domini histone fold de les histones H2A H2B H3 i H4 estagrave menys conservada que la seva estructura i plegament

2) El nucleosoma procariota estagrave format per 2 homo o heterodiacutemers i resol el problema de lrsquoempaquetament del DNA

3) Lrsquoorientacioacute de les cadenes laterals dels aminoagravecids de les histones eacutes variable segons la presegravencia o absegravencia del DNA

4) Les histones H1 soacuten les meacutes conservades evolutivament mentre que les H3 soacuten les que ho estan menys

a) 123 b) 13c) 24 d) 4

e) 1234

8 Tria la resposta correcte

1) Les histones presenten alta homologia de sequumlegravencia i per tant destructura

2) Les interaccions directes per formar el tetragravemer sestableixen entre lH3 dun diacutemer H3-H4 i lH3 de lalatre diacutemer H3-H4lsquo

3) Els dos diacutemers H2AH2B no interaccionen entre ells per formar loctagravemer

4) Els cations divalents juguen un paper fonamental ja que se situen a la regioacute C-terminal de les hegravelix alfa estabilitzant-les

a) 1 i 3 b) 2 i 4 c) 12 i 3 d)123 i 4 e)4

PREGUNTES DrsquoASSAIG NUCLEOSOMA

1- Senyala quina importancia teacute lrsquoaigua en el nucleosoma

En el nucleosoma lrsquoaigua es disposa al voltant del DNA i en lrsquoespai entre que hi ha entre el core drsquohistones i el DNA

En el nucleosoma lrsquoaigua juga un paper fonamental en lrsquoestabliment de les interaccions Histona-DNA ja que permet la interaccionar mitjanccedilant ponts drsquohidrogen de residus que es troben massa allunyats (distagravencia gt 28 Å) o que es troben mal orientats (els ponts drsquohidrogen nomeacutes es donen quan els residus estan disposats en linia recta en lrsquoespai admetent variacions de +- 35ordm) Lrsquoefecte principal que faragrave aixograve eacutes que permetragrave que la interaccioacute entre les histones i el DNA sigui sequumlegravencia independent (tot i que aixograve tambeacute es veu afavorit per altres coses) ja que permetragrave que aquesta no depengui dels residus concrets que hi hagi al DNA ni de la seva disposicioacute perquegrave podrem establir interaccions mitjanccedilant una o meacutes molegravecules drsquoaigua per tal drsquointeraccionar amb el DNA

2 Indica quina eacutes lrsquoestructura drsquoun octagravemer i digues quines proteiumlnes interaccionen entre elles per formar-lo

Lrsquooctagravemer estagrave format per dues cogravepies de cada una de les 4 histones core Es formen 2 heterodiacutemers H2A-H2B i dos heterodiacutemers H3-H4 gragravecies a interaccions hidrofogravebiques entre les hegravelix α2 i ponts H entre aa dels loops Les histones dels diacutemers interaccionen de manera capiculadaEls dos diacutemers H3-H4 srsquouneixen fortament als turns centrals del DNA formant el tetragravemer central Els altres dos diacutemers H2A-H2B interaccionen amb el tetragravemer per formar lrsquooctagravemer drsquohistones del nucleosoma El tetragravemer estagrave format per la unioacute dels 2 diacutemers H3-H4 formant una estructura del tipus 4-hegravelix-bundle Les uacuteniques histones que interaccionen directament soacuten H3-H3rsquo (les H4 queden als extrems del tetragravemer) Les interaccions que srsquoestableixen soacuten ponts H i interaccions hidrofogravebiquesLrsquooctagravemer es forma per la unioacute dels dos diacutemers H2A-H2B al tetragravemer Interaccioacute directa entre H4 i H2B mitjanccedilant ponts H i un cluster hidrofogravebic (aquest estagrave format per 3 Tyr que no interaccionen a traveacutes dels seus oxiacutegens sinoacute dels anells) Tambeacute es forma una estructura del tipus 4-hegravelix-bundleA meacutes tambeacute srsquoestableixen interaccions entre els dos diacutemers H2A-H2B

FI DE LA PRESENTACIOacutersquo

• Slide 1
• Slide 2
• CARACTERIacuteSTIQUES DEL NUCLEOSOMA
• El DNA al nucleosoma
• LOCALITZACIOacute DEL NUCLEOSOMA
• ESTRUCTURA DEL NUCLEOSOMA
• Slide 7
• Slide 8
• DINAgraveMICA DEL NUCLEOSOMA
• Slide 10
• Slide 11
• HISTONES
• CLASSIFICACIOacute SCOP
• TIPUS DrsquoHISTONES
• HISTONE FOLD
• 1KX5
• DOMINI HISTONE FOLD
• Slide 18
• Slide 19
• Slide 20
• Slide 21
• Slide 22
• Slide 23
• Slide 24
• INTERACCIONS AL NUCLEOSOMA
• TIPUS DrsquoINTERACCIONS
• TIPUS DrsquoINTERACCIONS
• INTERACCIONS HISTONA-HISTONA
• Slide 29
• Octagravemer drsquohistones (core nucleosomal)
• Slide 31
• Slide 32
• H3 i H4 interaccionen via histone fold formant un heterodiacutemer
• H2A i H2B interaccionen via histone fold formant un heterodiacutemer
• 1 INTERACCIONS HIDROFOgraveBIQUES
• Slide 36
• 3 ALTRES INTERACCIONS SECUNDAgraveRIES
• Per quegrave es formen aquests heterodiacutemers i no uns altres o homodiacutemers
• Slide 39
• Tetragravemer H3-H4H3rsquo-H4rsquo
• Slide 41
• 1 Ponts H entre H3-H3rsquo
• 2 Interaccions hidrofogravebiques entre H3-H3rsquo
• Slide 44
• Slide 45
• Tetragravemer-diacutemer interaccions H4-H2B
• Cluster hidrofogravebic
• Diacutemer-diacutemer interaccions H2A-H2BH2Arsquo
• Slide 49
• INTERACCIOacute AMB IONS
• INTERACCIONS HISTONA-DNA
• Slide 52
• IMPORTAgraveNCIA DE LrsquoAIGUA
• INTERACCIOacute PER PONTS DrsquoH
• Slide 55
• Slide 56
• Slide 57
• Slide 58
• Interaccioacute diacutemer H2AH2B -DNA
• Slide 60
• Slide 61
• Slide 62
• Slide 63
• Slide 64
• Interaccioacute H2B-DNA
• Slide 66
• Slide 67
• Interaccioacute diacutemer H3H4-DNA
• Slide 69
• Slide 70
• Slide 71
• Slide 72
• Slide 73
• Slide 74
• Slide 75
• Slide 76
• Slide 77
• Slide 78
• Slide 79
• Interaccioacute H3-DNA
• Slide 81
• Interaccioacute H4-DNA
• Slide 83
• Slide 84
• Slide 85
• Slide 86
• Slide 87
• Interaccioacute H2A-DNA
• Slide 89
• EVOLUCIOacute DE LES HISTONES
• SUPERPOSICIOacute
• Slide 92
• Slide 93
• Slide 94
• SUPERPOSICIOacute DE LES HISTONES
• Slide 96
• NUCLEOSOMA PROCARIOTA
• ALINIAMENT ESTRUCTURAL
• BIBLIOGRAFIA
• Slide 100
• Slide 102
• Slide 103
• Slide 104
• Slide 105
• Slide 106
• Slide 107
• Slide 108
• Slide 109
• FI DE LA PRESENTACIOacute

Interaccioacute H2B-DNA

grup NH2 -R- Arg83 (H2B) grup fosfat adenina ndash33

Distagravencia 342AringTipus interaccioacute electrostagravetica

grup OH -R- Thr85 (H2B) grup fosfat guanina ndash34

Distagravencia 300AringTipus pont drsquohidrogen

Treonina

Hidrogen lagravebil del grup alcohol

COOH

H3N+ C H

CH

OH CH3R

Interaccioacute diacutemer H3H4-DNA

Interaccioacute entre N de LYS77 H4 i O2P de A-33

Distagravencia 433Aring

Tipus electroestagravetica

448 Aring

Interaccioacute entre N de LYS115 H3 i O2P de A-33

Distagravencia 507Aring

Tipus electroestagravetica

574 Aring

261 Aring

Interaccioacute entre OH- THR30 H3 i O1P A13 a traveacutes de H2Obull THR - H2O

Distagravencia250 AringTipus pont drsquoH

bull H2O ndash O1P Distagravencia290 AringTipus pont drsquoH

Interaccioacute entre NH3+ de

ARG83 H3 i O1P de G27 Distagravencia 574AringTipus electroestagravetica

Interaccioacute entre OH- THR80 H4 i O1P C28

Distagravencia261Aring

Tipus pont drsquoH25 Aring

29 Aring

275 Aring

420 Aring

278 Aring

Interaccioacute entre NH3+ de

ARG45 H4 i O1P de T7

Distagravencia 510Aring

Tipus electroestagravetica

Interaccioacute OH- de THR118 H3 i O1P de G31

Distagravencia 275Aring

Tipus pont drsquohidrogen

Interaccioacute entre OH- de THR118 H3 NH3

+ ARG45 H4

Distagravencia 278Aring

Tipus pont drsquohidrogen

Interaccioacute entre CH3 de LEU65 H3 i CH3 de T

Distagravencia 414Aring

Tipus hidrofogravebica

414 Aring

Lisina 77 (H4) interaccioacute amb el grup fosfat a una distagravencia de 433Aring

H3-H4DNA

H2A-H2BDNA

Lisina 74 (H2A) tambeacute hauria drsquointeraccionar

Distagravencia 714Aring

No srsquoestableix una interaccioacute aparent

Problema de la literatura O problema de la cristalografia

Hipogravetesi

bull Estudiat en un temps diferent la distagravencia entre la LISINA i el GRUP FOSFAT del DNA permetria la interaccioacute electrostagravetica

Premisa

bull El nucleosoma eacutes un sistema en moviment

bull La cristalografia no ens permet considerar-lo com a tal (ldquofoto estagraveticardquo)

PDB 1P3I Crystallographic Studies Of Nucleosome Core Particles Containing Histone Sin Mutant (resolucioacute 230Aring)

PDB 1P3I

COOH

H3N+ C H

CH2

CH2

CH2

NH3+

Distagravencia 353AringTipus interaccioacute electrostagravetica

R

grup NH3+ Lys1075 grup fosfat adenina 133

Hipogravetesi

bull Estudiat en un temps diferent la distagravencia entre la LISINA i el GRUP FOSFAT del DNA permetria la interaccioacute electrostagravetica

Premisa

bull El nucleosoma eacutes un sistema en moviment

bull La cristalmiddotlografia no ens permet considerar-lo com a tal (ldquofoto estagraveticardquo)

CONCLUSIOacute AL TROBAR UN SEGON PDB A ON SIacute QUE ES MANTEacute LA INTERACCIOacute CONCLUIumlM QUE EacuteS IMPORTANT TAL I COM HAVIacuteEM TROBAT TOT I QUE EN EL NOSTRE MODEL NO HO PUGUEM OBSERVAR

Interaccioacute H3-DNA

Interaccioacute H4-DNA

SHL ndash15

SHL +15

233 Aring

271 Aring

508 Aring

6831 Aring

SHL ndash15

SHL +15

R63 H3 O1P T17J

D24 H4 O1P A-13J

R63 H3

O1P C-14J

D24 H4

O1P T18I

SHL ndash15 SHL +15

Interaccioacute H2B-DNA

Interaccioacute H2A-DNA

Cua C-terminal de H2A

No interaccioacute amb DNA del nucleosoma

Interaccioacute amb H1

Interaccioacute cua N-terminal H2A amb el nucleosoma

Interaccions electroestagravetiques

LYS i ARG amb OP DNA

EVOLUCIOacute DE LES HISTONES

SUPERPOSICIOacuteSTAMP

ClustalW HMMER

STAMP STAMP

LOW SCORES

Alineament STAMP (H4 H2A H2B)

Alinear H3 manualment

STAMP

SUPERPOSICIOacute DE LES HISTONES

H2A At

H2A Dm

H2A Ce

H2A HsH2A Xl

H4 HsH4 Ce

H4 Dm

H4 AtH4 Xl

Mfervidus1

Mfervidus2

H3 CeH3 Hs

H3 XlH3 Dm

H2B At

H2B Hs

H2B Xl

H2B CeH2B Dm

H1 At

H1 CeH1 Dm

H1 Hs

H1 Xl

H5 Ggallus

NUCLEOSOMA PROCARIOTA

bull Mateixa funcioacute a eucariotes i procariotes resoldre el problema de lrsquoempaquetament del DNA

bull Nucleosoma arquea tetragravemer + ~80pb DNAbull 2 tipus drsquohistona amb sequumlegravencia i estructura

conservada bull Formen diacutemers perograve no especiacutefics homo i

heterodiacutemers

bull Histones arquees meacutes petites (nomeacutes histone fold)

CLUSTAL W(160) multiple sequence alignment

1A7W --------------------------MELPIAPIGRIIKDAGAERVSDDARI-TLAKILE 1HTA -------------------------MGELPIAPIGRIIKNAGAERVSDDARI-ALAKVLE 1kx5B SGRGKGGKGLGKGGAKRHRKVLRDNIQGITKPAIRRLARRGGVKRISGLIYEETRGVLKV 1A7W EMGRDIASEAIKLARHAGRKTIKAEDIELAVRRFK---------- 1HTA EMGEEIASEAVKLAKHAGRKTIKAEDIELARKMF-----------1kx5B FLENVIRDAVTYTEHA-KRKT--VTAMDVVYALKRQGRTLYGFGG

No Domain1 Domain2 Sc RMS Len1 Len2 Align NFit Eq Secs I S P(m)

Pair 1 1A7W 1HTA 934 059 68 68 67 67 66 0 8485 10000 736e-46 Pair 2 1A7W 1kx5B 567 152 68 102 68 67 65 0 2462 10000 000037

Pair 3 1HTA 1kx5B 574 131 68 102 68 65 64 0 2969 10000 761e-06

ALINIAMENT ESTRUCTURAL

BIBLIOGRAFIALlibresbull Wolfe A Chromatin (Structure amp Function) Academic Press 2a edicioacute (1995)bull Calladine Understanding DNA Acdameic Pressbull Sinden DNA Structure and Function Academic PressArticlesbull Curt A Davey et al Solvent mediated interactions in the structura of the

nucleosome core particle at 19 Aring resolution J Mol Biol 319 p1097-1113 (2002)

bull Luger et al Crystal structure of the nucleosome core particle at 28 Aring resolution Nature 389 p251-260 (1997)

bull Flaus A Et al Mechanisms for nucleosome mobilisation Biopolymers 68 p463-578 (2003)

bull Richmond T et al The structure of DNA in the nucleosome core Nature 423 p145-150 (2003)

bull Protacio RU et al Effects of Histone Tail Domains on the Rate of Transcriptional Elongation throught a Nucleosome Mol Cell Biol Vol 20 n 23 p8866-8878

Websbull httpwwwciencianetVerArticuloHistonaidArticulo=dsfjuhh7hqjeub9z1f58vkbull httpwwwbiosciohio-stateedu~microbioArchaealhistonesbull httpwwwweb-bookscomMoBioFreeCh3D1htmbull httpwwwbmbpsueducoursesbmb4004_9_active_cromatinpd

Bases de dadesbull SCOPbull PDBbull National Human Genome Research Institute (Histone Sequence Database)

Programesbull STAMPbull ClustalWbull HMMERbull Rasmol

1 Sobre lrsquoestructura del nucleosoma digues quines afirmacions soacuten certes

1) Serveix per resoldre el problema de compactacioacute del DNA

2) Les regions exograveniques del DNA acostumen a estar a les zones linker per aixiacute estar meacutes accesibles als factors de transcripcioacute

3) Les histones srsquouneixen al DNA de forma sequumlegravencia no-depenent

4) Eacutes un sistema molt poc dinagravemic per permetre lrsquoestabilitat dels cromosomas metafagravesics

a 123

b 24

c 13

d 4

e 1234

2 Sobre els components del nucleosoma sabem que

a) Les histones del core estan molt ben conservades mentre que la H1 no

b) El DNA srsquoenrotlla formant 176 voltes al voltant de les histones del nucli que correspon a uns 146pb

c) Les dues anteriors

d) LrsquoH1 estabilitza el nucleosoma i organitza el DNA linker

e) Totes les anteriors

3 Sobre les histones digues quina opcioacute eacutes falsa

a) Soacuten proteiumlnes globulars bagravesiques molt riques en Arg i Lys

b) Les histones desacetilades tenen molt baixa afinitat pel DNA i premetran la transcripcioacute gegravenica

c) Trobem dos tipus drsquohistones totes de baix per molecular

d) Apareixen en lrsquoSCOP com a all alpha protein amb dominis histone fold

e) Srsquoorganitzen en un octagravemer format per un tetragravemer 2(H3-H4) i dos diacutemers (H2A-H2B)

4 En relacioacute a les interaccions entre les histones i el DNA digues quinaes de les seguumlents afirmacions eacutessoacuten falsaes

1) La interaccioacute entre les histones i el DNA es sequumlegravencia depenent

2) Les treonines interaccionen mitjanccedilant ponts drsquohidrogen realitzats amb el grup alcohol de la cadena lateral

3) Les interaccions srsquoestableixen principalment entre residus bagravesics de la hegravelix C-terminal el loop L1 i el loop L2 de les histones i els fosfats del DNA

4) Les interaccions srsquoestableixen principalment entre residus bagravesics de la hegravelix N-terminal el loop L1 i el loop L2 de les histones i els fosfats del DNA

a 1 2 i 3

b 1 i 3

c 2 i 4

d 4

e 1 2 3 i 4

5 En lrsquoestabliment de les interaccions Histona-DNA digues quina de les seguumlents afirmacions eacutes CERTA en relacioacute amb el paper de lrsquoaigua

a Lrsquoaigua facilita les interaccions entre les proteiumlnes i el DNA permetent la interaccioacute per ponts drsquohidrogen entre residus de les histones i del DNA quan aquests estan massa allunyats o mal orientats

b Lrsquoestabliment de ponts drsquohidrogen indirectes suposen una disminucioacute de la estabilitat del sistema

c Les molegravecules dlsquoaigua srsquoordenen al voltant del DNA deixant el core del nucleosoma sense solvatar

d 1 i 2 soacuten certes

e Cap de les anteriors eacutes certa

6 Senyala lales afirmacions INCORRECTAES sobre el nucleosoma

a Les histones core i la histona linker comparteixen un mateix domini estructural anomenat histone fold b El tetragravemer central del nucleosoma estagrave format per 2 histones H3 i 2 histones H4

c El domini histone fold estagrave format per 3 hegravelix alfa i 2 loops (L1 i L2)

d Els monogravemers drsquohistona es capiculen per formar els diacutemers gragravecies a interaccions hidrofogravebiques entre les hegravelix alfa i entre els loops de les histones e Les afirmacions a i d soacuten falses

7 Senyala les afirmacions CORRECTES sobre el nucleosoma

1) La sequumlegravencia drsquoaminoagravecids del domini histone fold de les histones H2A H2B H3 i H4 estagrave menys conservada que la seva estructura i plegament

2) El nucleosoma procariota estagrave format per 2 homo o heterodiacutemers i resol el problema de lrsquoempaquetament del DNA

3) Lrsquoorientacioacute de les cadenes laterals dels aminoagravecids de les histones eacutes variable segons la presegravencia o absegravencia del DNA

4) Les histones H1 soacuten les meacutes conservades evolutivament mentre que les H3 soacuten les que ho estan menys

a) 123 b) 13c) 24 d) 4

e) 1234

8 Tria la resposta correcte

1) Les histones presenten alta homologia de sequumlegravencia i per tant destructura

2) Les interaccions directes per formar el tetragravemer sestableixen entre lH3 dun diacutemer H3-H4 i lH3 de lalatre diacutemer H3-H4lsquo

3) Els dos diacutemers H2AH2B no interaccionen entre ells per formar loctagravemer

4) Els cations divalents juguen un paper fonamental ja que se situen a la regioacute C-terminal de les hegravelix alfa estabilitzant-les

a) 1 i 3 b) 2 i 4 c) 12 i 3 d)123 i 4 e)4

PREGUNTES DrsquoASSAIG NUCLEOSOMA

1- Senyala quina importancia teacute lrsquoaigua en el nucleosoma

En el nucleosoma lrsquoaigua es disposa al voltant del DNA i en lrsquoespai entre que hi ha entre el core drsquohistones i el DNA

En el nucleosoma lrsquoaigua juga un paper fonamental en lrsquoestabliment de les interaccions Histona-DNA ja que permet la interaccionar mitjanccedilant ponts drsquohidrogen de residus que es troben massa allunyats (distagravencia gt 28 Å) o que es troben mal orientats (els ponts drsquohidrogen nomeacutes es donen quan els residus estan disposats en linia recta en lrsquoespai admetent variacions de +- 35ordm) Lrsquoefecte principal que faragrave aixograve eacutes que permetragrave que la interaccioacute entre les histones i el DNA sigui sequumlegravencia independent (tot i que aixograve tambeacute es veu afavorit per altres coses) ja que permetragrave que aquesta no depengui dels residus concrets que hi hagi al DNA ni de la seva disposicioacute perquegrave podrem establir interaccions mitjanccedilant una o meacutes molegravecules drsquoaigua per tal drsquointeraccionar amb el DNA

2 Indica quina eacutes lrsquoestructura drsquoun octagravemer i digues quines proteiumlnes interaccionen entre elles per formar-lo

Lrsquooctagravemer estagrave format per dues cogravepies de cada una de les 4 histones core Es formen 2 heterodiacutemers H2A-H2B i dos heterodiacutemers H3-H4 gragravecies a interaccions hidrofogravebiques entre les hegravelix α2 i ponts H entre aa dels loops Les histones dels diacutemers interaccionen de manera capiculadaEls dos diacutemers H3-H4 srsquouneixen fortament als turns centrals del DNA formant el tetragravemer central Els altres dos diacutemers H2A-H2B interaccionen amb el tetragravemer per formar lrsquooctagravemer drsquohistones del nucleosoma El tetragravemer estagrave format per la unioacute dels 2 diacutemers H3-H4 formant una estructura del tipus 4-hegravelix-bundle Les uacuteniques histones que interaccionen directament soacuten H3-H3rsquo (les H4 queden als extrems del tetragravemer) Les interaccions que srsquoestableixen soacuten ponts H i interaccions hidrofogravebiquesLrsquooctagravemer es forma per la unioacute dels dos diacutemers H2A-H2B al tetragravemer Interaccioacute directa entre H4 i H2B mitjanccedilant ponts H i un cluster hidrofogravebic (aquest estagrave format per 3 Tyr que no interaccionen a traveacutes dels seus oxiacutegens sinoacute dels anells) Tambeacute es forma una estructura del tipus 4-hegravelix-bundleA meacutes tambeacute srsquoestableixen interaccions entre els dos diacutemers H2A-H2B

FI DE LA PRESENTACIOacutersquo

• Slide 1
• Slide 2
• CARACTERIacuteSTIQUES DEL NUCLEOSOMA
• El DNA al nucleosoma
• LOCALITZACIOacute DEL NUCLEOSOMA
• ESTRUCTURA DEL NUCLEOSOMA
• Slide 7
• Slide 8
• DINAgraveMICA DEL NUCLEOSOMA
• Slide 10
• Slide 11
• HISTONES
• CLASSIFICACIOacute SCOP
• TIPUS DrsquoHISTONES
• HISTONE FOLD
• 1KX5
• DOMINI HISTONE FOLD
• Slide 18
• Slide 19
• Slide 20
• Slide 21
• Slide 22
• Slide 23
• Slide 24
• INTERACCIONS AL NUCLEOSOMA
• TIPUS DrsquoINTERACCIONS
• TIPUS DrsquoINTERACCIONS
• INTERACCIONS HISTONA-HISTONA
• Slide 29
• Octagravemer drsquohistones (core nucleosomal)
• Slide 31
• Slide 32
• H3 i H4 interaccionen via histone fold formant un heterodiacutemer
• H2A i H2B interaccionen via histone fold formant un heterodiacutemer
• 1 INTERACCIONS HIDROFOgraveBIQUES
• Slide 36
• 3 ALTRES INTERACCIONS SECUNDAgraveRIES
• Per quegrave es formen aquests heterodiacutemers i no uns altres o homodiacutemers
• Slide 39
• Tetragravemer H3-H4H3rsquo-H4rsquo
• Slide 41
• 1 Ponts H entre H3-H3rsquo
• 2 Interaccions hidrofogravebiques entre H3-H3rsquo
• Slide 44
• Slide 45
• Tetragravemer-diacutemer interaccions H4-H2B
• Cluster hidrofogravebic
• Diacutemer-diacutemer interaccions H2A-H2BH2Arsquo
• Slide 49
• INTERACCIOacute AMB IONS
• INTERACCIONS HISTONA-DNA
• Slide 52
• IMPORTAgraveNCIA DE LrsquoAIGUA
• INTERACCIOacute PER PONTS DrsquoH
• Slide 55
• Slide 56
• Slide 57
• Slide 58
• Interaccioacute diacutemer H2AH2B -DNA
• Slide 60
• Slide 61
• Slide 62
• Slide 63
• Slide 64
• Interaccioacute H2B-DNA
• Slide 66
• Slide 67
• Interaccioacute diacutemer H3H4-DNA
• Slide 69
• Slide 70
• Slide 71
• Slide 72
• Slide 73
• Slide 74
• Slide 75
• Slide 76
• Slide 77
• Slide 78
• Slide 79
• Interaccioacute H3-DNA
• Slide 81
• Interaccioacute H4-DNA
• Slide 83
• Slide 84
• Slide 85
• Slide 86
• Slide 87
• Interaccioacute H2A-DNA
• Slide 89
• EVOLUCIOacute DE LES HISTONES
• SUPERPOSICIOacute
• Slide 92
• Slide 93
• Slide 94
• SUPERPOSICIOacute DE LES HISTONES
• Slide 96
• NUCLEOSOMA PROCARIOTA
• ALINIAMENT ESTRUCTURAL
• BIBLIOGRAFIA
• Slide 100
• Slide 102
• Slide 103
• Slide 104
• Slide 105
• Slide 106
• Slide 107
• Slide 108
• Slide 109
• FI DE LA PRESENTACIOacute

grup NH2 -R- Arg83 (H2B) grup fosfat adenina ndash33

Distagravencia 342AringTipus interaccioacute electrostagravetica

grup OH -R- Thr85 (H2B) grup fosfat guanina ndash34

Distagravencia 300AringTipus pont drsquohidrogen

Treonina

Hidrogen lagravebil del grup alcohol

COOH

H3N+ C H

CH

OH CH3R

Interaccioacute diacutemer H3H4-DNA

Interaccioacute entre N de LYS77 H4 i O2P de A-33

Distagravencia 433Aring

Tipus electroestagravetica

448 Aring

Interaccioacute entre N de LYS115 H3 i O2P de A-33

Distagravencia 507Aring

Tipus electroestagravetica

574 Aring

261 Aring

Interaccioacute entre OH- THR30 H3 i O1P A13 a traveacutes de H2Obull THR - H2O

Distagravencia250 AringTipus pont drsquoH

bull H2O ndash O1P Distagravencia290 AringTipus pont drsquoH

Interaccioacute entre NH3+ de

ARG83 H3 i O1P de G27 Distagravencia 574AringTipus electroestagravetica

Interaccioacute entre OH- THR80 H4 i O1P C28

Distagravencia261Aring

Tipus pont drsquoH25 Aring

29 Aring

275 Aring

420 Aring

278 Aring

Interaccioacute entre NH3+ de

ARG45 H4 i O1P de T7

Distagravencia 510Aring

Tipus electroestagravetica

Interaccioacute OH- de THR118 H3 i O1P de G31

Distagravencia 275Aring

Tipus pont drsquohidrogen

Interaccioacute entre OH- de THR118 H3 NH3

+ ARG45 H4

Distagravencia 278Aring

Tipus pont drsquohidrogen

Interaccioacute entre CH3 de LEU65 H3 i CH3 de T

Distagravencia 414Aring

Tipus hidrofogravebica

414 Aring

Lisina 77 (H4) interaccioacute amb el grup fosfat a una distagravencia de 433Aring

H3-H4DNA

H2A-H2BDNA

Lisina 74 (H2A) tambeacute hauria drsquointeraccionar

Distagravencia 714Aring

No srsquoestableix una interaccioacute aparent

Problema de la literatura O problema de la cristalografia

Hipogravetesi

bull Estudiat en un temps diferent la distagravencia entre la LISINA i el GRUP FOSFAT del DNA permetria la interaccioacute electrostagravetica

Premisa

bull El nucleosoma eacutes un sistema en moviment

bull La cristalografia no ens permet considerar-lo com a tal (ldquofoto estagraveticardquo)

PDB 1P3I Crystallographic Studies Of Nucleosome Core Particles Containing Histone Sin Mutant (resolucioacute 230Aring)

PDB 1P3I

COOH

H3N+ C H

CH2

CH2

CH2

NH3+

Distagravencia 353AringTipus interaccioacute electrostagravetica

R

grup NH3+ Lys1075 grup fosfat adenina 133

Hipogravetesi

bull Estudiat en un temps diferent la distagravencia entre la LISINA i el GRUP FOSFAT del DNA permetria la interaccioacute electrostagravetica

Premisa

bull El nucleosoma eacutes un sistema en moviment

bull La cristalmiddotlografia no ens permet considerar-lo com a tal (ldquofoto estagraveticardquo)

CONCLUSIOacute AL TROBAR UN SEGON PDB A ON SIacute QUE ES MANTEacute LA INTERACCIOacute CONCLUIumlM QUE EacuteS IMPORTANT TAL I COM HAVIacuteEM TROBAT TOT I QUE EN EL NOSTRE MODEL NO HO PUGUEM OBSERVAR

Interaccioacute H3-DNA

Interaccioacute H4-DNA

SHL ndash15

SHL +15

233 Aring

271 Aring

508 Aring

6831 Aring

SHL ndash15

SHL +15

R63 H3 O1P T17J

D24 H4 O1P A-13J

R63 H3

O1P C-14J

D24 H4

O1P T18I

SHL ndash15 SHL +15

Interaccioacute H2B-DNA

Interaccioacute H2A-DNA

Cua C-terminal de H2A

No interaccioacute amb DNA del nucleosoma

Interaccioacute amb H1

Interaccioacute cua N-terminal H2A amb el nucleosoma

Interaccions electroestagravetiques

LYS i ARG amb OP DNA

EVOLUCIOacute DE LES HISTONES

SUPERPOSICIOacuteSTAMP

ClustalW HMMER

STAMP STAMP

LOW SCORES

Alineament STAMP (H4 H2A H2B)

Alinear H3 manualment

STAMP

SUPERPOSICIOacute DE LES HISTONES

H2A At

H2A Dm

H2A Ce

H2A HsH2A Xl

H4 HsH4 Ce

H4 Dm

H4 AtH4 Xl

Mfervidus1

Mfervidus2

H3 CeH3 Hs

H3 XlH3 Dm

H2B At

H2B Hs

H2B Xl

H2B CeH2B Dm

H1 At

H1 CeH1 Dm

H1 Hs

H1 Xl

H5 Ggallus

NUCLEOSOMA PROCARIOTA

bull Mateixa funcioacute a eucariotes i procariotes resoldre el problema de lrsquoempaquetament del DNA

bull Nucleosoma arquea tetragravemer + ~80pb DNAbull 2 tipus drsquohistona amb sequumlegravencia i estructura

conservada bull Formen diacutemers perograve no especiacutefics homo i

heterodiacutemers

bull Histones arquees meacutes petites (nomeacutes histone fold)

CLUSTAL W(160) multiple sequence alignment

1A7W --------------------------MELPIAPIGRIIKDAGAERVSDDARI-TLAKILE 1HTA -------------------------MGELPIAPIGRIIKNAGAERVSDDARI-ALAKVLE 1kx5B SGRGKGGKGLGKGGAKRHRKVLRDNIQGITKPAIRRLARRGGVKRISGLIYEETRGVLKV 1A7W EMGRDIASEAIKLARHAGRKTIKAEDIELAVRRFK---------- 1HTA EMGEEIASEAVKLAKHAGRKTIKAEDIELARKMF-----------1kx5B FLENVIRDAVTYTEHA-KRKT--VTAMDVVYALKRQGRTLYGFGG

No Domain1 Domain2 Sc RMS Len1 Len2 Align NFit Eq Secs I S P(m)

Pair 1 1A7W 1HTA 934 059 68 68 67 67 66 0 8485 10000 736e-46 Pair 2 1A7W 1kx5B 567 152 68 102 68 67 65 0 2462 10000 000037

Pair 3 1HTA 1kx5B 574 131 68 102 68 65 64 0 2969 10000 761e-06

ALINIAMENT ESTRUCTURAL

BIBLIOGRAFIALlibresbull Wolfe A Chromatin (Structure amp Function) Academic Press 2a edicioacute (1995)bull Calladine Understanding DNA Acdameic Pressbull Sinden DNA Structure and Function Academic PressArticlesbull Curt A Davey et al Solvent mediated interactions in the structura of the

nucleosome core particle at 19 Aring resolution J Mol Biol 319 p1097-1113 (2002)

bull Luger et al Crystal structure of the nucleosome core particle at 28 Aring resolution Nature 389 p251-260 (1997)

bull Flaus A Et al Mechanisms for nucleosome mobilisation Biopolymers 68 p463-578 (2003)

bull Richmond T et al The structure of DNA in the nucleosome core Nature 423 p145-150 (2003)

bull Protacio RU et al Effects of Histone Tail Domains on the Rate of Transcriptional Elongation throught a Nucleosome Mol Cell Biol Vol 20 n 23 p8866-8878

Websbull httpwwwciencianetVerArticuloHistonaidArticulo=dsfjuhh7hqjeub9z1f58vkbull httpwwwbiosciohio-stateedu~microbioArchaealhistonesbull httpwwwweb-bookscomMoBioFreeCh3D1htmbull httpwwwbmbpsueducoursesbmb4004_9_active_cromatinpd

Bases de dadesbull SCOPbull PDBbull National Human Genome Research Institute (Histone Sequence Database)

Programesbull STAMPbull ClustalWbull HMMERbull Rasmol

1 Sobre lrsquoestructura del nucleosoma digues quines afirmacions soacuten certes

1) Serveix per resoldre el problema de compactacioacute del DNA

2) Les regions exograveniques del DNA acostumen a estar a les zones linker per aixiacute estar meacutes accesibles als factors de transcripcioacute

3) Les histones srsquouneixen al DNA de forma sequumlegravencia no-depenent

4) Eacutes un sistema molt poc dinagravemic per permetre lrsquoestabilitat dels cromosomas metafagravesics

a 123

b 24

c 13

d 4

e 1234

2 Sobre els components del nucleosoma sabem que

a) Les histones del core estan molt ben conservades mentre que la H1 no

b) El DNA srsquoenrotlla formant 176 voltes al voltant de les histones del nucli que correspon a uns 146pb

c) Les dues anteriors

d) LrsquoH1 estabilitza el nucleosoma i organitza el DNA linker

e) Totes les anteriors

3 Sobre les histones digues quina opcioacute eacutes falsa

a) Soacuten proteiumlnes globulars bagravesiques molt riques en Arg i Lys

b) Les histones desacetilades tenen molt baixa afinitat pel DNA i premetran la transcripcioacute gegravenica

c) Trobem dos tipus drsquohistones totes de baix per molecular

d) Apareixen en lrsquoSCOP com a all alpha protein amb dominis histone fold

e) Srsquoorganitzen en un octagravemer format per un tetragravemer 2(H3-H4) i dos diacutemers (H2A-H2B)

4 En relacioacute a les interaccions entre les histones i el DNA digues quinaes de les seguumlents afirmacions eacutessoacuten falsaes

1) La interaccioacute entre les histones i el DNA es sequumlegravencia depenent

2) Les treonines interaccionen mitjanccedilant ponts drsquohidrogen realitzats amb el grup alcohol de la cadena lateral

3) Les interaccions srsquoestableixen principalment entre residus bagravesics de la hegravelix C-terminal el loop L1 i el loop L2 de les histones i els fosfats del DNA

4) Les interaccions srsquoestableixen principalment entre residus bagravesics de la hegravelix N-terminal el loop L1 i el loop L2 de les histones i els fosfats del DNA

a 1 2 i 3

b 1 i 3

c 2 i 4

d 4

e 1 2 3 i 4

5 En lrsquoestabliment de les interaccions Histona-DNA digues quina de les seguumlents afirmacions eacutes CERTA en relacioacute amb el paper de lrsquoaigua

a Lrsquoaigua facilita les interaccions entre les proteiumlnes i el DNA permetent la interaccioacute per ponts drsquohidrogen entre residus de les histones i del DNA quan aquests estan massa allunyats o mal orientats

b Lrsquoestabliment de ponts drsquohidrogen indirectes suposen una disminucioacute de la estabilitat del sistema

c Les molegravecules dlsquoaigua srsquoordenen al voltant del DNA deixant el core del nucleosoma sense solvatar

d 1 i 2 soacuten certes

e Cap de les anteriors eacutes certa

6 Senyala lales afirmacions INCORRECTAES sobre el nucleosoma

a Les histones core i la histona linker comparteixen un mateix domini estructural anomenat histone fold b El tetragravemer central del nucleosoma estagrave format per 2 histones H3 i 2 histones H4

c El domini histone fold estagrave format per 3 hegravelix alfa i 2 loops (L1 i L2)

d Els monogravemers drsquohistona es capiculen per formar els diacutemers gragravecies a interaccions hidrofogravebiques entre les hegravelix alfa i entre els loops de les histones e Les afirmacions a i d soacuten falses

7 Senyala les afirmacions CORRECTES sobre el nucleosoma

1) La sequumlegravencia drsquoaminoagravecids del domini histone fold de les histones H2A H2B H3 i H4 estagrave menys conservada que la seva estructura i plegament

2) El nucleosoma procariota estagrave format per 2 homo o heterodiacutemers i resol el problema de lrsquoempaquetament del DNA

3) Lrsquoorientacioacute de les cadenes laterals dels aminoagravecids de les histones eacutes variable segons la presegravencia o absegravencia del DNA

4) Les histones H1 soacuten les meacutes conservades evolutivament mentre que les H3 soacuten les que ho estan menys

a) 123 b) 13c) 24 d) 4

e) 1234

8 Tria la resposta correcte

1) Les histones presenten alta homologia de sequumlegravencia i per tant destructura

2) Les interaccions directes per formar el tetragravemer sestableixen entre lH3 dun diacutemer H3-H4 i lH3 de lalatre diacutemer H3-H4lsquo

3) Els dos diacutemers H2AH2B no interaccionen entre ells per formar loctagravemer

4) Els cations divalents juguen un paper fonamental ja que se situen a la regioacute C-terminal de les hegravelix alfa estabilitzant-les

a) 1 i 3 b) 2 i 4 c) 12 i 3 d)123 i 4 e)4

PREGUNTES DrsquoASSAIG NUCLEOSOMA

1- Senyala quina importancia teacute lrsquoaigua en el nucleosoma

En el nucleosoma lrsquoaigua es disposa al voltant del DNA i en lrsquoespai entre que hi ha entre el core drsquohistones i el DNA

En el nucleosoma lrsquoaigua juga un paper fonamental en lrsquoestabliment de les interaccions Histona-DNA ja que permet la interaccionar mitjanccedilant ponts drsquohidrogen de residus que es troben massa allunyats (distagravencia gt 28 Å) o que es troben mal orientats (els ponts drsquohidrogen nomeacutes es donen quan els residus estan disposats en linia recta en lrsquoespai admetent variacions de +- 35ordm) Lrsquoefecte principal que faragrave aixograve eacutes que permetragrave que la interaccioacute entre les histones i el DNA sigui sequumlegravencia independent (tot i que aixograve tambeacute es veu afavorit per altres coses) ja que permetragrave que aquesta no depengui dels residus concrets que hi hagi al DNA ni de la seva disposicioacute perquegrave podrem establir interaccions mitjanccedilant una o meacutes molegravecules drsquoaigua per tal drsquointeraccionar amb el DNA

2 Indica quina eacutes lrsquoestructura drsquoun octagravemer i digues quines proteiumlnes interaccionen entre elles per formar-lo

Lrsquooctagravemer estagrave format per dues cogravepies de cada una de les 4 histones core Es formen 2 heterodiacutemers H2A-H2B i dos heterodiacutemers H3-H4 gragravecies a interaccions hidrofogravebiques entre les hegravelix α2 i ponts H entre aa dels loops Les histones dels diacutemers interaccionen de manera capiculadaEls dos diacutemers H3-H4 srsquouneixen fortament als turns centrals del DNA formant el tetragravemer central Els altres dos diacutemers H2A-H2B interaccionen amb el tetragravemer per formar lrsquooctagravemer drsquohistones del nucleosoma El tetragravemer estagrave format per la unioacute dels 2 diacutemers H3-H4 formant una estructura del tipus 4-hegravelix-bundle Les uacuteniques histones que interaccionen directament soacuten H3-H3rsquo (les H4 queden als extrems del tetragravemer) Les interaccions que srsquoestableixen soacuten ponts H i interaccions hidrofogravebiquesLrsquooctagravemer es forma per la unioacute dels dos diacutemers H2A-H2B al tetragravemer Interaccioacute directa entre H4 i H2B mitjanccedilant ponts H i un cluster hidrofogravebic (aquest estagrave format per 3 Tyr que no interaccionen a traveacutes dels seus oxiacutegens sinoacute dels anells) Tambeacute es forma una estructura del tipus 4-hegravelix-bundleA meacutes tambeacute srsquoestableixen interaccions entre els dos diacutemers H2A-H2B

FI DE LA PRESENTACIOacutersquo

• Slide 1
• Slide 2
• CARACTERIacuteSTIQUES DEL NUCLEOSOMA
• El DNA al nucleosoma
• LOCALITZACIOacute DEL NUCLEOSOMA
• ESTRUCTURA DEL NUCLEOSOMA
• Slide 7
• Slide 8
• DINAgraveMICA DEL NUCLEOSOMA
• Slide 10
• Slide 11
• HISTONES
• CLASSIFICACIOacute SCOP
• TIPUS DrsquoHISTONES
• HISTONE FOLD
• 1KX5
• DOMINI HISTONE FOLD
• Slide 18
• Slide 19
• Slide 20
• Slide 21
• Slide 22
• Slide 23
• Slide 24
• INTERACCIONS AL NUCLEOSOMA
• TIPUS DrsquoINTERACCIONS
• TIPUS DrsquoINTERACCIONS
• INTERACCIONS HISTONA-HISTONA
• Slide 29
• Octagravemer drsquohistones (core nucleosomal)
• Slide 31
• Slide 32
• H3 i H4 interaccionen via histone fold formant un heterodiacutemer
• H2A i H2B interaccionen via histone fold formant un heterodiacutemer
• 1 INTERACCIONS HIDROFOgraveBIQUES
• Slide 36
• 3 ALTRES INTERACCIONS SECUNDAgraveRIES
• Per quegrave es formen aquests heterodiacutemers i no uns altres o homodiacutemers
• Slide 39
• Tetragravemer H3-H4H3rsquo-H4rsquo
• Slide 41
• 1 Ponts H entre H3-H3rsquo
• 2 Interaccions hidrofogravebiques entre H3-H3rsquo
• Slide 44
• Slide 45
• Tetragravemer-diacutemer interaccions H4-H2B
• Cluster hidrofogravebic
• Diacutemer-diacutemer interaccions H2A-H2BH2Arsquo
• Slide 49
• INTERACCIOacute AMB IONS
• INTERACCIONS HISTONA-DNA
• Slide 52
• IMPORTAgraveNCIA DE LrsquoAIGUA
• INTERACCIOacute PER PONTS DrsquoH
• Slide 55
• Slide 56
• Slide 57
• Slide 58
• Interaccioacute diacutemer H2AH2B -DNA
• Slide 60
• Slide 61
• Slide 62
• Slide 63
• Slide 64
• Interaccioacute H2B-DNA
• Slide 66
• Slide 67
• Interaccioacute diacutemer H3H4-DNA
• Slide 69
• Slide 70
• Slide 71
• Slide 72
• Slide 73
• Slide 74
• Slide 75
• Slide 76
• Slide 77
• Slide 78
• Slide 79
• Interaccioacute H3-DNA
• Slide 81
• Interaccioacute H4-DNA
• Slide 83
• Slide 84
• Slide 85
• Slide 86
• Slide 87
• Interaccioacute H2A-DNA
• Slide 89
• EVOLUCIOacute DE LES HISTONES
• SUPERPOSICIOacute
• Slide 92
• Slide 93
• Slide 94
• SUPERPOSICIOacute DE LES HISTONES
• Slide 96
• NUCLEOSOMA PROCARIOTA
• ALINIAMENT ESTRUCTURAL
• BIBLIOGRAFIA
• Slide 100
• Slide 102
• Slide 103
• Slide 104
• Slide 105
• Slide 106
• Slide 107
• Slide 108
• Slide 109
• FI DE LA PRESENTACIOacute

grup OH -R- Thr85 (H2B) grup fosfat guanina ndash34

Distagravencia 300AringTipus pont drsquohidrogen

Treonina

Hidrogen lagravebil del grup alcohol

COOH

H3N+ C H

CH

OH CH3R

Interaccioacute diacutemer H3H4-DNA

Interaccioacute entre N de LYS77 H4 i O2P de A-33

Distagravencia 433Aring

Tipus electroestagravetica

448 Aring

Interaccioacute entre N de LYS115 H3 i O2P de A-33

Distagravencia 507Aring

Tipus electroestagravetica

574 Aring

261 Aring

Interaccioacute entre OH- THR30 H3 i O1P A13 a traveacutes de H2Obull THR - H2O

Distagravencia250 AringTipus pont drsquoH

bull H2O ndash O1P Distagravencia290 AringTipus pont drsquoH

Interaccioacute entre NH3+ de

ARG83 H3 i O1P de G27 Distagravencia 574AringTipus electroestagravetica

Interaccioacute entre OH- THR80 H4 i O1P C28

Distagravencia261Aring

Tipus pont drsquoH25 Aring

29 Aring

275 Aring

420 Aring

278 Aring

Interaccioacute entre NH3+ de

ARG45 H4 i O1P de T7

Distagravencia 510Aring

Tipus electroestagravetica

Interaccioacute OH- de THR118 H3 i O1P de G31

Distagravencia 275Aring

Tipus pont drsquohidrogen

Interaccioacute entre OH- de THR118 H3 NH3

+ ARG45 H4

Distagravencia 278Aring

Tipus pont drsquohidrogen

Interaccioacute entre CH3 de LEU65 H3 i CH3 de T

Distagravencia 414Aring

Tipus hidrofogravebica

414 Aring

Lisina 77 (H4) interaccioacute amb el grup fosfat a una distagravencia de 433Aring

H3-H4DNA

H2A-H2BDNA

Lisina 74 (H2A) tambeacute hauria drsquointeraccionar

Distagravencia 714Aring

No srsquoestableix una interaccioacute aparent

Problema de la literatura O problema de la cristalografia

Hipogravetesi

bull Estudiat en un temps diferent la distagravencia entre la LISINA i el GRUP FOSFAT del DNA permetria la interaccioacute electrostagravetica

Premisa

bull El nucleosoma eacutes un sistema en moviment

bull La cristalografia no ens permet considerar-lo com a tal (ldquofoto estagraveticardquo)

PDB 1P3I Crystallographic Studies Of Nucleosome Core Particles Containing Histone Sin Mutant (resolucioacute 230Aring)

PDB 1P3I

COOH

H3N+ C H

CH2

CH2

CH2

NH3+

Distagravencia 353AringTipus interaccioacute electrostagravetica

R

grup NH3+ Lys1075 grup fosfat adenina 133

Hipogravetesi

bull Estudiat en un temps diferent la distagravencia entre la LISINA i el GRUP FOSFAT del DNA permetria la interaccioacute electrostagravetica

Premisa

bull El nucleosoma eacutes un sistema en moviment

bull La cristalmiddotlografia no ens permet considerar-lo com a tal (ldquofoto estagraveticardquo)

CONCLUSIOacute AL TROBAR UN SEGON PDB A ON SIacute QUE ES MANTEacute LA INTERACCIOacute CONCLUIumlM QUE EacuteS IMPORTANT TAL I COM HAVIacuteEM TROBAT TOT I QUE EN EL NOSTRE MODEL NO HO PUGUEM OBSERVAR

Interaccioacute H3-DNA

Interaccioacute H4-DNA

SHL ndash15

SHL +15

233 Aring

271 Aring

508 Aring

6831 Aring

SHL ndash15

SHL +15

R63 H3 O1P T17J

D24 H4 O1P A-13J

R63 H3

O1P C-14J

D24 H4

O1P T18I

SHL ndash15 SHL +15

Interaccioacute H2B-DNA

Interaccioacute H2A-DNA

Cua C-terminal de H2A

No interaccioacute amb DNA del nucleosoma

Interaccioacute amb H1

Interaccioacute cua N-terminal H2A amb el nucleosoma

Interaccions electroestagravetiques

LYS i ARG amb OP DNA

EVOLUCIOacute DE LES HISTONES

SUPERPOSICIOacuteSTAMP

ClustalW HMMER

STAMP STAMP

LOW SCORES

Alineament STAMP (H4 H2A H2B)

Alinear H3 manualment

STAMP

SUPERPOSICIOacute DE LES HISTONES

H2A At

H2A Dm

H2A Ce

H2A HsH2A Xl

H4 HsH4 Ce

H4 Dm

H4 AtH4 Xl

Mfervidus1

Mfervidus2

H3 CeH3 Hs

H3 XlH3 Dm

H2B At

H2B Hs

H2B Xl

H2B CeH2B Dm

H1 At

H1 CeH1 Dm

H1 Hs

H1 Xl

H5 Ggallus

NUCLEOSOMA PROCARIOTA

bull Mateixa funcioacute a eucariotes i procariotes resoldre el problema de lrsquoempaquetament del DNA

bull Nucleosoma arquea tetragravemer + ~80pb DNAbull 2 tipus drsquohistona amb sequumlegravencia i estructura

conservada bull Formen diacutemers perograve no especiacutefics homo i

heterodiacutemers

bull Histones arquees meacutes petites (nomeacutes histone fold)

CLUSTAL W(160) multiple sequence alignment

1A7W --------------------------MELPIAPIGRIIKDAGAERVSDDARI-TLAKILE 1HTA -------------------------MGELPIAPIGRIIKNAGAERVSDDARI-ALAKVLE 1kx5B SGRGKGGKGLGKGGAKRHRKVLRDNIQGITKPAIRRLARRGGVKRISGLIYEETRGVLKV 1A7W EMGRDIASEAIKLARHAGRKTIKAEDIELAVRRFK---------- 1HTA EMGEEIASEAVKLAKHAGRKTIKAEDIELARKMF-----------1kx5B FLENVIRDAVTYTEHA-KRKT--VTAMDVVYALKRQGRTLYGFGG

No Domain1 Domain2 Sc RMS Len1 Len2 Align NFit Eq Secs I S P(m)

Pair 1 1A7W 1HTA 934 059 68 68 67 67 66 0 8485 10000 736e-46 Pair 2 1A7W 1kx5B 567 152 68 102 68 67 65 0 2462 10000 000037

Pair 3 1HTA 1kx5B 574 131 68 102 68 65 64 0 2969 10000 761e-06

ALINIAMENT ESTRUCTURAL

BIBLIOGRAFIALlibresbull Wolfe A Chromatin (Structure amp Function) Academic Press 2a edicioacute (1995)bull Calladine Understanding DNA Acdameic Pressbull Sinden DNA Structure and Function Academic PressArticlesbull Curt A Davey et al Solvent mediated interactions in the structura of the

nucleosome core particle at 19 Aring resolution J Mol Biol 319 p1097-1113 (2002)

bull Luger et al Crystal structure of the nucleosome core particle at 28 Aring resolution Nature 389 p251-260 (1997)

bull Flaus A Et al Mechanisms for nucleosome mobilisation Biopolymers 68 p463-578 (2003)

bull Richmond T et al The structure of DNA in the nucleosome core Nature 423 p145-150 (2003)

bull Protacio RU et al Effects of Histone Tail Domains on the Rate of Transcriptional Elongation throught a Nucleosome Mol Cell Biol Vol 20 n 23 p8866-8878

Websbull httpwwwciencianetVerArticuloHistonaidArticulo=dsfjuhh7hqjeub9z1f58vkbull httpwwwbiosciohio-stateedu~microbioArchaealhistonesbull httpwwwweb-bookscomMoBioFreeCh3D1htmbull httpwwwbmbpsueducoursesbmb4004_9_active_cromatinpd

Bases de dadesbull SCOPbull PDBbull National Human Genome Research Institute (Histone Sequence Database)

Programesbull STAMPbull ClustalWbull HMMERbull Rasmol

1 Sobre lrsquoestructura del nucleosoma digues quines afirmacions soacuten certes

1) Serveix per resoldre el problema de compactacioacute del DNA

2) Les regions exograveniques del DNA acostumen a estar a les zones linker per aixiacute estar meacutes accesibles als factors de transcripcioacute

3) Les histones srsquouneixen al DNA de forma sequumlegravencia no-depenent

4) Eacutes un sistema molt poc dinagravemic per permetre lrsquoestabilitat dels cromosomas metafagravesics

a 123

b 24

c 13

d 4

e 1234

2 Sobre els components del nucleosoma sabem que

a) Les histones del core estan molt ben conservades mentre que la H1 no

b) El DNA srsquoenrotlla formant 176 voltes al voltant de les histones del nucli que correspon a uns 146pb

c) Les dues anteriors

d) LrsquoH1 estabilitza el nucleosoma i organitza el DNA linker

e) Totes les anteriors

3 Sobre les histones digues quina opcioacute eacutes falsa

a) Soacuten proteiumlnes globulars bagravesiques molt riques en Arg i Lys

b) Les histones desacetilades tenen molt baixa afinitat pel DNA i premetran la transcripcioacute gegravenica

c) Trobem dos tipus drsquohistones totes de baix per molecular

d) Apareixen en lrsquoSCOP com a all alpha protein amb dominis histone fold

e) Srsquoorganitzen en un octagravemer format per un tetragravemer 2(H3-H4) i dos diacutemers (H2A-H2B)

4 En relacioacute a les interaccions entre les histones i el DNA digues quinaes de les seguumlents afirmacions eacutessoacuten falsaes

1) La interaccioacute entre les histones i el DNA es sequumlegravencia depenent

2) Les treonines interaccionen mitjanccedilant ponts drsquohidrogen realitzats amb el grup alcohol de la cadena lateral

3) Les interaccions srsquoestableixen principalment entre residus bagravesics de la hegravelix C-terminal el loop L1 i el loop L2 de les histones i els fosfats del DNA

4) Les interaccions srsquoestableixen principalment entre residus bagravesics de la hegravelix N-terminal el loop L1 i el loop L2 de les histones i els fosfats del DNA

a 1 2 i 3

b 1 i 3

c 2 i 4

d 4

e 1 2 3 i 4

5 En lrsquoestabliment de les interaccions Histona-DNA digues quina de les seguumlents afirmacions eacutes CERTA en relacioacute amb el paper de lrsquoaigua

a Lrsquoaigua facilita les interaccions entre les proteiumlnes i el DNA permetent la interaccioacute per ponts drsquohidrogen entre residus de les histones i del DNA quan aquests estan massa allunyats o mal orientats

b Lrsquoestabliment de ponts drsquohidrogen indirectes suposen una disminucioacute de la estabilitat del sistema

c Les molegravecules dlsquoaigua srsquoordenen al voltant del DNA deixant el core del nucleosoma sense solvatar

d 1 i 2 soacuten certes

e Cap de les anteriors eacutes certa

6 Senyala lales afirmacions INCORRECTAES sobre el nucleosoma

a Les histones core i la histona linker comparteixen un mateix domini estructural anomenat histone fold b El tetragravemer central del nucleosoma estagrave format per 2 histones H3 i 2 histones H4

c El domini histone fold estagrave format per 3 hegravelix alfa i 2 loops (L1 i L2)

d Els monogravemers drsquohistona es capiculen per formar els diacutemers gragravecies a interaccions hidrofogravebiques entre les hegravelix alfa i entre els loops de les histones e Les afirmacions a i d soacuten falses

7 Senyala les afirmacions CORRECTES sobre el nucleosoma

1) La sequumlegravencia drsquoaminoagravecids del domini histone fold de les histones H2A H2B H3 i H4 estagrave menys conservada que la seva estructura i plegament

2) El nucleosoma procariota estagrave format per 2 homo o heterodiacutemers i resol el problema de lrsquoempaquetament del DNA

3) Lrsquoorientacioacute de les cadenes laterals dels aminoagravecids de les histones eacutes variable segons la presegravencia o absegravencia del DNA

4) Les histones H1 soacuten les meacutes conservades evolutivament mentre que les H3 soacuten les que ho estan menys

a) 123 b) 13c) 24 d) 4

e) 1234

8 Tria la resposta correcte

1) Les histones presenten alta homologia de sequumlegravencia i per tant destructura

2) Les interaccions directes per formar el tetragravemer sestableixen entre lH3 dun diacutemer H3-H4 i lH3 de lalatre diacutemer H3-H4lsquo

3) Els dos diacutemers H2AH2B no interaccionen entre ells per formar loctagravemer

4) Els cations divalents juguen un paper fonamental ja que se situen a la regioacute C-terminal de les hegravelix alfa estabilitzant-les

a) 1 i 3 b) 2 i 4 c) 12 i 3 d)123 i 4 e)4

PREGUNTES DrsquoASSAIG NUCLEOSOMA

1- Senyala quina importancia teacute lrsquoaigua en el nucleosoma

En el nucleosoma lrsquoaigua es disposa al voltant del DNA i en lrsquoespai entre que hi ha entre el core drsquohistones i el DNA

En el nucleosoma lrsquoaigua juga un paper fonamental en lrsquoestabliment de les interaccions Histona-DNA ja que permet la interaccionar mitjanccedilant ponts drsquohidrogen de residus que es troben massa allunyats (distagravencia gt 28 Å) o que es troben mal orientats (els ponts drsquohidrogen nomeacutes es donen quan els residus estan disposats en linia recta en lrsquoespai admetent variacions de +- 35ordm) Lrsquoefecte principal que faragrave aixograve eacutes que permetragrave que la interaccioacute entre les histones i el DNA sigui sequumlegravencia independent (tot i que aixograve tambeacute es veu afavorit per altres coses) ja que permetragrave que aquesta no depengui dels residus concrets que hi hagi al DNA ni de la seva disposicioacute perquegrave podrem establir interaccions mitjanccedilant una o meacutes molegravecules drsquoaigua per tal drsquointeraccionar amb el DNA

2 Indica quina eacutes lrsquoestructura drsquoun octagravemer i digues quines proteiumlnes interaccionen entre elles per formar-lo

Lrsquooctagravemer estagrave format per dues cogravepies de cada una de les 4 histones core Es formen 2 heterodiacutemers H2A-H2B i dos heterodiacutemers H3-H4 gragravecies a interaccions hidrofogravebiques entre les hegravelix α2 i ponts H entre aa dels loops Les histones dels diacutemers interaccionen de manera capiculadaEls dos diacutemers H3-H4 srsquouneixen fortament als turns centrals del DNA formant el tetragravemer central Els altres dos diacutemers H2A-H2B interaccionen amb el tetragravemer per formar lrsquooctagravemer drsquohistones del nucleosoma El tetragravemer estagrave format per la unioacute dels 2 diacutemers H3-H4 formant una estructura del tipus 4-hegravelix-bundle Les uacuteniques histones que interaccionen directament soacuten H3-H3rsquo (les H4 queden als extrems del tetragravemer) Les interaccions que srsquoestableixen soacuten ponts H i interaccions hidrofogravebiquesLrsquooctagravemer es forma per la unioacute dels dos diacutemers H2A-H2B al tetragravemer Interaccioacute directa entre H4 i H2B mitjanccedilant ponts H i un cluster hidrofogravebic (aquest estagrave format per 3 Tyr que no interaccionen a traveacutes dels seus oxiacutegens sinoacute dels anells) Tambeacute es forma una estructura del tipus 4-hegravelix-bundleA meacutes tambeacute srsquoestableixen interaccions entre els dos diacutemers H2A-H2B

FI DE LA PRESENTACIOacutersquo

• Slide 1
• Slide 2
• CARACTERIacuteSTIQUES DEL NUCLEOSOMA
• El DNA al nucleosoma
• LOCALITZACIOacute DEL NUCLEOSOMA
• ESTRUCTURA DEL NUCLEOSOMA
• Slide 7
• Slide 8
• DINAgraveMICA DEL NUCLEOSOMA
• Slide 10
• Slide 11
• HISTONES
• CLASSIFICACIOacute SCOP
• TIPUS DrsquoHISTONES
• HISTONE FOLD
• 1KX5
• DOMINI HISTONE FOLD
• Slide 18
• Slide 19
• Slide 20
• Slide 21
• Slide 22
• Slide 23
• Slide 24
• INTERACCIONS AL NUCLEOSOMA
• TIPUS DrsquoINTERACCIONS
• TIPUS DrsquoINTERACCIONS
• INTERACCIONS HISTONA-HISTONA
• Slide 29
• Octagravemer drsquohistones (core nucleosomal)
• Slide 31
• Slide 32
• H3 i H4 interaccionen via histone fold formant un heterodiacutemer
• H2A i H2B interaccionen via histone fold formant un heterodiacutemer
• 1 INTERACCIONS HIDROFOgraveBIQUES
• Slide 36
• 3 ALTRES INTERACCIONS SECUNDAgraveRIES
• Per quegrave es formen aquests heterodiacutemers i no uns altres o homodiacutemers
• Slide 39
• Tetragravemer H3-H4H3rsquo-H4rsquo
• Slide 41
• 1 Ponts H entre H3-H3rsquo
• 2 Interaccions hidrofogravebiques entre H3-H3rsquo
• Slide 44
• Slide 45
• Tetragravemer-diacutemer interaccions H4-H2B
• Cluster hidrofogravebic
• Diacutemer-diacutemer interaccions H2A-H2BH2Arsquo
• Slide 49
• INTERACCIOacute AMB IONS
• INTERACCIONS HISTONA-DNA
• Slide 52
• IMPORTAgraveNCIA DE LrsquoAIGUA
• INTERACCIOacute PER PONTS DrsquoH
• Slide 55
• Slide 56
• Slide 57
• Slide 58
• Interaccioacute diacutemer H2AH2B -DNA
• Slide 60
• Slide 61
• Slide 62
• Slide 63
• Slide 64
• Interaccioacute H2B-DNA
• Slide 66
• Slide 67
• Interaccioacute diacutemer H3H4-DNA
• Slide 69
• Slide 70
• Slide 71
• Slide 72
• Slide 73
• Slide 74
• Slide 75
• Slide 76
• Slide 77
• Slide 78
• Slide 79
• Interaccioacute H3-DNA
• Slide 81
• Interaccioacute H4-DNA
• Slide 83
• Slide 84
• Slide 85
• Slide 86
• Slide 87
• Interaccioacute H2A-DNA
• Slide 89
• EVOLUCIOacute DE LES HISTONES
• SUPERPOSICIOacute
• Slide 92
• Slide 93
• Slide 94
• SUPERPOSICIOacute DE LES HISTONES
• Slide 96
• NUCLEOSOMA PROCARIOTA
• ALINIAMENT ESTRUCTURAL
• BIBLIOGRAFIA
• Slide 100
• Slide 102
• Slide 103
• Slide 104
• Slide 105
• Slide 106
• Slide 107
• Slide 108
• Slide 109
• FI DE LA PRESENTACIOacute

Interaccioacute diacutemer H3H4-DNA

Interaccioacute entre N de LYS77 H4 i O2P de A-33

Distagravencia 433Aring

Tipus electroestagravetica

448 Aring

Interaccioacute entre N de LYS115 H3 i O2P de A-33

Distagravencia 507Aring

Tipus electroestagravetica

574 Aring

261 Aring

Interaccioacute entre OH- THR30 H3 i O1P A13 a traveacutes de H2Obull THR - H2O

Distagravencia250 AringTipus pont drsquoH

bull H2O ndash O1P Distagravencia290 AringTipus pont drsquoH

Interaccioacute entre NH3+ de

ARG83 H3 i O1P de G27 Distagravencia 574AringTipus electroestagravetica

Interaccioacute entre OH- THR80 H4 i O1P C28

Distagravencia261Aring

Tipus pont drsquoH25 Aring

29 Aring

275 Aring

420 Aring

278 Aring

Interaccioacute entre NH3+ de

ARG45 H4 i O1P de T7

Distagravencia 510Aring

Tipus electroestagravetica

Interaccioacute OH- de THR118 H3 i O1P de G31

Distagravencia 275Aring

Tipus pont drsquohidrogen

Interaccioacute entre OH- de THR118 H3 NH3

+ ARG45 H4

Distagravencia 278Aring

Tipus pont drsquohidrogen

Interaccioacute entre CH3 de LEU65 H3 i CH3 de T

Distagravencia 414Aring

Tipus hidrofogravebica

414 Aring

Lisina 77 (H4) interaccioacute amb el grup fosfat a una distagravencia de 433Aring

H3-H4DNA

H2A-H2BDNA

Lisina 74 (H2A) tambeacute hauria drsquointeraccionar

Distagravencia 714Aring

No srsquoestableix una interaccioacute aparent

Problema de la literatura O problema de la cristalografia

Hipogravetesi

bull Estudiat en un temps diferent la distagravencia entre la LISINA i el GRUP FOSFAT del DNA permetria la interaccioacute electrostagravetica

Premisa

bull El nucleosoma eacutes un sistema en moviment

bull La cristalografia no ens permet considerar-lo com a tal (ldquofoto estagraveticardquo)

PDB 1P3I Crystallographic Studies Of Nucleosome Core Particles Containing Histone Sin Mutant (resolucioacute 230Aring)

PDB 1P3I

COOH

H3N+ C H

CH2

CH2

CH2

NH3+

Distagravencia 353AringTipus interaccioacute electrostagravetica

R

grup NH3+ Lys1075 grup fosfat adenina 133

Hipogravetesi

bull Estudiat en un temps diferent la distagravencia entre la LISINA i el GRUP FOSFAT del DNA permetria la interaccioacute electrostagravetica

Premisa

bull El nucleosoma eacutes un sistema en moviment

bull La cristalmiddotlografia no ens permet considerar-lo com a tal (ldquofoto estagraveticardquo)

CONCLUSIOacute AL TROBAR UN SEGON PDB A ON SIacute QUE ES MANTEacute LA INTERACCIOacute CONCLUIumlM QUE EacuteS IMPORTANT TAL I COM HAVIacuteEM TROBAT TOT I QUE EN EL NOSTRE MODEL NO HO PUGUEM OBSERVAR

Interaccioacute H3-DNA

Interaccioacute H4-DNA

SHL ndash15

SHL +15

233 Aring

271 Aring

508 Aring

6831 Aring

SHL ndash15

SHL +15

R63 H3 O1P T17J

D24 H4 O1P A-13J

R63 H3

O1P C-14J

D24 H4

O1P T18I

SHL ndash15 SHL +15

Interaccioacute H2B-DNA

Interaccioacute H2A-DNA

Cua C-terminal de H2A

No interaccioacute amb DNA del nucleosoma

Interaccioacute amb H1

Interaccioacute cua N-terminal H2A amb el nucleosoma

Interaccions electroestagravetiques

LYS i ARG amb OP DNA

EVOLUCIOacute DE LES HISTONES

SUPERPOSICIOacuteSTAMP

ClustalW HMMER

STAMP STAMP

LOW SCORES

Alineament STAMP (H4 H2A H2B)

Alinear H3 manualment

STAMP

SUPERPOSICIOacute DE LES HISTONES

H2A At

H2A Dm

H2A Ce

H2A HsH2A Xl

H4 HsH4 Ce

H4 Dm

H4 AtH4 Xl

Mfervidus1

Mfervidus2

H3 CeH3 Hs

H3 XlH3 Dm

H2B At

H2B Hs

H2B Xl

H2B CeH2B Dm

H1 At

H1 CeH1 Dm

H1 Hs

H1 Xl

H5 Ggallus

NUCLEOSOMA PROCARIOTA

bull Mateixa funcioacute a eucariotes i procariotes resoldre el problema de lrsquoempaquetament del DNA

bull Nucleosoma arquea tetragravemer + ~80pb DNAbull 2 tipus drsquohistona amb sequumlegravencia i estructura

conservada bull Formen diacutemers perograve no especiacutefics homo i

heterodiacutemers

bull Histones arquees meacutes petites (nomeacutes histone fold)

CLUSTAL W(160) multiple sequence alignment

1A7W --------------------------MELPIAPIGRIIKDAGAERVSDDARI-TLAKILE 1HTA -------------------------MGELPIAPIGRIIKNAGAERVSDDARI-ALAKVLE 1kx5B SGRGKGGKGLGKGGAKRHRKVLRDNIQGITKPAIRRLARRGGVKRISGLIYEETRGVLKV 1A7W EMGRDIASEAIKLARHAGRKTIKAEDIELAVRRFK---------- 1HTA EMGEEIASEAVKLAKHAGRKTIKAEDIELARKMF-----------1kx5B FLENVIRDAVTYTEHA-KRKT--VTAMDVVYALKRQGRTLYGFGG

No Domain1 Domain2 Sc RMS Len1 Len2 Align NFit Eq Secs I S P(m)

Pair 1 1A7W 1HTA 934 059 68 68 67 67 66 0 8485 10000 736e-46 Pair 2 1A7W 1kx5B 567 152 68 102 68 67 65 0 2462 10000 000037

Pair 3 1HTA 1kx5B 574 131 68 102 68 65 64 0 2969 10000 761e-06

ALINIAMENT ESTRUCTURAL

BIBLIOGRAFIALlibresbull Wolfe A Chromatin (Structure amp Function) Academic Press 2a edicioacute (1995)bull Calladine Understanding DNA Acdameic Pressbull Sinden DNA Structure and Function Academic PressArticlesbull Curt A Davey et al Solvent mediated interactions in the structura of the

nucleosome core particle at 19 Aring resolution J Mol Biol 319 p1097-1113 (2002)

bull Luger et al Crystal structure of the nucleosome core particle at 28 Aring resolution Nature 389 p251-260 (1997)

bull Flaus A Et al Mechanisms for nucleosome mobilisation Biopolymers 68 p463-578 (2003)

bull Richmond T et al The structure of DNA in the nucleosome core Nature 423 p145-150 (2003)

bull Protacio RU et al Effects of Histone Tail Domains on the Rate of Transcriptional Elongation throught a Nucleosome Mol Cell Biol Vol 20 n 23 p8866-8878

Websbull httpwwwciencianetVerArticuloHistonaidArticulo=dsfjuhh7hqjeub9z1f58vkbull httpwwwbiosciohio-stateedu~microbioArchaealhistonesbull httpwwwweb-bookscomMoBioFreeCh3D1htmbull httpwwwbmbpsueducoursesbmb4004_9_active_cromatinpd

Bases de dadesbull SCOPbull PDBbull National Human Genome Research Institute (Histone Sequence Database)

Programesbull STAMPbull ClustalWbull HMMERbull Rasmol

1 Sobre lrsquoestructura del nucleosoma digues quines afirmacions soacuten certes

1) Serveix per resoldre el problema de compactacioacute del DNA

2) Les regions exograveniques del DNA acostumen a estar a les zones linker per aixiacute estar meacutes accesibles als factors de transcripcioacute

3) Les histones srsquouneixen al DNA de forma sequumlegravencia no-depenent

4) Eacutes un sistema molt poc dinagravemic per permetre lrsquoestabilitat dels cromosomas metafagravesics

a 123

b 24

c 13

d 4

e 1234

2 Sobre els components del nucleosoma sabem que

a) Les histones del core estan molt ben conservades mentre que la H1 no

b) El DNA srsquoenrotlla formant 176 voltes al voltant de les histones del nucli que correspon a uns 146pb

c) Les dues anteriors

d) LrsquoH1 estabilitza el nucleosoma i organitza el DNA linker

e) Totes les anteriors

3 Sobre les histones digues quina opcioacute eacutes falsa

a) Soacuten proteiumlnes globulars bagravesiques molt riques en Arg i Lys

b) Les histones desacetilades tenen molt baixa afinitat pel DNA i premetran la transcripcioacute gegravenica

c) Trobem dos tipus drsquohistones totes de baix per molecular

d) Apareixen en lrsquoSCOP com a all alpha protein amb dominis histone fold

e) Srsquoorganitzen en un octagravemer format per un tetragravemer 2(H3-H4) i dos diacutemers (H2A-H2B)

4 En relacioacute a les interaccions entre les histones i el DNA digues quinaes de les seguumlents afirmacions eacutessoacuten falsaes

1) La interaccioacute entre les histones i el DNA es sequumlegravencia depenent

2) Les treonines interaccionen mitjanccedilant ponts drsquohidrogen realitzats amb el grup alcohol de la cadena lateral

3) Les interaccions srsquoestableixen principalment entre residus bagravesics de la hegravelix C-terminal el loop L1 i el loop L2 de les histones i els fosfats del DNA

4) Les interaccions srsquoestableixen principalment entre residus bagravesics de la hegravelix N-terminal el loop L1 i el loop L2 de les histones i els fosfats del DNA

a 1 2 i 3

b 1 i 3

c 2 i 4

d 4

e 1 2 3 i 4

5 En lrsquoestabliment de les interaccions Histona-DNA digues quina de les seguumlents afirmacions eacutes CERTA en relacioacute amb el paper de lrsquoaigua

a Lrsquoaigua facilita les interaccions entre les proteiumlnes i el DNA permetent la interaccioacute per ponts drsquohidrogen entre residus de les histones i del DNA quan aquests estan massa allunyats o mal orientats

b Lrsquoestabliment de ponts drsquohidrogen indirectes suposen una disminucioacute de la estabilitat del sistema

c Les molegravecules dlsquoaigua srsquoordenen al voltant del DNA deixant el core del nucleosoma sense solvatar

d 1 i 2 soacuten certes

e Cap de les anteriors eacutes certa

6 Senyala lales afirmacions INCORRECTAES sobre el nucleosoma

a Les histones core i la histona linker comparteixen un mateix domini estructural anomenat histone fold b El tetragravemer central del nucleosoma estagrave format per 2 histones H3 i 2 histones H4

c El domini histone fold estagrave format per 3 hegravelix alfa i 2 loops (L1 i L2)

d Els monogravemers drsquohistona es capiculen per formar els diacutemers gragravecies a interaccions hidrofogravebiques entre les hegravelix alfa i entre els loops de les histones e Les afirmacions a i d soacuten falses

7 Senyala les afirmacions CORRECTES sobre el nucleosoma

1) La sequumlegravencia drsquoaminoagravecids del domini histone fold de les histones H2A H2B H3 i H4 estagrave menys conservada que la seva estructura i plegament

2) El nucleosoma procariota estagrave format per 2 homo o heterodiacutemers i resol el problema de lrsquoempaquetament del DNA

3) Lrsquoorientacioacute de les cadenes laterals dels aminoagravecids de les histones eacutes variable segons la presegravencia o absegravencia del DNA

4) Les histones H1 soacuten les meacutes conservades evolutivament mentre que les H3 soacuten les que ho estan menys

a) 123 b) 13c) 24 d) 4

e) 1234

8 Tria la resposta correcte

1) Les histones presenten alta homologia de sequumlegravencia i per tant destructura

2) Les interaccions directes per formar el tetragravemer sestableixen entre lH3 dun diacutemer H3-H4 i lH3 de lalatre diacutemer H3-H4lsquo

3) Els dos diacutemers H2AH2B no interaccionen entre ells per formar loctagravemer

4) Els cations divalents juguen un paper fonamental ja que se situen a la regioacute C-terminal de les hegravelix alfa estabilitzant-les

a) 1 i 3 b) 2 i 4 c) 12 i 3 d)123 i 4 e)4

PREGUNTES DrsquoASSAIG NUCLEOSOMA

1- Senyala quina importancia teacute lrsquoaigua en el nucleosoma

En el nucleosoma lrsquoaigua es disposa al voltant del DNA i en lrsquoespai entre que hi ha entre el core drsquohistones i el DNA

En el nucleosoma lrsquoaigua juga un paper fonamental en lrsquoestabliment de les interaccions Histona-DNA ja que permet la interaccionar mitjanccedilant ponts drsquohidrogen de residus que es troben massa allunyats (distagravencia gt 28 Å) o que es troben mal orientats (els ponts drsquohidrogen nomeacutes es donen quan els residus estan disposats en linia recta en lrsquoespai admetent variacions de +- 35ordm) Lrsquoefecte principal que faragrave aixograve eacutes que permetragrave que la interaccioacute entre les histones i el DNA sigui sequumlegravencia independent (tot i que aixograve tambeacute es veu afavorit per altres coses) ja que permetragrave que aquesta no depengui dels residus concrets que hi hagi al DNA ni de la seva disposicioacute perquegrave podrem establir interaccions mitjanccedilant una o meacutes molegravecules drsquoaigua per tal drsquointeraccionar amb el DNA

2 Indica quina eacutes lrsquoestructura drsquoun octagravemer i digues quines proteiumlnes interaccionen entre elles per formar-lo

Lrsquooctagravemer estagrave format per dues cogravepies de cada una de les 4 histones core Es formen 2 heterodiacutemers H2A-H2B i dos heterodiacutemers H3-H4 gragravecies a interaccions hidrofogravebiques entre les hegravelix α2 i ponts H entre aa dels loops Les histones dels diacutemers interaccionen de manera capiculadaEls dos diacutemers H3-H4 srsquouneixen fortament als turns centrals del DNA formant el tetragravemer central Els altres dos diacutemers H2A-H2B interaccionen amb el tetragravemer per formar lrsquooctagravemer drsquohistones del nucleosoma El tetragravemer estagrave format per la unioacute dels 2 diacutemers H3-H4 formant una estructura del tipus 4-hegravelix-bundle Les uacuteniques histones que interaccionen directament soacuten H3-H3rsquo (les H4 queden als extrems del tetragravemer) Les interaccions que srsquoestableixen soacuten ponts H i interaccions hidrofogravebiquesLrsquooctagravemer es forma per la unioacute dels dos diacutemers H2A-H2B al tetragravemer Interaccioacute directa entre H4 i H2B mitjanccedilant ponts H i un cluster hidrofogravebic (aquest estagrave format per 3 Tyr que no interaccionen a traveacutes dels seus oxiacutegens sinoacute dels anells) Tambeacute es forma una estructura del tipus 4-hegravelix-bundleA meacutes tambeacute srsquoestableixen interaccions entre els dos diacutemers H2A-H2B

FI DE LA PRESENTACIOacutersquo

• Slide 1
• Slide 2
• CARACTERIacuteSTIQUES DEL NUCLEOSOMA
• El DNA al nucleosoma
• LOCALITZACIOacute DEL NUCLEOSOMA
• ESTRUCTURA DEL NUCLEOSOMA
• Slide 7
• Slide 8
• DINAgraveMICA DEL NUCLEOSOMA
• Slide 10
• Slide 11
• HISTONES
• CLASSIFICACIOacute SCOP
• TIPUS DrsquoHISTONES
• HISTONE FOLD
• 1KX5
• DOMINI HISTONE FOLD
• Slide 18
• Slide 19
• Slide 20
• Slide 21
• Slide 22
• Slide 23
• Slide 24
• INTERACCIONS AL NUCLEOSOMA
• TIPUS DrsquoINTERACCIONS
• TIPUS DrsquoINTERACCIONS
• INTERACCIONS HISTONA-HISTONA
• Slide 29
• Octagravemer drsquohistones (core nucleosomal)
• Slide 31
• Slide 32
• H3 i H4 interaccionen via histone fold formant un heterodiacutemer
• H2A i H2B interaccionen via histone fold formant un heterodiacutemer
• 1 INTERACCIONS HIDROFOgraveBIQUES
• Slide 36
• 3 ALTRES INTERACCIONS SECUNDAgraveRIES
• Per quegrave es formen aquests heterodiacutemers i no uns altres o homodiacutemers
• Slide 39
• Tetragravemer H3-H4H3rsquo-H4rsquo
• Slide 41
• 1 Ponts H entre H3-H3rsquo
• 2 Interaccions hidrofogravebiques entre H3-H3rsquo
• Slide 44
• Slide 45
• Tetragravemer-diacutemer interaccions H4-H2B
• Cluster hidrofogravebic
• Diacutemer-diacutemer interaccions H2A-H2BH2Arsquo
• Slide 49
• INTERACCIOacute AMB IONS
• INTERACCIONS HISTONA-DNA
• Slide 52
• IMPORTAgraveNCIA DE LrsquoAIGUA
• INTERACCIOacute PER PONTS DrsquoH
• Slide 55
• Slide 56
• Slide 57
• Slide 58
• Interaccioacute diacutemer H2AH2B -DNA
• Slide 60
• Slide 61
• Slide 62
• Slide 63
• Slide 64
• Interaccioacute H2B-DNA
• Slide 66
• Slide 67
• Interaccioacute diacutemer H3H4-DNA
• Slide 69
• Slide 70
• Slide 71
• Slide 72
• Slide 73
• Slide 74
• Slide 75
• Slide 76
• Slide 77
• Slide 78
• Slide 79
• Interaccioacute H3-DNA
• Slide 81
• Interaccioacute H4-DNA
• Slide 83
• Slide 84
• Slide 85
• Slide 86
• Slide 87
• Interaccioacute H2A-DNA
• Slide 89
• EVOLUCIOacute DE LES HISTONES
• SUPERPOSICIOacute
• Slide 92
• Slide 93
• Slide 94
• SUPERPOSICIOacute DE LES HISTONES
• Slide 96
• NUCLEOSOMA PROCARIOTA
• ALINIAMENT ESTRUCTURAL
• BIBLIOGRAFIA
• Slide 100
• Slide 102
• Slide 103
• Slide 104
• Slide 105
• Slide 106
• Slide 107
• Slide 108
• Slide 109
• FI DE LA PRESENTACIOacute

Interaccioacute entre N de LYS77 H4 i O2P de A-33

Distagravencia 433Aring

Tipus electroestagravetica

448 Aring

Interaccioacute entre N de LYS115 H3 i O2P de A-33

Distagravencia 507Aring

Tipus electroestagravetica

574 Aring

261 Aring

Interaccioacute entre OH- THR30 H3 i O1P A13 a traveacutes de H2Obull THR - H2O

Distagravencia250 AringTipus pont drsquoH

bull H2O ndash O1P Distagravencia290 AringTipus pont drsquoH

Interaccioacute entre NH3+ de

ARG83 H3 i O1P de G27 Distagravencia 574AringTipus electroestagravetica

Interaccioacute entre OH- THR80 H4 i O1P C28

Distagravencia261Aring

Tipus pont drsquoH25 Aring

29 Aring

275 Aring

420 Aring

278 Aring

Interaccioacute entre NH3+ de

ARG45 H4 i O1P de T7

Distagravencia 510Aring

Tipus electroestagravetica

Interaccioacute OH- de THR118 H3 i O1P de G31

Distagravencia 275Aring

Tipus pont drsquohidrogen

Interaccioacute entre OH- de THR118 H3 NH3

+ ARG45 H4

Distagravencia 278Aring

Tipus pont drsquohidrogen

Interaccioacute entre CH3 de LEU65 H3 i CH3 de T

Distagravencia 414Aring

Tipus hidrofogravebica

414 Aring

Lisina 77 (H4) interaccioacute amb el grup fosfat a una distagravencia de 433Aring

H3-H4DNA

H2A-H2BDNA

Lisina 74 (H2A) tambeacute hauria drsquointeraccionar

Distagravencia 714Aring

No srsquoestableix una interaccioacute aparent

Problema de la literatura O problema de la cristalografia

Hipogravetesi

bull Estudiat en un temps diferent la distagravencia entre la LISINA i el GRUP FOSFAT del DNA permetria la interaccioacute electrostagravetica

Premisa

bull El nucleosoma eacutes un sistema en moviment

bull La cristalografia no ens permet considerar-lo com a tal (ldquofoto estagraveticardquo)

PDB 1P3I Crystallographic Studies Of Nucleosome Core Particles Containing Histone Sin Mutant (resolucioacute 230Aring)

PDB 1P3I

COOH

H3N+ C H

CH2

CH2

CH2

NH3+

Distagravencia 353AringTipus interaccioacute electrostagravetica

R

grup NH3+ Lys1075 grup fosfat adenina 133

Hipogravetesi

bull Estudiat en un temps diferent la distagravencia entre la LISINA i el GRUP FOSFAT del DNA permetria la interaccioacute electrostagravetica

Premisa

bull El nucleosoma eacutes un sistema en moviment

bull La cristalmiddotlografia no ens permet considerar-lo com a tal (ldquofoto estagraveticardquo)

CONCLUSIOacute AL TROBAR UN SEGON PDB A ON SIacute QUE ES MANTEacute LA INTERACCIOacute CONCLUIumlM QUE EacuteS IMPORTANT TAL I COM HAVIacuteEM TROBAT TOT I QUE EN EL NOSTRE MODEL NO HO PUGUEM OBSERVAR

Interaccioacute H3-DNA

Interaccioacute H4-DNA

SHL ndash15

SHL +15

233 Aring

271 Aring

508 Aring

6831 Aring

SHL ndash15

SHL +15

R63 H3 O1P T17J

D24 H4 O1P A-13J

R63 H3

O1P C-14J

D24 H4

O1P T18I

SHL ndash15 SHL +15

Interaccioacute H2B-DNA

Interaccioacute H2A-DNA

Cua C-terminal de H2A

No interaccioacute amb DNA del nucleosoma

Interaccioacute amb H1

Interaccioacute cua N-terminal H2A amb el nucleosoma

Interaccions electroestagravetiques

LYS i ARG amb OP DNA

EVOLUCIOacute DE LES HISTONES

SUPERPOSICIOacuteSTAMP

ClustalW HMMER

STAMP STAMP

LOW SCORES

Alineament STAMP (H4 H2A H2B)

Alinear H3 manualment

STAMP

SUPERPOSICIOacute DE LES HISTONES

H2A At

H2A Dm

H2A Ce

H2A HsH2A Xl

H4 HsH4 Ce

H4 Dm

H4 AtH4 Xl

Mfervidus1

Mfervidus2

H3 CeH3 Hs

H3 XlH3 Dm

H2B At

H2B Hs

H2B Xl

H2B CeH2B Dm

H1 At

H1 CeH1 Dm

H1 Hs

H1 Xl

H5 Ggallus

NUCLEOSOMA PROCARIOTA

bull Mateixa funcioacute a eucariotes i procariotes resoldre el problema de lrsquoempaquetament del DNA

bull Nucleosoma arquea tetragravemer + ~80pb DNAbull 2 tipus drsquohistona amb sequumlegravencia i estructura

conservada bull Formen diacutemers perograve no especiacutefics homo i

heterodiacutemers

bull Histones arquees meacutes petites (nomeacutes histone fold)

CLUSTAL W(160) multiple sequence alignment

1A7W --------------------------MELPIAPIGRIIKDAGAERVSDDARI-TLAKILE 1HTA -------------------------MGELPIAPIGRIIKNAGAERVSDDARI-ALAKVLE 1kx5B SGRGKGGKGLGKGGAKRHRKVLRDNIQGITKPAIRRLARRGGVKRISGLIYEETRGVLKV 1A7W EMGRDIASEAIKLARHAGRKTIKAEDIELAVRRFK---------- 1HTA EMGEEIASEAVKLAKHAGRKTIKAEDIELARKMF-----------1kx5B FLENVIRDAVTYTEHA-KRKT--VTAMDVVYALKRQGRTLYGFGG

No Domain1 Domain2 Sc RMS Len1 Len2 Align NFit Eq Secs I S P(m)

Pair 1 1A7W 1HTA 934 059 68 68 67 67 66 0 8485 10000 736e-46 Pair 2 1A7W 1kx5B 567 152 68 102 68 67 65 0 2462 10000 000037

Pair 3 1HTA 1kx5B 574 131 68 102 68 65 64 0 2969 10000 761e-06

ALINIAMENT ESTRUCTURAL

BIBLIOGRAFIALlibresbull Wolfe A Chromatin (Structure amp Function) Academic Press 2a edicioacute (1995)bull Calladine Understanding DNA Acdameic Pressbull Sinden DNA Structure and Function Academic PressArticlesbull Curt A Davey et al Solvent mediated interactions in the structura of the

nucleosome core particle at 19 Aring resolution J Mol Biol 319 p1097-1113 (2002)

bull Luger et al Crystal structure of the nucleosome core particle at 28 Aring resolution Nature 389 p251-260 (1997)

bull Flaus A Et al Mechanisms for nucleosome mobilisation Biopolymers 68 p463-578 (2003)

bull Richmond T et al The structure of DNA in the nucleosome core Nature 423 p145-150 (2003)

bull Protacio RU et al Effects of Histone Tail Domains on the Rate of Transcriptional Elongation throught a Nucleosome Mol Cell Biol Vol 20 n 23 p8866-8878

Websbull httpwwwciencianetVerArticuloHistonaidArticulo=dsfjuhh7hqjeub9z1f58vkbull httpwwwbiosciohio-stateedu~microbioArchaealhistonesbull httpwwwweb-bookscomMoBioFreeCh3D1htmbull httpwwwbmbpsueducoursesbmb4004_9_active_cromatinpd

Bases de dadesbull SCOPbull PDBbull National Human Genome Research Institute (Histone Sequence Database)

Programesbull STAMPbull ClustalWbull HMMERbull Rasmol

1 Sobre lrsquoestructura del nucleosoma digues quines afirmacions soacuten certes

1) Serveix per resoldre el problema de compactacioacute del DNA

2) Les regions exograveniques del DNA acostumen a estar a les zones linker per aixiacute estar meacutes accesibles als factors de transcripcioacute

3) Les histones srsquouneixen al DNA de forma sequumlegravencia no-depenent

4) Eacutes un sistema molt poc dinagravemic per permetre lrsquoestabilitat dels cromosomas metafagravesics

a 123

b 24

c 13

d 4

e 1234

2 Sobre els components del nucleosoma sabem que

a) Les histones del core estan molt ben conservades mentre que la H1 no

b) El DNA srsquoenrotlla formant 176 voltes al voltant de les histones del nucli que correspon a uns 146pb

c) Les dues anteriors

d) LrsquoH1 estabilitza el nucleosoma i organitza el DNA linker

e) Totes les anteriors

3 Sobre les histones digues quina opcioacute eacutes falsa

a) Soacuten proteiumlnes globulars bagravesiques molt riques en Arg i Lys

b) Les histones desacetilades tenen molt baixa afinitat pel DNA i premetran la transcripcioacute gegravenica

c) Trobem dos tipus drsquohistones totes de baix per molecular

d) Apareixen en lrsquoSCOP com a all alpha protein amb dominis histone fold

e) Srsquoorganitzen en un octagravemer format per un tetragravemer 2(H3-H4) i dos diacutemers (H2A-H2B)

4 En relacioacute a les interaccions entre les histones i el DNA digues quinaes de les seguumlents afirmacions eacutessoacuten falsaes

1) La interaccioacute entre les histones i el DNA es sequumlegravencia depenent

2) Les treonines interaccionen mitjanccedilant ponts drsquohidrogen realitzats amb el grup alcohol de la cadena lateral

3) Les interaccions srsquoestableixen principalment entre residus bagravesics de la hegravelix C-terminal el loop L1 i el loop L2 de les histones i els fosfats del DNA

4) Les interaccions srsquoestableixen principalment entre residus bagravesics de la hegravelix N-terminal el loop L1 i el loop L2 de les histones i els fosfats del DNA

a 1 2 i 3

b 1 i 3

c 2 i 4

d 4

e 1 2 3 i 4

5 En lrsquoestabliment de les interaccions Histona-DNA digues quina de les seguumlents afirmacions eacutes CERTA en relacioacute amb el paper de lrsquoaigua

a Lrsquoaigua facilita les interaccions entre les proteiumlnes i el DNA permetent la interaccioacute per ponts drsquohidrogen entre residus de les histones i del DNA quan aquests estan massa allunyats o mal orientats

b Lrsquoestabliment de ponts drsquohidrogen indirectes suposen una disminucioacute de la estabilitat del sistema

c Les molegravecules dlsquoaigua srsquoordenen al voltant del DNA deixant el core del nucleosoma sense solvatar

d 1 i 2 soacuten certes

e Cap de les anteriors eacutes certa

6 Senyala lales afirmacions INCORRECTAES sobre el nucleosoma

a Les histones core i la histona linker comparteixen un mateix domini estructural anomenat histone fold b El tetragravemer central del nucleosoma estagrave format per 2 histones H3 i 2 histones H4

c El domini histone fold estagrave format per 3 hegravelix alfa i 2 loops (L1 i L2)

d Els monogravemers drsquohistona es capiculen per formar els diacutemers gragravecies a interaccions hidrofogravebiques entre les hegravelix alfa i entre els loops de les histones e Les afirmacions a i d soacuten falses

7 Senyala les afirmacions CORRECTES sobre el nucleosoma

1) La sequumlegravencia drsquoaminoagravecids del domini histone fold de les histones H2A H2B H3 i H4 estagrave menys conservada que la seva estructura i plegament

2) El nucleosoma procariota estagrave format per 2 homo o heterodiacutemers i resol el problema de lrsquoempaquetament del DNA

3) Lrsquoorientacioacute de les cadenes laterals dels aminoagravecids de les histones eacutes variable segons la presegravencia o absegravencia del DNA

4) Les histones H1 soacuten les meacutes conservades evolutivament mentre que les H3 soacuten les que ho estan menys

a) 123 b) 13c) 24 d) 4

e) 1234

8 Tria la resposta correcte

1) Les histones presenten alta homologia de sequumlegravencia i per tant destructura

2) Les interaccions directes per formar el tetragravemer sestableixen entre lH3 dun diacutemer H3-H4 i lH3 de lalatre diacutemer H3-H4lsquo

3) Els dos diacutemers H2AH2B no interaccionen entre ells per formar loctagravemer

4) Els cations divalents juguen un paper fonamental ja que se situen a la regioacute C-terminal de les hegravelix alfa estabilitzant-les

a) 1 i 3 b) 2 i 4 c) 12 i 3 d)123 i 4 e)4

PREGUNTES DrsquoASSAIG NUCLEOSOMA

1- Senyala quina importancia teacute lrsquoaigua en el nucleosoma

En el nucleosoma lrsquoaigua es disposa al voltant del DNA i en lrsquoespai entre que hi ha entre el core drsquohistones i el DNA

En el nucleosoma lrsquoaigua juga un paper fonamental en lrsquoestabliment de les interaccions Histona-DNA ja que permet la interaccionar mitjanccedilant ponts drsquohidrogen de residus que es troben massa allunyats (distagravencia gt 28 Å) o que es troben mal orientats (els ponts drsquohidrogen nomeacutes es donen quan els residus estan disposats en linia recta en lrsquoespai admetent variacions de +- 35ordm) Lrsquoefecte principal que faragrave aixograve eacutes que permetragrave que la interaccioacute entre les histones i el DNA sigui sequumlegravencia independent (tot i que aixograve tambeacute es veu afavorit per altres coses) ja que permetragrave que aquesta no depengui dels residus concrets que hi hagi al DNA ni de la seva disposicioacute perquegrave podrem establir interaccions mitjanccedilant una o meacutes molegravecules drsquoaigua per tal drsquointeraccionar amb el DNA

2 Indica quina eacutes lrsquoestructura drsquoun octagravemer i digues quines proteiumlnes interaccionen entre elles per formar-lo

Lrsquooctagravemer estagrave format per dues cogravepies de cada una de les 4 histones core Es formen 2 heterodiacutemers H2A-H2B i dos heterodiacutemers H3-H4 gragravecies a interaccions hidrofogravebiques entre les hegravelix α2 i ponts H entre aa dels loops Les histones dels diacutemers interaccionen de manera capiculadaEls dos diacutemers H3-H4 srsquouneixen fortament als turns centrals del DNA formant el tetragravemer central Els altres dos diacutemers H2A-H2B interaccionen amb el tetragravemer per formar lrsquooctagravemer drsquohistones del nucleosoma El tetragravemer estagrave format per la unioacute dels 2 diacutemers H3-H4 formant una estructura del tipus 4-hegravelix-bundle Les uacuteniques histones que interaccionen directament soacuten H3-H3rsquo (les H4 queden als extrems del tetragravemer) Les interaccions que srsquoestableixen soacuten ponts H i interaccions hidrofogravebiquesLrsquooctagravemer es forma per la unioacute dels dos diacutemers H2A-H2B al tetragravemer Interaccioacute directa entre H4 i H2B mitjanccedilant ponts H i un cluster hidrofogravebic (aquest estagrave format per 3 Tyr que no interaccionen a traveacutes dels seus oxiacutegens sinoacute dels anells) Tambeacute es forma una estructura del tipus 4-hegravelix-bundleA meacutes tambeacute srsquoestableixen interaccions entre els dos diacutemers H2A-H2B

FI DE LA PRESENTACIOacutersquo

• Slide 1
• Slide 2
• CARACTERIacuteSTIQUES DEL NUCLEOSOMA
• El DNA al nucleosoma
• LOCALITZACIOacute DEL NUCLEOSOMA
• ESTRUCTURA DEL NUCLEOSOMA
• Slide 7
• Slide 8
• DINAgraveMICA DEL NUCLEOSOMA
• Slide 10
• Slide 11
• HISTONES
• CLASSIFICACIOacute SCOP
• TIPUS DrsquoHISTONES
• HISTONE FOLD
• 1KX5
• DOMINI HISTONE FOLD
• Slide 18
• Slide 19
• Slide 20
• Slide 21
• Slide 22
• Slide 23
• Slide 24
• INTERACCIONS AL NUCLEOSOMA
• TIPUS DrsquoINTERACCIONS
• TIPUS DrsquoINTERACCIONS
• INTERACCIONS HISTONA-HISTONA
• Slide 29
• Octagravemer drsquohistones (core nucleosomal)
• Slide 31
• Slide 32
• H3 i H4 interaccionen via histone fold formant un heterodiacutemer
• H2A i H2B interaccionen via histone fold formant un heterodiacutemer
• 1 INTERACCIONS HIDROFOgraveBIQUES
• Slide 36
• 3 ALTRES INTERACCIONS SECUNDAgraveRIES
• Per quegrave es formen aquests heterodiacutemers i no uns altres o homodiacutemers
• Slide 39
• Tetragravemer H3-H4H3rsquo-H4rsquo
• Slide 41
• 1 Ponts H entre H3-H3rsquo
• 2 Interaccions hidrofogravebiques entre H3-H3rsquo
• Slide 44
• Slide 45
• Tetragravemer-diacutemer interaccions H4-H2B
• Cluster hidrofogravebic
• Diacutemer-diacutemer interaccions H2A-H2BH2Arsquo
• Slide 49
• INTERACCIOacute AMB IONS
• INTERACCIONS HISTONA-DNA
• Slide 52
• IMPORTAgraveNCIA DE LrsquoAIGUA
• INTERACCIOacute PER PONTS DrsquoH
• Slide 55
• Slide 56
• Slide 57
• Slide 58
• Interaccioacute diacutemer H2AH2B -DNA
• Slide 60
• Slide 61
• Slide 62
• Slide 63
• Slide 64
• Interaccioacute H2B-DNA
• Slide 66
• Slide 67
• Interaccioacute diacutemer H3H4-DNA
• Slide 69
• Slide 70
• Slide 71
• Slide 72
• Slide 73
• Slide 74
• Slide 75
• Slide 76
• Slide 77
• Slide 78
• Slide 79
• Interaccioacute H3-DNA
• Slide 81
• Interaccioacute H4-DNA
• Slide 83
• Slide 84
• Slide 85
• Slide 86
• Slide 87
• Interaccioacute H2A-DNA
• Slide 89
• EVOLUCIOacute DE LES HISTONES
• SUPERPOSICIOacute
• Slide 92
• Slide 93
• Slide 94
• SUPERPOSICIOacute DE LES HISTONES
• Slide 96
• NUCLEOSOMA PROCARIOTA
• ALINIAMENT ESTRUCTURAL
• BIBLIOGRAFIA
• Slide 100
• Slide 102
• Slide 103
• Slide 104
• Slide 105
• Slide 106
• Slide 107
• Slide 108
• Slide 109
• FI DE LA PRESENTACIOacute

574 Aring

261 Aring

Interaccioacute entre OH- THR30 H3 i O1P A13 a traveacutes de H2Obull THR - H2O

Distagravencia250 AringTipus pont drsquoH

bull H2O ndash O1P Distagravencia290 AringTipus pont drsquoH

Interaccioacute entre NH3+ de

ARG83 H3 i O1P de G27 Distagravencia 574AringTipus electroestagravetica

Interaccioacute entre OH- THR80 H4 i O1P C28

Distagravencia261Aring

Tipus pont drsquoH25 Aring

29 Aring

275 Aring

420 Aring

278 Aring

Interaccioacute entre NH3+ de

ARG45 H4 i O1P de T7

Distagravencia 510Aring

Tipus electroestagravetica

Interaccioacute OH- de THR118 H3 i O1P de G31

Distagravencia 275Aring

Tipus pont drsquohidrogen

Interaccioacute entre OH- de THR118 H3 NH3

+ ARG45 H4

Distagravencia 278Aring

Tipus pont drsquohidrogen

Interaccioacute entre CH3 de LEU65 H3 i CH3 de T

Distagravencia 414Aring

Tipus hidrofogravebica

414 Aring

Lisina 77 (H4) interaccioacute amb el grup fosfat a una distagravencia de 433Aring

H3-H4DNA

H2A-H2BDNA

Lisina 74 (H2A) tambeacute hauria drsquointeraccionar

Distagravencia 714Aring

No srsquoestableix una interaccioacute aparent

Problema de la literatura O problema de la cristalografia

Hipogravetesi

bull Estudiat en un temps diferent la distagravencia entre la LISINA i el GRUP FOSFAT del DNA permetria la interaccioacute electrostagravetica

Premisa

bull El nucleosoma eacutes un sistema en moviment

bull La cristalografia no ens permet considerar-lo com a tal (ldquofoto estagraveticardquo)

PDB 1P3I Crystallographic Studies Of Nucleosome Core Particles Containing Histone Sin Mutant (resolucioacute 230Aring)

PDB 1P3I

COOH

H3N+ C H

CH2

CH2

CH2

NH3+

Distagravencia 353AringTipus interaccioacute electrostagravetica

R

grup NH3+ Lys1075 grup fosfat adenina 133

Hipogravetesi

bull Estudiat en un temps diferent la distagravencia entre la LISINA i el GRUP FOSFAT del DNA permetria la interaccioacute electrostagravetica

Premisa

bull El nucleosoma eacutes un sistema en moviment

bull La cristalmiddotlografia no ens permet considerar-lo com a tal (ldquofoto estagraveticardquo)

CONCLUSIOacute AL TROBAR UN SEGON PDB A ON SIacute QUE ES MANTEacute LA INTERACCIOacute CONCLUIumlM QUE EacuteS IMPORTANT TAL I COM HAVIacuteEM TROBAT TOT I QUE EN EL NOSTRE MODEL NO HO PUGUEM OBSERVAR

Interaccioacute H3-DNA

Interaccioacute H4-DNA

SHL ndash15

SHL +15

233 Aring

271 Aring

508 Aring

6831 Aring

SHL ndash15

SHL +15

R63 H3 O1P T17J

D24 H4 O1P A-13J

R63 H3

O1P C-14J

D24 H4

O1P T18I

SHL ndash15 SHL +15

Interaccioacute H2B-DNA

Interaccioacute H2A-DNA

Cua C-terminal de H2A

No interaccioacute amb DNA del nucleosoma

Interaccioacute amb H1

Interaccioacute cua N-terminal H2A amb el nucleosoma

Interaccions electroestagravetiques

LYS i ARG amb OP DNA

EVOLUCIOacute DE LES HISTONES

SUPERPOSICIOacuteSTAMP

ClustalW HMMER

STAMP STAMP

LOW SCORES

Alineament STAMP (H4 H2A H2B)

Alinear H3 manualment

STAMP

SUPERPOSICIOacute DE LES HISTONES

H2A At

H2A Dm

H2A Ce

H2A HsH2A Xl

H4 HsH4 Ce

H4 Dm

H4 AtH4 Xl

Mfervidus1

Mfervidus2

H3 CeH3 Hs

H3 XlH3 Dm

H2B At

H2B Hs

H2B Xl

H2B CeH2B Dm

H1 At

H1 CeH1 Dm

H1 Hs

H1 Xl

H5 Ggallus

NUCLEOSOMA PROCARIOTA

bull Mateixa funcioacute a eucariotes i procariotes resoldre el problema de lrsquoempaquetament del DNA

bull Nucleosoma arquea tetragravemer + ~80pb DNAbull 2 tipus drsquohistona amb sequumlegravencia i estructura

conservada bull Formen diacutemers perograve no especiacutefics homo i

heterodiacutemers

bull Histones arquees meacutes petites (nomeacutes histone fold)

CLUSTAL W(160) multiple sequence alignment

1A7W --------------------------MELPIAPIGRIIKDAGAERVSDDARI-TLAKILE 1HTA -------------------------MGELPIAPIGRIIKNAGAERVSDDARI-ALAKVLE 1kx5B SGRGKGGKGLGKGGAKRHRKVLRDNIQGITKPAIRRLARRGGVKRISGLIYEETRGVLKV 1A7W EMGRDIASEAIKLARHAGRKTIKAEDIELAVRRFK---------- 1HTA EMGEEIASEAVKLAKHAGRKTIKAEDIELARKMF-----------1kx5B FLENVIRDAVTYTEHA-KRKT--VTAMDVVYALKRQGRTLYGFGG

No Domain1 Domain2 Sc RMS Len1 Len2 Align NFit Eq Secs I S P(m)

Pair 1 1A7W 1HTA 934 059 68 68 67 67 66 0 8485 10000 736e-46 Pair 2 1A7W 1kx5B 567 152 68 102 68 67 65 0 2462 10000 000037

Pair 3 1HTA 1kx5B 574 131 68 102 68 65 64 0 2969 10000 761e-06

ALINIAMENT ESTRUCTURAL

BIBLIOGRAFIALlibresbull Wolfe A Chromatin (Structure amp Function) Academic Press 2a edicioacute (1995)bull Calladine Understanding DNA Acdameic Pressbull Sinden DNA Structure and Function Academic PressArticlesbull Curt A Davey et al Solvent mediated interactions in the structura of the

nucleosome core particle at 19 Aring resolution J Mol Biol 319 p1097-1113 (2002)

bull Luger et al Crystal structure of the nucleosome core particle at 28 Aring resolution Nature 389 p251-260 (1997)

bull Flaus A Et al Mechanisms for nucleosome mobilisation Biopolymers 68 p463-578 (2003)

bull Richmond T et al The structure of DNA in the nucleosome core Nature 423 p145-150 (2003)

bull Protacio RU et al Effects of Histone Tail Domains on the Rate of Transcriptional Elongation throught a Nucleosome Mol Cell Biol Vol 20 n 23 p8866-8878

Websbull httpwwwciencianetVerArticuloHistonaidArticulo=dsfjuhh7hqjeub9z1f58vkbull httpwwwbiosciohio-stateedu~microbioArchaealhistonesbull httpwwwweb-bookscomMoBioFreeCh3D1htmbull httpwwwbmbpsueducoursesbmb4004_9_active_cromatinpd

Bases de dadesbull SCOPbull PDBbull National Human Genome Research Institute (Histone Sequence Database)

Programesbull STAMPbull ClustalWbull HMMERbull Rasmol

1 Sobre lrsquoestructura del nucleosoma digues quines afirmacions soacuten certes

1) Serveix per resoldre el problema de compactacioacute del DNA

2) Les regions exograveniques del DNA acostumen a estar a les zones linker per aixiacute estar meacutes accesibles als factors de transcripcioacute

3) Les histones srsquouneixen al DNA de forma sequumlegravencia no-depenent

4) Eacutes un sistema molt poc dinagravemic per permetre lrsquoestabilitat dels cromosomas metafagravesics

a 123

b 24

c 13

d 4

e 1234

2 Sobre els components del nucleosoma sabem que

a) Les histones del core estan molt ben conservades mentre que la H1 no

b) El DNA srsquoenrotlla formant 176 voltes al voltant de les histones del nucli que correspon a uns 146pb

c) Les dues anteriors

d) LrsquoH1 estabilitza el nucleosoma i organitza el DNA linker

e) Totes les anteriors

3 Sobre les histones digues quina opcioacute eacutes falsa

a) Soacuten proteiumlnes globulars bagravesiques molt riques en Arg i Lys

b) Les histones desacetilades tenen molt baixa afinitat pel DNA i premetran la transcripcioacute gegravenica

c) Trobem dos tipus drsquohistones totes de baix per molecular

d) Apareixen en lrsquoSCOP com a all alpha protein amb dominis histone fold

e) Srsquoorganitzen en un octagravemer format per un tetragravemer 2(H3-H4) i dos diacutemers (H2A-H2B)

4 En relacioacute a les interaccions entre les histones i el DNA digues quinaes de les seguumlents afirmacions eacutessoacuten falsaes

1) La interaccioacute entre les histones i el DNA es sequumlegravencia depenent

2) Les treonines interaccionen mitjanccedilant ponts drsquohidrogen realitzats amb el grup alcohol de la cadena lateral

3) Les interaccions srsquoestableixen principalment entre residus bagravesics de la hegravelix C-terminal el loop L1 i el loop L2 de les histones i els fosfats del DNA

4) Les interaccions srsquoestableixen principalment entre residus bagravesics de la hegravelix N-terminal el loop L1 i el loop L2 de les histones i els fosfats del DNA

a 1 2 i 3

b 1 i 3

c 2 i 4

d 4

e 1 2 3 i 4

5 En lrsquoestabliment de les interaccions Histona-DNA digues quina de les seguumlents afirmacions eacutes CERTA en relacioacute amb el paper de lrsquoaigua

a Lrsquoaigua facilita les interaccions entre les proteiumlnes i el DNA permetent la interaccioacute per ponts drsquohidrogen entre residus de les histones i del DNA quan aquests estan massa allunyats o mal orientats

b Lrsquoestabliment de ponts drsquohidrogen indirectes suposen una disminucioacute de la estabilitat del sistema

c Les molegravecules dlsquoaigua srsquoordenen al voltant del DNA deixant el core del nucleosoma sense solvatar

d 1 i 2 soacuten certes

e Cap de les anteriors eacutes certa

6 Senyala lales afirmacions INCORRECTAES sobre el nucleosoma

a Les histones core i la histona linker comparteixen un mateix domini estructural anomenat histone fold b El tetragravemer central del nucleosoma estagrave format per 2 histones H3 i 2 histones H4

c El domini histone fold estagrave format per 3 hegravelix alfa i 2 loops (L1 i L2)

d Els monogravemers drsquohistona es capiculen per formar els diacutemers gragravecies a interaccions hidrofogravebiques entre les hegravelix alfa i entre els loops de les histones e Les afirmacions a i d soacuten falses

7 Senyala les afirmacions CORRECTES sobre el nucleosoma

1) La sequumlegravencia drsquoaminoagravecids del domini histone fold de les histones H2A H2B H3 i H4 estagrave menys conservada que la seva estructura i plegament

2) El nucleosoma procariota estagrave format per 2 homo o heterodiacutemers i resol el problema de lrsquoempaquetament del DNA

3) Lrsquoorientacioacute de les cadenes laterals dels aminoagravecids de les histones eacutes variable segons la presegravencia o absegravencia del DNA

4) Les histones H1 soacuten les meacutes conservades evolutivament mentre que les H3 soacuten les que ho estan menys

a) 123 b) 13c) 24 d) 4

e) 1234

8 Tria la resposta correcte

1) Les histones presenten alta homologia de sequumlegravencia i per tant destructura

2) Les interaccions directes per formar el tetragravemer sestableixen entre lH3 dun diacutemer H3-H4 i lH3 de lalatre diacutemer H3-H4lsquo

3) Els dos diacutemers H2AH2B no interaccionen entre ells per formar loctagravemer

4) Els cations divalents juguen un paper fonamental ja que se situen a la regioacute C-terminal de les hegravelix alfa estabilitzant-les

a) 1 i 3 b) 2 i 4 c) 12 i 3 d)123 i 4 e)4

PREGUNTES DrsquoASSAIG NUCLEOSOMA

1- Senyala quina importancia teacute lrsquoaigua en el nucleosoma

En el nucleosoma lrsquoaigua es disposa al voltant del DNA i en lrsquoespai entre que hi ha entre el core drsquohistones i el DNA

En el nucleosoma lrsquoaigua juga un paper fonamental en lrsquoestabliment de les interaccions Histona-DNA ja que permet la interaccionar mitjanccedilant ponts drsquohidrogen de residus que es troben massa allunyats (distagravencia gt 28 Å) o que es troben mal orientats (els ponts drsquohidrogen nomeacutes es donen quan els residus estan disposats en linia recta en lrsquoespai admetent variacions de +- 35ordm) Lrsquoefecte principal que faragrave aixograve eacutes que permetragrave que la interaccioacute entre les histones i el DNA sigui sequumlegravencia independent (tot i que aixograve tambeacute es veu afavorit per altres coses) ja que permetragrave que aquesta no depengui dels residus concrets que hi hagi al DNA ni de la seva disposicioacute perquegrave podrem establir interaccions mitjanccedilant una o meacutes molegravecules drsquoaigua per tal drsquointeraccionar amb el DNA

2 Indica quina eacutes lrsquoestructura drsquoun octagravemer i digues quines proteiumlnes interaccionen entre elles per formar-lo

Lrsquooctagravemer estagrave format per dues cogravepies de cada una de les 4 histones core Es formen 2 heterodiacutemers H2A-H2B i dos heterodiacutemers H3-H4 gragravecies a interaccions hidrofogravebiques entre les hegravelix α2 i ponts H entre aa dels loops Les histones dels diacutemers interaccionen de manera capiculadaEls dos diacutemers H3-H4 srsquouneixen fortament als turns centrals del DNA formant el tetragravemer central Els altres dos diacutemers H2A-H2B interaccionen amb el tetragravemer per formar lrsquooctagravemer drsquohistones del nucleosoma El tetragravemer estagrave format per la unioacute dels 2 diacutemers H3-H4 formant una estructura del tipus 4-hegravelix-bundle Les uacuteniques histones que interaccionen directament soacuten H3-H3rsquo (les H4 queden als extrems del tetragravemer) Les interaccions que srsquoestableixen soacuten ponts H i interaccions hidrofogravebiquesLrsquooctagravemer es forma per la unioacute dels dos diacutemers H2A-H2B al tetragravemer Interaccioacute directa entre H4 i H2B mitjanccedilant ponts H i un cluster hidrofogravebic (aquest estagrave format per 3 Tyr que no interaccionen a traveacutes dels seus oxiacutegens sinoacute dels anells) Tambeacute es forma una estructura del tipus 4-hegravelix-bundleA meacutes tambeacute srsquoestableixen interaccions entre els dos diacutemers H2A-H2B

FI DE LA PRESENTACIOacutersquo

• Slide 1
• Slide 2
• CARACTERIacuteSTIQUES DEL NUCLEOSOMA
• El DNA al nucleosoma
• LOCALITZACIOacute DEL NUCLEOSOMA
• ESTRUCTURA DEL NUCLEOSOMA
• Slide 7
• Slide 8
• DINAgraveMICA DEL NUCLEOSOMA
• Slide 10
• Slide 11
• HISTONES
• CLASSIFICACIOacute SCOP
• TIPUS DrsquoHISTONES
• HISTONE FOLD
• 1KX5
• DOMINI HISTONE FOLD
• Slide 18
• Slide 19
• Slide 20
• Slide 21
• Slide 22
• Slide 23
• Slide 24
• INTERACCIONS AL NUCLEOSOMA
• TIPUS DrsquoINTERACCIONS
• TIPUS DrsquoINTERACCIONS
• INTERACCIONS HISTONA-HISTONA
• Slide 29
• Octagravemer drsquohistones (core nucleosomal)
• Slide 31
• Slide 32
• H3 i H4 interaccionen via histone fold formant un heterodiacutemer
• H2A i H2B interaccionen via histone fold formant un heterodiacutemer
• 1 INTERACCIONS HIDROFOgraveBIQUES
• Slide 36
• 3 ALTRES INTERACCIONS SECUNDAgraveRIES
• Per quegrave es formen aquests heterodiacutemers i no uns altres o homodiacutemers
• Slide 39
• Tetragravemer H3-H4H3rsquo-H4rsquo
• Slide 41
• 1 Ponts H entre H3-H3rsquo
• 2 Interaccions hidrofogravebiques entre H3-H3rsquo
• Slide 44
• Slide 45
• Tetragravemer-diacutemer interaccions H4-H2B
• Cluster hidrofogravebic
• Diacutemer-diacutemer interaccions H2A-H2BH2Arsquo
• Slide 49
• INTERACCIOacute AMB IONS
• INTERACCIONS HISTONA-DNA
• Slide 52
• IMPORTAgraveNCIA DE LrsquoAIGUA
• INTERACCIOacute PER PONTS DrsquoH
• Slide 55
• Slide 56
• Slide 57
• Slide 58
• Interaccioacute diacutemer H2AH2B -DNA
• Slide 60
• Slide 61
• Slide 62
• Slide 63
• Slide 64
• Interaccioacute H2B-DNA
• Slide 66
• Slide 67
• Interaccioacute diacutemer H3H4-DNA
• Slide 69
• Slide 70
• Slide 71
• Slide 72
• Slide 73
• Slide 74
• Slide 75
• Slide 76
• Slide 77
• Slide 78
• Slide 79
• Interaccioacute H3-DNA
• Slide 81
• Interaccioacute H4-DNA
• Slide 83
• Slide 84
• Slide 85
• Slide 86
• Slide 87
• Interaccioacute H2A-DNA
• Slide 89
• EVOLUCIOacute DE LES HISTONES
• SUPERPOSICIOacute
• Slide 92
• Slide 93
• Slide 94
• SUPERPOSICIOacute DE LES HISTONES
• Slide 96
• NUCLEOSOMA PROCARIOTA
• ALINIAMENT ESTRUCTURAL
• BIBLIOGRAFIA
• Slide 100
• Slide 102
• Slide 103
• Slide 104
• Slide 105
• Slide 106
• Slide 107
• Slide 108
• Slide 109
• FI DE LA PRESENTACIOacute

275 Aring

420 Aring

278 Aring

Interaccioacute entre NH3+ de

ARG45 H4 i O1P de T7

Distagravencia 510Aring

Tipus electroestagravetica

Interaccioacute OH- de THR118 H3 i O1P de G31

Distagravencia 275Aring

Tipus pont drsquohidrogen

Interaccioacute entre OH- de THR118 H3 NH3

+ ARG45 H4

Distagravencia 278Aring

Tipus pont drsquohidrogen

Interaccioacute entre CH3 de LEU65 H3 i CH3 de T

Distagravencia 414Aring

Tipus hidrofogravebica

414 Aring

Lisina 77 (H4) interaccioacute amb el grup fosfat a una distagravencia de 433Aring

H3-H4DNA

H2A-H2BDNA

Lisina 74 (H2A) tambeacute hauria drsquointeraccionar

Distagravencia 714Aring

No srsquoestableix una interaccioacute aparent

Problema de la literatura O problema de la cristalografia

Hipogravetesi

bull Estudiat en un temps diferent la distagravencia entre la LISINA i el GRUP FOSFAT del DNA permetria la interaccioacute electrostagravetica

Premisa

bull El nucleosoma eacutes un sistema en moviment

bull La cristalografia no ens permet considerar-lo com a tal (ldquofoto estagraveticardquo)

PDB 1P3I Crystallographic Studies Of Nucleosome Core Particles Containing Histone Sin Mutant (resolucioacute 230Aring)

PDB 1P3I

COOH

H3N+ C H

CH2

CH2

CH2

NH3+

Distagravencia 353AringTipus interaccioacute electrostagravetica

R

grup NH3+ Lys1075 grup fosfat adenina 133

Hipogravetesi

bull Estudiat en un temps diferent la distagravencia entre la LISINA i el GRUP FOSFAT del DNA permetria la interaccioacute electrostagravetica

Premisa

bull El nucleosoma eacutes un sistema en moviment

bull La cristalmiddotlografia no ens permet considerar-lo com a tal (ldquofoto estagraveticardquo)

CONCLUSIOacute AL TROBAR UN SEGON PDB A ON SIacute QUE ES MANTEacute LA INTERACCIOacute CONCLUIumlM QUE EacuteS IMPORTANT TAL I COM HAVIacuteEM TROBAT TOT I QUE EN EL NOSTRE MODEL NO HO PUGUEM OBSERVAR

Interaccioacute H3-DNA

Interaccioacute H4-DNA

SHL ndash15

SHL +15

233 Aring

271 Aring

508 Aring

6831 Aring

SHL ndash15

SHL +15

R63 H3 O1P T17J

D24 H4 O1P A-13J

R63 H3

O1P C-14J

D24 H4

O1P T18I

SHL ndash15 SHL +15

Interaccioacute H2B-DNA

Interaccioacute H2A-DNA

Cua C-terminal de H2A

No interaccioacute amb DNA del nucleosoma

Interaccioacute amb H1

Interaccioacute cua N-terminal H2A amb el nucleosoma

Interaccions electroestagravetiques

LYS i ARG amb OP DNA

EVOLUCIOacute DE LES HISTONES

SUPERPOSICIOacuteSTAMP

ClustalW HMMER

STAMP STAMP

LOW SCORES

Alineament STAMP (H4 H2A H2B)

Alinear H3 manualment

STAMP

SUPERPOSICIOacute DE LES HISTONES

H2A At

H2A Dm

H2A Ce

H2A HsH2A Xl

H4 HsH4 Ce

H4 Dm

H4 AtH4 Xl

Mfervidus1

Mfervidus2

H3 CeH3 Hs

H3 XlH3 Dm

H2B At

H2B Hs

H2B Xl

H2B CeH2B Dm

H1 At

H1 CeH1 Dm

H1 Hs

H1 Xl

H5 Ggallus

NUCLEOSOMA PROCARIOTA

bull Mateixa funcioacute a eucariotes i procariotes resoldre el problema de lrsquoempaquetament del DNA

bull Nucleosoma arquea tetragravemer + ~80pb DNAbull 2 tipus drsquohistona amb sequumlegravencia i estructura

conservada bull Formen diacutemers perograve no especiacutefics homo i

heterodiacutemers

bull Histones arquees meacutes petites (nomeacutes histone fold)

CLUSTAL W(160) multiple sequence alignment

1A7W --------------------------MELPIAPIGRIIKDAGAERVSDDARI-TLAKILE 1HTA -------------------------MGELPIAPIGRIIKNAGAERVSDDARI-ALAKVLE 1kx5B SGRGKGGKGLGKGGAKRHRKVLRDNIQGITKPAIRRLARRGGVKRISGLIYEETRGVLKV 1A7W EMGRDIASEAIKLARHAGRKTIKAEDIELAVRRFK---------- 1HTA EMGEEIASEAVKLAKHAGRKTIKAEDIELARKMF-----------1kx5B FLENVIRDAVTYTEHA-KRKT--VTAMDVVYALKRQGRTLYGFGG

No Domain1 Domain2 Sc RMS Len1 Len2 Align NFit Eq Secs I S P(m)

Pair 1 1A7W 1HTA 934 059 68 68 67 67 66 0 8485 10000 736e-46 Pair 2 1A7W 1kx5B 567 152 68 102 68 67 65 0 2462 10000 000037

Pair 3 1HTA 1kx5B 574 131 68 102 68 65 64 0 2969 10000 761e-06

ALINIAMENT ESTRUCTURAL

BIBLIOGRAFIALlibresbull Wolfe A Chromatin (Structure amp Function) Academic Press 2a edicioacute (1995)bull Calladine Understanding DNA Acdameic Pressbull Sinden DNA Structure and Function Academic PressArticlesbull Curt A Davey et al Solvent mediated interactions in the structura of the

nucleosome core particle at 19 Aring resolution J Mol Biol 319 p1097-1113 (2002)

bull Luger et al Crystal structure of the nucleosome core particle at 28 Aring resolution Nature 389 p251-260 (1997)

bull Flaus A Et al Mechanisms for nucleosome mobilisation Biopolymers 68 p463-578 (2003)

bull Richmond T et al The structure of DNA in the nucleosome core Nature 423 p145-150 (2003)

bull Protacio RU et al Effects of Histone Tail Domains on the Rate of Transcriptional Elongation throught a Nucleosome Mol Cell Biol Vol 20 n 23 p8866-8878

Websbull httpwwwciencianetVerArticuloHistonaidArticulo=dsfjuhh7hqjeub9z1f58vkbull httpwwwbiosciohio-stateedu~microbioArchaealhistonesbull httpwwwweb-bookscomMoBioFreeCh3D1htmbull httpwwwbmbpsueducoursesbmb4004_9_active_cromatinpd

Bases de dadesbull SCOPbull PDBbull National Human Genome Research Institute (Histone Sequence Database)

Programesbull STAMPbull ClustalWbull HMMERbull Rasmol

1 Sobre lrsquoestructura del nucleosoma digues quines afirmacions soacuten certes

1) Serveix per resoldre el problema de compactacioacute del DNA

2) Les regions exograveniques del DNA acostumen a estar a les zones linker per aixiacute estar meacutes accesibles als factors de transcripcioacute

3) Les histones srsquouneixen al DNA de forma sequumlegravencia no-depenent

4) Eacutes un sistema molt poc dinagravemic per permetre lrsquoestabilitat dels cromosomas metafagravesics

a 123

b 24

c 13

d 4

e 1234

2 Sobre els components del nucleosoma sabem que

a) Les histones del core estan molt ben conservades mentre que la H1 no

b) El DNA srsquoenrotlla formant 176 voltes al voltant de les histones del nucli que correspon a uns 146pb

c) Les dues anteriors

d) LrsquoH1 estabilitza el nucleosoma i organitza el DNA linker

e) Totes les anteriors

3 Sobre les histones digues quina opcioacute eacutes falsa

a) Soacuten proteiumlnes globulars bagravesiques molt riques en Arg i Lys

b) Les histones desacetilades tenen molt baixa afinitat pel DNA i premetran la transcripcioacute gegravenica

c) Trobem dos tipus drsquohistones totes de baix per molecular

d) Apareixen en lrsquoSCOP com a all alpha protein amb dominis histone fold

e) Srsquoorganitzen en un octagravemer format per un tetragravemer 2(H3-H4) i dos diacutemers (H2A-H2B)

4 En relacioacute a les interaccions entre les histones i el DNA digues quinaes de les seguumlents afirmacions eacutessoacuten falsaes

1) La interaccioacute entre les histones i el DNA es sequumlegravencia depenent

2) Les treonines interaccionen mitjanccedilant ponts drsquohidrogen realitzats amb el grup alcohol de la cadena lateral

3) Les interaccions srsquoestableixen principalment entre residus bagravesics de la hegravelix C-terminal el loop L1 i el loop L2 de les histones i els fosfats del DNA

4) Les interaccions srsquoestableixen principalment entre residus bagravesics de la hegravelix N-terminal el loop L1 i el loop L2 de les histones i els fosfats del DNA

a 1 2 i 3

b 1 i 3

c 2 i 4

d 4

e 1 2 3 i 4

5 En lrsquoestabliment de les interaccions Histona-DNA digues quina de les seguumlents afirmacions eacutes CERTA en relacioacute amb el paper de lrsquoaigua

a Lrsquoaigua facilita les interaccions entre les proteiumlnes i el DNA permetent la interaccioacute per ponts drsquohidrogen entre residus de les histones i del DNA quan aquests estan massa allunyats o mal orientats

b Lrsquoestabliment de ponts drsquohidrogen indirectes suposen una disminucioacute de la estabilitat del sistema

c Les molegravecules dlsquoaigua srsquoordenen al voltant del DNA deixant el core del nucleosoma sense solvatar

d 1 i 2 soacuten certes

e Cap de les anteriors eacutes certa

6 Senyala lales afirmacions INCORRECTAES sobre el nucleosoma

a Les histones core i la histona linker comparteixen un mateix domini estructural anomenat histone fold b El tetragravemer central del nucleosoma estagrave format per 2 histones H3 i 2 histones H4

c El domini histone fold estagrave format per 3 hegravelix alfa i 2 loops (L1 i L2)

d Els monogravemers drsquohistona es capiculen per formar els diacutemers gragravecies a interaccions hidrofogravebiques entre les hegravelix alfa i entre els loops de les histones e Les afirmacions a i d soacuten falses

7 Senyala les afirmacions CORRECTES sobre el nucleosoma

1) La sequumlegravencia drsquoaminoagravecids del domini histone fold de les histones H2A H2B H3 i H4 estagrave menys conservada que la seva estructura i plegament

2) El nucleosoma procariota estagrave format per 2 homo o heterodiacutemers i resol el problema de lrsquoempaquetament del DNA

3) Lrsquoorientacioacute de les cadenes laterals dels aminoagravecids de les histones eacutes variable segons la presegravencia o absegravencia del DNA

4) Les histones H1 soacuten les meacutes conservades evolutivament mentre que les H3 soacuten les que ho estan menys

a) 123 b) 13c) 24 d) 4

e) 1234

8 Tria la resposta correcte

1) Les histones presenten alta homologia de sequumlegravencia i per tant destructura

2) Les interaccions directes per formar el tetragravemer sestableixen entre lH3 dun diacutemer H3-H4 i lH3 de lalatre diacutemer H3-H4lsquo

3) Els dos diacutemers H2AH2B no interaccionen entre ells per formar loctagravemer

4) Els cations divalents juguen un paper fonamental ja que se situen a la regioacute C-terminal de les hegravelix alfa estabilitzant-les

a) 1 i 3 b) 2 i 4 c) 12 i 3 d)123 i 4 e)4

PREGUNTES DrsquoASSAIG NUCLEOSOMA

1- Senyala quina importancia teacute lrsquoaigua en el nucleosoma

En el nucleosoma lrsquoaigua es disposa al voltant del DNA i en lrsquoespai entre que hi ha entre el core drsquohistones i el DNA

En el nucleosoma lrsquoaigua juga un paper fonamental en lrsquoestabliment de les interaccions Histona-DNA ja que permet la interaccionar mitjanccedilant ponts drsquohidrogen de residus que es troben massa allunyats (distagravencia gt 28 Å) o que es troben mal orientats (els ponts drsquohidrogen nomeacutes es donen quan els residus estan disposats en linia recta en lrsquoespai admetent variacions de +- 35ordm) Lrsquoefecte principal que faragrave aixograve eacutes que permetragrave que la interaccioacute entre les histones i el DNA sigui sequumlegravencia independent (tot i que aixograve tambeacute es veu afavorit per altres coses) ja que permetragrave que aquesta no depengui dels residus concrets que hi hagi al DNA ni de la seva disposicioacute perquegrave podrem establir interaccions mitjanccedilant una o meacutes molegravecules drsquoaigua per tal drsquointeraccionar amb el DNA

2 Indica quina eacutes lrsquoestructura drsquoun octagravemer i digues quines proteiumlnes interaccionen entre elles per formar-lo

Lrsquooctagravemer estagrave format per dues cogravepies de cada una de les 4 histones core Es formen 2 heterodiacutemers H2A-H2B i dos heterodiacutemers H3-H4 gragravecies a interaccions hidrofogravebiques entre les hegravelix α2 i ponts H entre aa dels loops Les histones dels diacutemers interaccionen de manera capiculadaEls dos diacutemers H3-H4 srsquouneixen fortament als turns centrals del DNA formant el tetragravemer central Els altres dos diacutemers H2A-H2B interaccionen amb el tetragravemer per formar lrsquooctagravemer drsquohistones del nucleosoma El tetragravemer estagrave format per la unioacute dels 2 diacutemers H3-H4 formant una estructura del tipus 4-hegravelix-bundle Les uacuteniques histones que interaccionen directament soacuten H3-H3rsquo (les H4 queden als extrems del tetragravemer) Les interaccions que srsquoestableixen soacuten ponts H i interaccions hidrofogravebiquesLrsquooctagravemer es forma per la unioacute dels dos diacutemers H2A-H2B al tetragravemer Interaccioacute directa entre H4 i H2B mitjanccedilant ponts H i un cluster hidrofogravebic (aquest estagrave format per 3 Tyr que no interaccionen a traveacutes dels seus oxiacutegens sinoacute dels anells) Tambeacute es forma una estructura del tipus 4-hegravelix-bundleA meacutes tambeacute srsquoestableixen interaccions entre els dos diacutemers H2A-H2B

FI DE LA PRESENTACIOacutersquo

• Slide 1
• Slide 2
• CARACTERIacuteSTIQUES DEL NUCLEOSOMA
• El DNA al nucleosoma
• LOCALITZACIOacute DEL NUCLEOSOMA
• ESTRUCTURA DEL NUCLEOSOMA
• Slide 7
• Slide 8
• DINAgraveMICA DEL NUCLEOSOMA
• Slide 10
• Slide 11
• HISTONES
• CLASSIFICACIOacute SCOP
• TIPUS DrsquoHISTONES
• HISTONE FOLD
• 1KX5
• DOMINI HISTONE FOLD
• Slide 18
• Slide 19
• Slide 20
• Slide 21
• Slide 22
• Slide 23
• Slide 24
• INTERACCIONS AL NUCLEOSOMA
• TIPUS DrsquoINTERACCIONS
• TIPUS DrsquoINTERACCIONS
• INTERACCIONS HISTONA-HISTONA
• Slide 29
• Octagravemer drsquohistones (core nucleosomal)
• Slide 31
• Slide 32
• H3 i H4 interaccionen via histone fold formant un heterodiacutemer
• H2A i H2B interaccionen via histone fold formant un heterodiacutemer
• 1 INTERACCIONS HIDROFOgraveBIQUES
• Slide 36
• 3 ALTRES INTERACCIONS SECUNDAgraveRIES
• Per quegrave es formen aquests heterodiacutemers i no uns altres o homodiacutemers
• Slide 39
• Tetragravemer H3-H4H3rsquo-H4rsquo
• Slide 41
• 1 Ponts H entre H3-H3rsquo
• 2 Interaccions hidrofogravebiques entre H3-H3rsquo
• Slide 44
• Slide 45
• Tetragravemer-diacutemer interaccions H4-H2B
• Cluster hidrofogravebic
• Diacutemer-diacutemer interaccions H2A-H2BH2Arsquo
• Slide 49
• INTERACCIOacute AMB IONS
• INTERACCIONS HISTONA-DNA
• Slide 52
• IMPORTAgraveNCIA DE LrsquoAIGUA
• INTERACCIOacute PER PONTS DrsquoH
• Slide 55
• Slide 56
• Slide 57
• Slide 58
• Interaccioacute diacutemer H2AH2B -DNA
• Slide 60
• Slide 61
• Slide 62
• Slide 63
• Slide 64
• Interaccioacute H2B-DNA
• Slide 66
• Slide 67
• Interaccioacute diacutemer H3H4-DNA
• Slide 69
• Slide 70
• Slide 71
• Slide 72
• Slide 73
• Slide 74
• Slide 75
• Slide 76
• Slide 77
• Slide 78
• Slide 79
• Interaccioacute H3-DNA
• Slide 81
• Interaccioacute H4-DNA
• Slide 83
• Slide 84
• Slide 85
• Slide 86
• Slide 87
• Interaccioacute H2A-DNA
• Slide 89
• EVOLUCIOacute DE LES HISTONES
• SUPERPOSICIOacute
• Slide 92
• Slide 93
• Slide 94
• SUPERPOSICIOacute DE LES HISTONES
• Slide 96
• NUCLEOSOMA PROCARIOTA
• ALINIAMENT ESTRUCTURAL
• BIBLIOGRAFIA
• Slide 100
• Slide 102
• Slide 103
• Slide 104
• Slide 105
• Slide 106
• Slide 107
• Slide 108
• Slide 109
• FI DE LA PRESENTACIOacute

Interaccioacute entre CH3 de LEU65 H3 i CH3 de T

Distagravencia 414Aring

Tipus hidrofogravebica

414 Aring

Lisina 77 (H4) interaccioacute amb el grup fosfat a una distagravencia de 433Aring

H3-H4DNA

H2A-H2BDNA

Lisina 74 (H2A) tambeacute hauria drsquointeraccionar

Distagravencia 714Aring

No srsquoestableix una interaccioacute aparent

Problema de la literatura O problema de la cristalografia

Hipogravetesi

bull Estudiat en un temps diferent la distagravencia entre la LISINA i el GRUP FOSFAT del DNA permetria la interaccioacute electrostagravetica

Premisa

bull El nucleosoma eacutes un sistema en moviment

bull La cristalografia no ens permet considerar-lo com a tal (ldquofoto estagraveticardquo)

PDB 1P3I Crystallographic Studies Of Nucleosome Core Particles Containing Histone Sin Mutant (resolucioacute 230Aring)

PDB 1P3I

COOH

H3N+ C H

CH2

CH2

CH2

NH3+

Distagravencia 353AringTipus interaccioacute electrostagravetica

R

grup NH3+ Lys1075 grup fosfat adenina 133

Hipogravetesi

bull Estudiat en un temps diferent la distagravencia entre la LISINA i el GRUP FOSFAT del DNA permetria la interaccioacute electrostagravetica

Premisa

bull El nucleosoma eacutes un sistema en moviment

bull La cristalmiddotlografia no ens permet considerar-lo com a tal (ldquofoto estagraveticardquo)

CONCLUSIOacute AL TROBAR UN SEGON PDB A ON SIacute QUE ES MANTEacute LA INTERACCIOacute CONCLUIumlM QUE EacuteS IMPORTANT TAL I COM HAVIacuteEM TROBAT TOT I QUE EN EL NOSTRE MODEL NO HO PUGUEM OBSERVAR

Interaccioacute H3-DNA

Interaccioacute H4-DNA

SHL ndash15

SHL +15

233 Aring

271 Aring

508 Aring

6831 Aring

SHL ndash15

SHL +15

R63 H3 O1P T17J

D24 H4 O1P A-13J

R63 H3

O1P C-14J

D24 H4

O1P T18I

SHL ndash15 SHL +15

Interaccioacute H2B-DNA

Interaccioacute H2A-DNA

Cua C-terminal de H2A

No interaccioacute amb DNA del nucleosoma

Interaccioacute amb H1

Interaccioacute cua N-terminal H2A amb el nucleosoma

Interaccions electroestagravetiques

LYS i ARG amb OP DNA

EVOLUCIOacute DE LES HISTONES

SUPERPOSICIOacuteSTAMP

ClustalW HMMER

STAMP STAMP

LOW SCORES

Alineament STAMP (H4 H2A H2B)

Alinear H3 manualment

STAMP

SUPERPOSICIOacute DE LES HISTONES

H2A At

H2A Dm

H2A Ce

H2A HsH2A Xl

H4 HsH4 Ce

H4 Dm

H4 AtH4 Xl

Mfervidus1

Mfervidus2

H3 CeH3 Hs

H3 XlH3 Dm

H2B At

H2B Hs

H2B Xl

H2B CeH2B Dm

H1 At

H1 CeH1 Dm

H1 Hs

H1 Xl

H5 Ggallus

NUCLEOSOMA PROCARIOTA

bull Mateixa funcioacute a eucariotes i procariotes resoldre el problema de lrsquoempaquetament del DNA

bull Nucleosoma arquea tetragravemer + ~80pb DNAbull 2 tipus drsquohistona amb sequumlegravencia i estructura

conservada bull Formen diacutemers perograve no especiacutefics homo i

heterodiacutemers

bull Histones arquees meacutes petites (nomeacutes histone fold)

CLUSTAL W(160) multiple sequence alignment

1A7W --------------------------MELPIAPIGRIIKDAGAERVSDDARI-TLAKILE 1HTA -------------------------MGELPIAPIGRIIKNAGAERVSDDARI-ALAKVLE 1kx5B SGRGKGGKGLGKGGAKRHRKVLRDNIQGITKPAIRRLARRGGVKRISGLIYEETRGVLKV 1A7W EMGRDIASEAIKLARHAGRKTIKAEDIELAVRRFK---------- 1HTA EMGEEIASEAVKLAKHAGRKTIKAEDIELARKMF-----------1kx5B FLENVIRDAVTYTEHA-KRKT--VTAMDVVYALKRQGRTLYGFGG

No Domain1 Domain2 Sc RMS Len1 Len2 Align NFit Eq Secs I S P(m)

Pair 1 1A7W 1HTA 934 059 68 68 67 67 66 0 8485 10000 736e-46 Pair 2 1A7W 1kx5B 567 152 68 102 68 67 65 0 2462 10000 000037

Pair 3 1HTA 1kx5B 574 131 68 102 68 65 64 0 2969 10000 761e-06

ALINIAMENT ESTRUCTURAL

BIBLIOGRAFIALlibresbull Wolfe A Chromatin (Structure amp Function) Academic Press 2a edicioacute (1995)bull Calladine Understanding DNA Acdameic Pressbull Sinden DNA Structure and Function Academic PressArticlesbull Curt A Davey et al Solvent mediated interactions in the structura of the

nucleosome core particle at 19 Aring resolution J Mol Biol 319 p1097-1113 (2002)

bull Luger et al Crystal structure of the nucleosome core particle at 28 Aring resolution Nature 389 p251-260 (1997)

bull Flaus A Et al Mechanisms for nucleosome mobilisation Biopolymers 68 p463-578 (2003)

bull Richmond T et al The structure of DNA in the nucleosome core Nature 423 p145-150 (2003)

bull Protacio RU et al Effects of Histone Tail Domains on the Rate of Transcriptional Elongation throught a Nucleosome Mol Cell Biol Vol 20 n 23 p8866-8878

Websbull httpwwwciencianetVerArticuloHistonaidArticulo=dsfjuhh7hqjeub9z1f58vkbull httpwwwbiosciohio-stateedu~microbioArchaealhistonesbull httpwwwweb-bookscomMoBioFreeCh3D1htmbull httpwwwbmbpsueducoursesbmb4004_9_active_cromatinpd

Bases de dadesbull SCOPbull PDBbull National Human Genome Research Institute (Histone Sequence Database)

Programesbull STAMPbull ClustalWbull HMMERbull Rasmol

1 Sobre lrsquoestructura del nucleosoma digues quines afirmacions soacuten certes

1) Serveix per resoldre el problema de compactacioacute del DNA

2) Les regions exograveniques del DNA acostumen a estar a les zones linker per aixiacute estar meacutes accesibles als factors de transcripcioacute

3) Les histones srsquouneixen al DNA de forma sequumlegravencia no-depenent

4) Eacutes un sistema molt poc dinagravemic per permetre lrsquoestabilitat dels cromosomas metafagravesics

a 123

b 24

c 13

d 4

e 1234

2 Sobre els components del nucleosoma sabem que

a) Les histones del core estan molt ben conservades mentre que la H1 no

b) El DNA srsquoenrotlla formant 176 voltes al voltant de les histones del nucli que correspon a uns 146pb

c) Les dues anteriors

d) LrsquoH1 estabilitza el nucleosoma i organitza el DNA linker

e) Totes les anteriors

3 Sobre les histones digues quina opcioacute eacutes falsa

a) Soacuten proteiumlnes globulars bagravesiques molt riques en Arg i Lys

b) Les histones desacetilades tenen molt baixa afinitat pel DNA i premetran la transcripcioacute gegravenica

c) Trobem dos tipus drsquohistones totes de baix per molecular

d) Apareixen en lrsquoSCOP com a all alpha protein amb dominis histone fold

e) Srsquoorganitzen en un octagravemer format per un tetragravemer 2(H3-H4) i dos diacutemers (H2A-H2B)

4 En relacioacute a les interaccions entre les histones i el DNA digues quinaes de les seguumlents afirmacions eacutessoacuten falsaes

1) La interaccioacute entre les histones i el DNA es sequumlegravencia depenent

2) Les treonines interaccionen mitjanccedilant ponts drsquohidrogen realitzats amb el grup alcohol de la cadena lateral

3) Les interaccions srsquoestableixen principalment entre residus bagravesics de la hegravelix C-terminal el loop L1 i el loop L2 de les histones i els fosfats del DNA

4) Les interaccions srsquoestableixen principalment entre residus bagravesics de la hegravelix N-terminal el loop L1 i el loop L2 de les histones i els fosfats del DNA

a 1 2 i 3

b 1 i 3

c 2 i 4

d 4

e 1 2 3 i 4

5 En lrsquoestabliment de les interaccions Histona-DNA digues quina de les seguumlents afirmacions eacutes CERTA en relacioacute amb el paper de lrsquoaigua

a Lrsquoaigua facilita les interaccions entre les proteiumlnes i el DNA permetent la interaccioacute per ponts drsquohidrogen entre residus de les histones i del DNA quan aquests estan massa allunyats o mal orientats

b Lrsquoestabliment de ponts drsquohidrogen indirectes suposen una disminucioacute de la estabilitat del sistema

c Les molegravecules dlsquoaigua srsquoordenen al voltant del DNA deixant el core del nucleosoma sense solvatar

d 1 i 2 soacuten certes

e Cap de les anteriors eacutes certa

6 Senyala lales afirmacions INCORRECTAES sobre el nucleosoma

a Les histones core i la histona linker comparteixen un mateix domini estructural anomenat histone fold b El tetragravemer central del nucleosoma estagrave format per 2 histones H3 i 2 histones H4

c El domini histone fold estagrave format per 3 hegravelix alfa i 2 loops (L1 i L2)

d Els monogravemers drsquohistona es capiculen per formar els diacutemers gragravecies a interaccions hidrofogravebiques entre les hegravelix alfa i entre els loops de les histones e Les afirmacions a i d soacuten falses

7 Senyala les afirmacions CORRECTES sobre el nucleosoma

1) La sequumlegravencia drsquoaminoagravecids del domini histone fold de les histones H2A H2B H3 i H4 estagrave menys conservada que la seva estructura i plegament

2) El nucleosoma procariota estagrave format per 2 homo o heterodiacutemers i resol el problema de lrsquoempaquetament del DNA

3) Lrsquoorientacioacute de les cadenes laterals dels aminoagravecids de les histones eacutes variable segons la presegravencia o absegravencia del DNA

4) Les histones H1 soacuten les meacutes conservades evolutivament mentre que les H3 soacuten les que ho estan menys

a) 123 b) 13c) 24 d) 4

e) 1234

8 Tria la resposta correcte

1) Les histones presenten alta homologia de sequumlegravencia i per tant destructura

2) Les interaccions directes per formar el tetragravemer sestableixen entre lH3 dun diacutemer H3-H4 i lH3 de lalatre diacutemer H3-H4lsquo

3) Els dos diacutemers H2AH2B no interaccionen entre ells per formar loctagravemer

4) Els cations divalents juguen un paper fonamental ja que se situen a la regioacute C-terminal de les hegravelix alfa estabilitzant-les

a) 1 i 3 b) 2 i 4 c) 12 i 3 d)123 i 4 e)4

PREGUNTES DrsquoASSAIG NUCLEOSOMA

1- Senyala quina importancia teacute lrsquoaigua en el nucleosoma

En el nucleosoma lrsquoaigua es disposa al voltant del DNA i en lrsquoespai entre que hi ha entre el core drsquohistones i el DNA

En el nucleosoma lrsquoaigua juga un paper fonamental en lrsquoestabliment de les interaccions Histona-DNA ja que permet la interaccionar mitjanccedilant ponts drsquohidrogen de residus que es troben massa allunyats (distagravencia gt 28 Å) o que es troben mal orientats (els ponts drsquohidrogen nomeacutes es donen quan els residus estan disposats en linia recta en lrsquoespai admetent variacions de +- 35ordm) Lrsquoefecte principal que faragrave aixograve eacutes que permetragrave que la interaccioacute entre les histones i el DNA sigui sequumlegravencia independent (tot i que aixograve tambeacute es veu afavorit per altres coses) ja que permetragrave que aquesta no depengui dels residus concrets que hi hagi al DNA ni de la seva disposicioacute perquegrave podrem establir interaccions mitjanccedilant una o meacutes molegravecules drsquoaigua per tal drsquointeraccionar amb el DNA

2 Indica quina eacutes lrsquoestructura drsquoun octagravemer i digues quines proteiumlnes interaccionen entre elles per formar-lo

Lrsquooctagravemer estagrave format per dues cogravepies de cada una de les 4 histones core Es formen 2 heterodiacutemers H2A-H2B i dos heterodiacutemers H3-H4 gragravecies a interaccions hidrofogravebiques entre les hegravelix α2 i ponts H entre aa dels loops Les histones dels diacutemers interaccionen de manera capiculadaEls dos diacutemers H3-H4 srsquouneixen fortament als turns centrals del DNA formant el tetragravemer central Els altres dos diacutemers H2A-H2B interaccionen amb el tetragravemer per formar lrsquooctagravemer drsquohistones del nucleosoma El tetragravemer estagrave format per la unioacute dels 2 diacutemers H3-H4 formant una estructura del tipus 4-hegravelix-bundle Les uacuteniques histones que interaccionen directament soacuten H3-H3rsquo (les H4 queden als extrems del tetragravemer) Les interaccions que srsquoestableixen soacuten ponts H i interaccions hidrofogravebiquesLrsquooctagravemer es forma per la unioacute dels dos diacutemers H2A-H2B al tetragravemer Interaccioacute directa entre H4 i H2B mitjanccedilant ponts H i un cluster hidrofogravebic (aquest estagrave format per 3 Tyr que no interaccionen a traveacutes dels seus oxiacutegens sinoacute dels anells) Tambeacute es forma una estructura del tipus 4-hegravelix-bundleA meacutes tambeacute srsquoestableixen interaccions entre els dos diacutemers H2A-H2B

FI DE LA PRESENTACIOacutersquo

• Slide 1
• Slide 2
• CARACTERIacuteSTIQUES DEL NUCLEOSOMA
• El DNA al nucleosoma
• LOCALITZACIOacute DEL NUCLEOSOMA
• ESTRUCTURA DEL NUCLEOSOMA
• Slide 7
• Slide 8
• DINAgraveMICA DEL NUCLEOSOMA
• Slide 10
• Slide 11
• HISTONES
• CLASSIFICACIOacute SCOP
• TIPUS DrsquoHISTONES
• HISTONE FOLD
• 1KX5
• DOMINI HISTONE FOLD
• Slide 18
• Slide 19
• Slide 20
• Slide 21
• Slide 22
• Slide 23
• Slide 24
• INTERACCIONS AL NUCLEOSOMA
• TIPUS DrsquoINTERACCIONS
• TIPUS DrsquoINTERACCIONS
• INTERACCIONS HISTONA-HISTONA
• Slide 29
• Octagravemer drsquohistones (core nucleosomal)
• Slide 31
• Slide 32
• H3 i H4 interaccionen via histone fold formant un heterodiacutemer
• H2A i H2B interaccionen via histone fold formant un heterodiacutemer
• 1 INTERACCIONS HIDROFOgraveBIQUES
• Slide 36
• 3 ALTRES INTERACCIONS SECUNDAgraveRIES
• Per quegrave es formen aquests heterodiacutemers i no uns altres o homodiacutemers
• Slide 39
• Tetragravemer H3-H4H3rsquo-H4rsquo
• Slide 41
• 1 Ponts H entre H3-H3rsquo
• 2 Interaccions hidrofogravebiques entre H3-H3rsquo
• Slide 44
• Slide 45
• Tetragravemer-diacutemer interaccions H4-H2B
• Cluster hidrofogravebic
• Diacutemer-diacutemer interaccions H2A-H2BH2Arsquo
• Slide 49
• INTERACCIOacute AMB IONS
• INTERACCIONS HISTONA-DNA
• Slide 52
• IMPORTAgraveNCIA DE LrsquoAIGUA
• INTERACCIOacute PER PONTS DrsquoH
• Slide 55
• Slide 56
• Slide 57
• Slide 58
• Interaccioacute diacutemer H2AH2B -DNA
• Slide 60
• Slide 61
• Slide 62
• Slide 63
• Slide 64
• Interaccioacute H2B-DNA
• Slide 66
• Slide 67
• Interaccioacute diacutemer H3H4-DNA
• Slide 69
• Slide 70
• Slide 71
• Slide 72
• Slide 73
• Slide 74
• Slide 75
• Slide 76
• Slide 77
• Slide 78
• Slide 79
• Interaccioacute H3-DNA
• Slide 81
• Interaccioacute H4-DNA
• Slide 83
• Slide 84
• Slide 85
• Slide 86
• Slide 87
• Interaccioacute H2A-DNA
• Slide 89
• EVOLUCIOacute DE LES HISTONES
• SUPERPOSICIOacute
• Slide 92
• Slide 93
• Slide 94
• SUPERPOSICIOacute DE LES HISTONES
• Slide 96
• NUCLEOSOMA PROCARIOTA
• ALINIAMENT ESTRUCTURAL
• BIBLIOGRAFIA
• Slide 100
• Slide 102
• Slide 103
• Slide 104
• Slide 105
• Slide 106
• Slide 107
• Slide 108
• Slide 109
• FI DE LA PRESENTACIOacute

Lisina 77 (H4) interaccioacute amb el grup fosfat a una distagravencia de 433Aring

H3-H4DNA

H2A-H2BDNA

Lisina 74 (H2A) tambeacute hauria drsquointeraccionar

Distagravencia 714Aring

No srsquoestableix una interaccioacute aparent

Problema de la literatura O problema de la cristalografia

Hipogravetesi

bull Estudiat en un temps diferent la distagravencia entre la LISINA i el GRUP FOSFAT del DNA permetria la interaccioacute electrostagravetica

Premisa

bull El nucleosoma eacutes un sistema en moviment

bull La cristalografia no ens permet considerar-lo com a tal (ldquofoto estagraveticardquo)

PDB 1P3I Crystallographic Studies Of Nucleosome Core Particles Containing Histone Sin Mutant (resolucioacute 230Aring)

PDB 1P3I

COOH

H3N+ C H

CH2

CH2

CH2

NH3+

Distagravencia 353AringTipus interaccioacute electrostagravetica

R

grup NH3+ Lys1075 grup fosfat adenina 133

Hipogravetesi

bull Estudiat en un temps diferent la distagravencia entre la LISINA i el GRUP FOSFAT del DNA permetria la interaccioacute electrostagravetica

Premisa

bull El nucleosoma eacutes un sistema en moviment

bull La cristalmiddotlografia no ens permet considerar-lo com a tal (ldquofoto estagraveticardquo)

CONCLUSIOacute AL TROBAR UN SEGON PDB A ON SIacute QUE ES MANTEacute LA INTERACCIOacute CONCLUIumlM QUE EacuteS IMPORTANT TAL I COM HAVIacuteEM TROBAT TOT I QUE EN EL NOSTRE MODEL NO HO PUGUEM OBSERVAR

Interaccioacute H3-DNA

Interaccioacute H4-DNA

SHL ndash15

SHL +15

233 Aring

271 Aring

508 Aring

6831 Aring

SHL ndash15

SHL +15

R63 H3 O1P T17J

D24 H4 O1P A-13J

R63 H3

O1P C-14J

D24 H4

O1P T18I

SHL ndash15 SHL +15

Interaccioacute H2B-DNA

Interaccioacute H2A-DNA

Cua C-terminal de H2A

No interaccioacute amb DNA del nucleosoma

Interaccioacute amb H1

Interaccioacute cua N-terminal H2A amb el nucleosoma

Interaccions electroestagravetiques

LYS i ARG amb OP DNA

EVOLUCIOacute DE LES HISTONES

SUPERPOSICIOacuteSTAMP

ClustalW HMMER

STAMP STAMP

LOW SCORES

Alineament STAMP (H4 H2A H2B)

Alinear H3 manualment

STAMP

SUPERPOSICIOacute DE LES HISTONES

H2A At

H2A Dm

H2A Ce

H2A HsH2A Xl

H4 HsH4 Ce

H4 Dm

H4 AtH4 Xl

Mfervidus1

Mfervidus2

H3 CeH3 Hs

H3 XlH3 Dm

H2B At

H2B Hs

H2B Xl

H2B CeH2B Dm

H1 At

H1 CeH1 Dm

H1 Hs

H1 Xl

H5 Ggallus

NUCLEOSOMA PROCARIOTA

bull Mateixa funcioacute a eucariotes i procariotes resoldre el problema de lrsquoempaquetament del DNA

bull Nucleosoma arquea tetragravemer + ~80pb DNAbull 2 tipus drsquohistona amb sequumlegravencia i estructura

conservada bull Formen diacutemers perograve no especiacutefics homo i

heterodiacutemers

bull Histones arquees meacutes petites (nomeacutes histone fold)

CLUSTAL W(160) multiple sequence alignment

1A7W --------------------------MELPIAPIGRIIKDAGAERVSDDARI-TLAKILE 1HTA -------------------------MGELPIAPIGRIIKNAGAERVSDDARI-ALAKVLE 1kx5B SGRGKGGKGLGKGGAKRHRKVLRDNIQGITKPAIRRLARRGGVKRISGLIYEETRGVLKV 1A7W EMGRDIASEAIKLARHAGRKTIKAEDIELAVRRFK---------- 1HTA EMGEEIASEAVKLAKHAGRKTIKAEDIELARKMF-----------1kx5B FLENVIRDAVTYTEHA-KRKT--VTAMDVVYALKRQGRTLYGFGG

No Domain1 Domain2 Sc RMS Len1 Len2 Align NFit Eq Secs I S P(m)

Pair 1 1A7W 1HTA 934 059 68 68 67 67 66 0 8485 10000 736e-46 Pair 2 1A7W 1kx5B 567 152 68 102 68 67 65 0 2462 10000 000037

Pair 3 1HTA 1kx5B 574 131 68 102 68 65 64 0 2969 10000 761e-06

ALINIAMENT ESTRUCTURAL

BIBLIOGRAFIALlibresbull Wolfe A Chromatin (Structure amp Function) Academic Press 2a edicioacute (1995)bull Calladine Understanding DNA Acdameic Pressbull Sinden DNA Structure and Function Academic PressArticlesbull Curt A Davey et al Solvent mediated interactions in the structura of the

nucleosome core particle at 19 Aring resolution J Mol Biol 319 p1097-1113 (2002)

bull Luger et al Crystal structure of the nucleosome core particle at 28 Aring resolution Nature 389 p251-260 (1997)

bull Flaus A Et al Mechanisms for nucleosome mobilisation Biopolymers 68 p463-578 (2003)

bull Richmond T et al The structure of DNA in the nucleosome core Nature 423 p145-150 (2003)

bull Protacio RU et al Effects of Histone Tail Domains on the Rate of Transcriptional Elongation throught a Nucleosome Mol Cell Biol Vol 20 n 23 p8866-8878

Websbull httpwwwciencianetVerArticuloHistonaidArticulo=dsfjuhh7hqjeub9z1f58vkbull httpwwwbiosciohio-stateedu~microbioArchaealhistonesbull httpwwwweb-bookscomMoBioFreeCh3D1htmbull httpwwwbmbpsueducoursesbmb4004_9_active_cromatinpd

Bases de dadesbull SCOPbull PDBbull National Human Genome Research Institute (Histone Sequence Database)

Programesbull STAMPbull ClustalWbull HMMERbull Rasmol

1 Sobre lrsquoestructura del nucleosoma digues quines afirmacions soacuten certes

1) Serveix per resoldre el problema de compactacioacute del DNA

2) Les regions exograveniques del DNA acostumen a estar a les zones linker per aixiacute estar meacutes accesibles als factors de transcripcioacute

3) Les histones srsquouneixen al DNA de forma sequumlegravencia no-depenent

4) Eacutes un sistema molt poc dinagravemic per permetre lrsquoestabilitat dels cromosomas metafagravesics

a 123

b 24

c 13

d 4

e 1234

2 Sobre els components del nucleosoma sabem que

a) Les histones del core estan molt ben conservades mentre que la H1 no

b) El DNA srsquoenrotlla formant 176 voltes al voltant de les histones del nucli que correspon a uns 146pb

c) Les dues anteriors

d) LrsquoH1 estabilitza el nucleosoma i organitza el DNA linker

e) Totes les anteriors

3 Sobre les histones digues quina opcioacute eacutes falsa

a) Soacuten proteiumlnes globulars bagravesiques molt riques en Arg i Lys

b) Les histones desacetilades tenen molt baixa afinitat pel DNA i premetran la transcripcioacute gegravenica

c) Trobem dos tipus drsquohistones totes de baix per molecular

d) Apareixen en lrsquoSCOP com a all alpha protein amb dominis histone fold

e) Srsquoorganitzen en un octagravemer format per un tetragravemer 2(H3-H4) i dos diacutemers (H2A-H2B)

4 En relacioacute a les interaccions entre les histones i el DNA digues quinaes de les seguumlents afirmacions eacutessoacuten falsaes

1) La interaccioacute entre les histones i el DNA es sequumlegravencia depenent

2) Les treonines interaccionen mitjanccedilant ponts drsquohidrogen realitzats amb el grup alcohol de la cadena lateral

3) Les interaccions srsquoestableixen principalment entre residus bagravesics de la hegravelix C-terminal el loop L1 i el loop L2 de les histones i els fosfats del DNA

4) Les interaccions srsquoestableixen principalment entre residus bagravesics de la hegravelix N-terminal el loop L1 i el loop L2 de les histones i els fosfats del DNA

a 1 2 i 3

b 1 i 3

c 2 i 4

d 4

e 1 2 3 i 4

5 En lrsquoestabliment de les interaccions Histona-DNA digues quina de les seguumlents afirmacions eacutes CERTA en relacioacute amb el paper de lrsquoaigua

a Lrsquoaigua facilita les interaccions entre les proteiumlnes i el DNA permetent la interaccioacute per ponts drsquohidrogen entre residus de les histones i del DNA quan aquests estan massa allunyats o mal orientats

b Lrsquoestabliment de ponts drsquohidrogen indirectes suposen una disminucioacute de la estabilitat del sistema

c Les molegravecules dlsquoaigua srsquoordenen al voltant del DNA deixant el core del nucleosoma sense solvatar

d 1 i 2 soacuten certes

e Cap de les anteriors eacutes certa

6 Senyala lales afirmacions INCORRECTAES sobre el nucleosoma

a Les histones core i la histona linker comparteixen un mateix domini estructural anomenat histone fold b El tetragravemer central del nucleosoma estagrave format per 2 histones H3 i 2 histones H4

c El domini histone fold estagrave format per 3 hegravelix alfa i 2 loops (L1 i L2)

d Els monogravemers drsquohistona es capiculen per formar els diacutemers gragravecies a interaccions hidrofogravebiques entre les hegravelix alfa i entre els loops de les histones e Les afirmacions a i d soacuten falses

7 Senyala les afirmacions CORRECTES sobre el nucleosoma

1) La sequumlegravencia drsquoaminoagravecids del domini histone fold de les histones H2A H2B H3 i H4 estagrave menys conservada que la seva estructura i plegament

2) El nucleosoma procariota estagrave format per 2 homo o heterodiacutemers i resol el problema de lrsquoempaquetament del DNA

3) Lrsquoorientacioacute de les cadenes laterals dels aminoagravecids de les histones eacutes variable segons la presegravencia o absegravencia del DNA

4) Les histones H1 soacuten les meacutes conservades evolutivament mentre que les H3 soacuten les que ho estan menys

a) 123 b) 13c) 24 d) 4

e) 1234

8 Tria la resposta correcte

1) Les histones presenten alta homologia de sequumlegravencia i per tant destructura

2) Les interaccions directes per formar el tetragravemer sestableixen entre lH3 dun diacutemer H3-H4 i lH3 de lalatre diacutemer H3-H4lsquo

3) Els dos diacutemers H2AH2B no interaccionen entre ells per formar loctagravemer

4) Els cations divalents juguen un paper fonamental ja que se situen a la regioacute C-terminal de les hegravelix alfa estabilitzant-les

a) 1 i 3 b) 2 i 4 c) 12 i 3 d)123 i 4 e)4

PREGUNTES DrsquoASSAIG NUCLEOSOMA

1- Senyala quina importancia teacute lrsquoaigua en el nucleosoma

En el nucleosoma lrsquoaigua es disposa al voltant del DNA i en lrsquoespai entre que hi ha entre el core drsquohistones i el DNA

En el nucleosoma lrsquoaigua juga un paper fonamental en lrsquoestabliment de les interaccions Histona-DNA ja que permet la interaccionar mitjanccedilant ponts drsquohidrogen de residus que es troben massa allunyats (distagravencia gt 28 Å) o que es troben mal orientats (els ponts drsquohidrogen nomeacutes es donen quan els residus estan disposats en linia recta en lrsquoespai admetent variacions de +- 35ordm) Lrsquoefecte principal que faragrave aixograve eacutes que permetragrave que la interaccioacute entre les histones i el DNA sigui sequumlegravencia independent (tot i que aixograve tambeacute es veu afavorit per altres coses) ja que permetragrave que aquesta no depengui dels residus concrets que hi hagi al DNA ni de la seva disposicioacute perquegrave podrem establir interaccions mitjanccedilant una o meacutes molegravecules drsquoaigua per tal drsquointeraccionar amb el DNA

2 Indica quina eacutes lrsquoestructura drsquoun octagravemer i digues quines proteiumlnes interaccionen entre elles per formar-lo

Lrsquooctagravemer estagrave format per dues cogravepies de cada una de les 4 histones core Es formen 2 heterodiacutemers H2A-H2B i dos heterodiacutemers H3-H4 gragravecies a interaccions hidrofogravebiques entre les hegravelix α2 i ponts H entre aa dels loops Les histones dels diacutemers interaccionen de manera capiculadaEls dos diacutemers H3-H4 srsquouneixen fortament als turns centrals del DNA formant el tetragravemer central Els altres dos diacutemers H2A-H2B interaccionen amb el tetragravemer per formar lrsquooctagravemer drsquohistones del nucleosoma El tetragravemer estagrave format per la unioacute dels 2 diacutemers H3-H4 formant una estructura del tipus 4-hegravelix-bundle Les uacuteniques histones que interaccionen directament soacuten H3-H3rsquo (les H4 queden als extrems del tetragravemer) Les interaccions que srsquoestableixen soacuten ponts H i interaccions hidrofogravebiquesLrsquooctagravemer es forma per la unioacute dels dos diacutemers H2A-H2B al tetragravemer Interaccioacute directa entre H4 i H2B mitjanccedilant ponts H i un cluster hidrofogravebic (aquest estagrave format per 3 Tyr que no interaccionen a traveacutes dels seus oxiacutegens sinoacute dels anells) Tambeacute es forma una estructura del tipus 4-hegravelix-bundleA meacutes tambeacute srsquoestableixen interaccions entre els dos diacutemers H2A-H2B

FI DE LA PRESENTACIOacutersquo

• Slide 1
• Slide 2
• CARACTERIacuteSTIQUES DEL NUCLEOSOMA
• El DNA al nucleosoma
• LOCALITZACIOacute DEL NUCLEOSOMA
• ESTRUCTURA DEL NUCLEOSOMA
• Slide 7
• Slide 8
• DINAgraveMICA DEL NUCLEOSOMA
• Slide 10
• Slide 11
• HISTONES
• CLASSIFICACIOacute SCOP
• TIPUS DrsquoHISTONES
• HISTONE FOLD
• 1KX5
• DOMINI HISTONE FOLD
• Slide 18
• Slide 19
• Slide 20
• Slide 21
• Slide 22
• Slide 23
• Slide 24
• INTERACCIONS AL NUCLEOSOMA
• TIPUS DrsquoINTERACCIONS
• TIPUS DrsquoINTERACCIONS
• INTERACCIONS HISTONA-HISTONA
• Slide 29
• Octagravemer drsquohistones (core nucleosomal)
• Slide 31
• Slide 32
• H3 i H4 interaccionen via histone fold formant un heterodiacutemer
• H2A i H2B interaccionen via histone fold formant un heterodiacutemer
• 1 INTERACCIONS HIDROFOgraveBIQUES
• Slide 36
• 3 ALTRES INTERACCIONS SECUNDAgraveRIES
• Per quegrave es formen aquests heterodiacutemers i no uns altres o homodiacutemers
• Slide 39
• Tetragravemer H3-H4H3rsquo-H4rsquo
• Slide 41
• 1 Ponts H entre H3-H3rsquo
• 2 Interaccions hidrofogravebiques entre H3-H3rsquo
• Slide 44
• Slide 45
• Tetragravemer-diacutemer interaccions H4-H2B
• Cluster hidrofogravebic
• Diacutemer-diacutemer interaccions H2A-H2BH2Arsquo
• Slide 49
• INTERACCIOacute AMB IONS
• INTERACCIONS HISTONA-DNA
• Slide 52
• IMPORTAgraveNCIA DE LrsquoAIGUA
• INTERACCIOacute PER PONTS DrsquoH
• Slide 55
• Slide 56
• Slide 57
• Slide 58
• Interaccioacute diacutemer H2AH2B -DNA
• Slide 60
• Slide 61
• Slide 62
• Slide 63
• Slide 64
• Interaccioacute H2B-DNA
• Slide 66
• Slide 67
• Interaccioacute diacutemer H3H4-DNA
• Slide 69
• Slide 70
• Slide 71
• Slide 72
• Slide 73
• Slide 74
• Slide 75
• Slide 76
• Slide 77
• Slide 78
• Slide 79
• Interaccioacute H3-DNA
• Slide 81
• Interaccioacute H4-DNA
• Slide 83
• Slide 84
• Slide 85
• Slide 86
• Slide 87
• Interaccioacute H2A-DNA
• Slide 89
• EVOLUCIOacute DE LES HISTONES
• SUPERPOSICIOacute
• Slide 92
• Slide 93
• Slide 94
• SUPERPOSICIOacute DE LES HISTONES
• Slide 96
• NUCLEOSOMA PROCARIOTA
• ALINIAMENT ESTRUCTURAL
• BIBLIOGRAFIA
• Slide 100
• Slide 102
• Slide 103
• Slide 104
• Slide 105
• Slide 106
• Slide 107
• Slide 108
• Slide 109
• FI DE LA PRESENTACIOacute

Distagravencia 714Aring

No srsquoestableix una interaccioacute aparent

Problema de la literatura O problema de la cristalografia

Hipogravetesi

bull Estudiat en un temps diferent la distagravencia entre la LISINA i el GRUP FOSFAT del DNA permetria la interaccioacute electrostagravetica

Premisa

bull El nucleosoma eacutes un sistema en moviment

bull La cristalografia no ens permet considerar-lo com a tal (ldquofoto estagraveticardquo)

PDB 1P3I Crystallographic Studies Of Nucleosome Core Particles Containing Histone Sin Mutant (resolucioacute 230Aring)

PDB 1P3I

COOH

H3N+ C H

CH2

CH2

CH2

NH3+

Distagravencia 353AringTipus interaccioacute electrostagravetica

R

grup NH3+ Lys1075 grup fosfat adenina 133

Hipogravetesi

bull Estudiat en un temps diferent la distagravencia entre la LISINA i el GRUP FOSFAT del DNA permetria la interaccioacute electrostagravetica

Premisa

bull El nucleosoma eacutes un sistema en moviment

bull La cristalmiddotlografia no ens permet considerar-lo com a tal (ldquofoto estagraveticardquo)

CONCLUSIOacute AL TROBAR UN SEGON PDB A ON SIacute QUE ES MANTEacute LA INTERACCIOacute CONCLUIumlM QUE EacuteS IMPORTANT TAL I COM HAVIacuteEM TROBAT TOT I QUE EN EL NOSTRE MODEL NO HO PUGUEM OBSERVAR

Interaccioacute H3-DNA

Interaccioacute H4-DNA

SHL ndash15

SHL +15

233 Aring

271 Aring

508 Aring

6831 Aring

SHL ndash15

SHL +15

R63 H3 O1P T17J

D24 H4 O1P A-13J

R63 H3

O1P C-14J

D24 H4

O1P T18I

SHL ndash15 SHL +15

Interaccioacute H2B-DNA

Interaccioacute H2A-DNA

Cua C-terminal de H2A

No interaccioacute amb DNA del nucleosoma

Interaccioacute amb H1

Interaccioacute cua N-terminal H2A amb el nucleosoma

Interaccions electroestagravetiques

LYS i ARG amb OP DNA

EVOLUCIOacute DE LES HISTONES

SUPERPOSICIOacuteSTAMP

ClustalW HMMER

STAMP STAMP

LOW SCORES

Alineament STAMP (H4 H2A H2B)

Alinear H3 manualment

STAMP

SUPERPOSICIOacute DE LES HISTONES

H2A At

H2A Dm

H2A Ce

H2A HsH2A Xl

H4 HsH4 Ce

H4 Dm

H4 AtH4 Xl

Mfervidus1

Mfervidus2

H3 CeH3 Hs

H3 XlH3 Dm

H2B At

H2B Hs

H2B Xl

H2B CeH2B Dm

H1 At

H1 CeH1 Dm

H1 Hs

H1 Xl

H5 Ggallus

NUCLEOSOMA PROCARIOTA

bull Mateixa funcioacute a eucariotes i procariotes resoldre el problema de lrsquoempaquetament del DNA

bull Nucleosoma arquea tetragravemer + ~80pb DNAbull 2 tipus drsquohistona amb sequumlegravencia i estructura

conservada bull Formen diacutemers perograve no especiacutefics homo i

heterodiacutemers

bull Histones arquees meacutes petites (nomeacutes histone fold)

CLUSTAL W(160) multiple sequence alignment

1A7W --------------------------MELPIAPIGRIIKDAGAERVSDDARI-TLAKILE 1HTA -------------------------MGELPIAPIGRIIKNAGAERVSDDARI-ALAKVLE 1kx5B SGRGKGGKGLGKGGAKRHRKVLRDNIQGITKPAIRRLARRGGVKRISGLIYEETRGVLKV 1A7W EMGRDIASEAIKLARHAGRKTIKAEDIELAVRRFK---------- 1HTA EMGEEIASEAVKLAKHAGRKTIKAEDIELARKMF-----------1kx5B FLENVIRDAVTYTEHA-KRKT--VTAMDVVYALKRQGRTLYGFGG

No Domain1 Domain2 Sc RMS Len1 Len2 Align NFit Eq Secs I S P(m)

Pair 1 1A7W 1HTA 934 059 68 68 67 67 66 0 8485 10000 736e-46 Pair 2 1A7W 1kx5B 567 152 68 102 68 67 65 0 2462 10000 000037

Pair 3 1HTA 1kx5B 574 131 68 102 68 65 64 0 2969 10000 761e-06

ALINIAMENT ESTRUCTURAL

BIBLIOGRAFIALlibresbull Wolfe A Chromatin (Structure amp Function) Academic Press 2a edicioacute (1995)bull Calladine Understanding DNA Acdameic Pressbull Sinden DNA Structure and Function Academic PressArticlesbull Curt A Davey et al Solvent mediated interactions in the structura of the

nucleosome core particle at 19 Aring resolution J Mol Biol 319 p1097-1113 (2002)

bull Luger et al Crystal structure of the nucleosome core particle at 28 Aring resolution Nature 389 p251-260 (1997)

bull Flaus A Et al Mechanisms for nucleosome mobilisation Biopolymers 68 p463-578 (2003)

bull Richmond T et al The structure of DNA in the nucleosome core Nature 423 p145-150 (2003)

bull Protacio RU et al Effects of Histone Tail Domains on the Rate of Transcriptional Elongation throught a Nucleosome Mol Cell Biol Vol 20 n 23 p8866-8878

Websbull httpwwwciencianetVerArticuloHistonaidArticulo=dsfjuhh7hqjeub9z1f58vkbull httpwwwbiosciohio-stateedu~microbioArchaealhistonesbull httpwwwweb-bookscomMoBioFreeCh3D1htmbull httpwwwbmbpsueducoursesbmb4004_9_active_cromatinpd

Bases de dadesbull SCOPbull PDBbull National Human Genome Research Institute (Histone Sequence Database)

Programesbull STAMPbull ClustalWbull HMMERbull Rasmol

1 Sobre lrsquoestructura del nucleosoma digues quines afirmacions soacuten certes

1) Serveix per resoldre el problema de compactacioacute del DNA

2) Les regions exograveniques del DNA acostumen a estar a les zones linker per aixiacute estar meacutes accesibles als factors de transcripcioacute

3) Les histones srsquouneixen al DNA de forma sequumlegravencia no-depenent

4) Eacutes un sistema molt poc dinagravemic per permetre lrsquoestabilitat dels cromosomas metafagravesics

a 123

b 24

c 13

d 4

e 1234

2 Sobre els components del nucleosoma sabem que

a) Les histones del core estan molt ben conservades mentre que la H1 no

b) El DNA srsquoenrotlla formant 176 voltes al voltant de les histones del nucli que correspon a uns 146pb

c) Les dues anteriors

d) LrsquoH1 estabilitza el nucleosoma i organitza el DNA linker

e) Totes les anteriors

3 Sobre les histones digues quina opcioacute eacutes falsa

a) Soacuten proteiumlnes globulars bagravesiques molt riques en Arg i Lys

b) Les histones desacetilades tenen molt baixa afinitat pel DNA i premetran la transcripcioacute gegravenica

c) Trobem dos tipus drsquohistones totes de baix per molecular

d) Apareixen en lrsquoSCOP com a all alpha protein amb dominis histone fold

e) Srsquoorganitzen en un octagravemer format per un tetragravemer 2(H3-H4) i dos diacutemers (H2A-H2B)

4 En relacioacute a les interaccions entre les histones i el DNA digues quinaes de les seguumlents afirmacions eacutessoacuten falsaes

1) La interaccioacute entre les histones i el DNA es sequumlegravencia depenent

2) Les treonines interaccionen mitjanccedilant ponts drsquohidrogen realitzats amb el grup alcohol de la cadena lateral

3) Les interaccions srsquoestableixen principalment entre residus bagravesics de la hegravelix C-terminal el loop L1 i el loop L2 de les histones i els fosfats del DNA

4) Les interaccions srsquoestableixen principalment entre residus bagravesics de la hegravelix N-terminal el loop L1 i el loop L2 de les histones i els fosfats del DNA

a 1 2 i 3

b 1 i 3

c 2 i 4

d 4

e 1 2 3 i 4

5 En lrsquoestabliment de les interaccions Histona-DNA digues quina de les seguumlents afirmacions eacutes CERTA en relacioacute amb el paper de lrsquoaigua

a Lrsquoaigua facilita les interaccions entre les proteiumlnes i el DNA permetent la interaccioacute per ponts drsquohidrogen entre residus de les histones i del DNA quan aquests estan massa allunyats o mal orientats

b Lrsquoestabliment de ponts drsquohidrogen indirectes suposen una disminucioacute de la estabilitat del sistema

c Les molegravecules dlsquoaigua srsquoordenen al voltant del DNA deixant el core del nucleosoma sense solvatar

d 1 i 2 soacuten certes

e Cap de les anteriors eacutes certa

6 Senyala lales afirmacions INCORRECTAES sobre el nucleosoma

a Les histones core i la histona linker comparteixen un mateix domini estructural anomenat histone fold b El tetragravemer central del nucleosoma estagrave format per 2 histones H3 i 2 histones H4

c El domini histone fold estagrave format per 3 hegravelix alfa i 2 loops (L1 i L2)

d Els monogravemers drsquohistona es capiculen per formar els diacutemers gragravecies a interaccions hidrofogravebiques entre les hegravelix alfa i entre els loops de les histones e Les afirmacions a i d soacuten falses

7 Senyala les afirmacions CORRECTES sobre el nucleosoma

1) La sequumlegravencia drsquoaminoagravecids del domini histone fold de les histones H2A H2B H3 i H4 estagrave menys conservada que la seva estructura i plegament

2) El nucleosoma procariota estagrave format per 2 homo o heterodiacutemers i resol el problema de lrsquoempaquetament del DNA

3) Lrsquoorientacioacute de les cadenes laterals dels aminoagravecids de les histones eacutes variable segons la presegravencia o absegravencia del DNA

4) Les histones H1 soacuten les meacutes conservades evolutivament mentre que les H3 soacuten les que ho estan menys

a) 123 b) 13c) 24 d) 4

e) 1234

8 Tria la resposta correcte

1) Les histones presenten alta homologia de sequumlegravencia i per tant destructura

2) Les interaccions directes per formar el tetragravemer sestableixen entre lH3 dun diacutemer H3-H4 i lH3 de lalatre diacutemer H3-H4lsquo

3) Els dos diacutemers H2AH2B no interaccionen entre ells per formar loctagravemer

4) Els cations divalents juguen un paper fonamental ja que se situen a la regioacute C-terminal de les hegravelix alfa estabilitzant-les

a) 1 i 3 b) 2 i 4 c) 12 i 3 d)123 i 4 e)4

PREGUNTES DrsquoASSAIG NUCLEOSOMA

1- Senyala quina importancia teacute lrsquoaigua en el nucleosoma

En el nucleosoma lrsquoaigua es disposa al voltant del DNA i en lrsquoespai entre que hi ha entre el core drsquohistones i el DNA

En el nucleosoma lrsquoaigua juga un paper fonamental en lrsquoestabliment de les interaccions Histona-DNA ja que permet la interaccionar mitjanccedilant ponts drsquohidrogen de residus que es troben massa allunyats (distagravencia gt 28 Å) o que es troben mal orientats (els ponts drsquohidrogen nomeacutes es donen quan els residus estan disposats en linia recta en lrsquoespai admetent variacions de +- 35ordm) Lrsquoefecte principal que faragrave aixograve eacutes que permetragrave que la interaccioacute entre les histones i el DNA sigui sequumlegravencia independent (tot i que aixograve tambeacute es veu afavorit per altres coses) ja que permetragrave que aquesta no depengui dels residus concrets que hi hagi al DNA ni de la seva disposicioacute perquegrave podrem establir interaccions mitjanccedilant una o meacutes molegravecules drsquoaigua per tal drsquointeraccionar amb el DNA

2 Indica quina eacutes lrsquoestructura drsquoun octagravemer i digues quines proteiumlnes interaccionen entre elles per formar-lo

Lrsquooctagravemer estagrave format per dues cogravepies de cada una de les 4 histones core Es formen 2 heterodiacutemers H2A-H2B i dos heterodiacutemers H3-H4 gragravecies a interaccions hidrofogravebiques entre les hegravelix α2 i ponts H entre aa dels loops Les histones dels diacutemers interaccionen de manera capiculadaEls dos diacutemers H3-H4 srsquouneixen fortament als turns centrals del DNA formant el tetragravemer central Els altres dos diacutemers H2A-H2B interaccionen amb el tetragravemer per formar lrsquooctagravemer drsquohistones del nucleosoma El tetragravemer estagrave format per la unioacute dels 2 diacutemers H3-H4 formant una estructura del tipus 4-hegravelix-bundle Les uacuteniques histones que interaccionen directament soacuten H3-H3rsquo (les H4 queden als extrems del tetragravemer) Les interaccions que srsquoestableixen soacuten ponts H i interaccions hidrofogravebiquesLrsquooctagravemer es forma per la unioacute dels dos diacutemers H2A-H2B al tetragravemer Interaccioacute directa entre H4 i H2B mitjanccedilant ponts H i un cluster hidrofogravebic (aquest estagrave format per 3 Tyr que no interaccionen a traveacutes dels seus oxiacutegens sinoacute dels anells) Tambeacute es forma una estructura del tipus 4-hegravelix-bundleA meacutes tambeacute srsquoestableixen interaccions entre els dos diacutemers H2A-H2B

FI DE LA PRESENTACIOacutersquo

• Slide 1
• Slide 2
• CARACTERIacuteSTIQUES DEL NUCLEOSOMA
• El DNA al nucleosoma
• LOCALITZACIOacute DEL NUCLEOSOMA
• ESTRUCTURA DEL NUCLEOSOMA
• Slide 7
• Slide 8
• DINAgraveMICA DEL NUCLEOSOMA
• Slide 10
• Slide 11
• HISTONES
• CLASSIFICACIOacute SCOP
• TIPUS DrsquoHISTONES
• HISTONE FOLD
• 1KX5
• DOMINI HISTONE FOLD
• Slide 18
• Slide 19
• Slide 20
• Slide 21
• Slide 22
• Slide 23
• Slide 24
• INTERACCIONS AL NUCLEOSOMA
• TIPUS DrsquoINTERACCIONS
• TIPUS DrsquoINTERACCIONS
• INTERACCIONS HISTONA-HISTONA
• Slide 29
• Octagravemer drsquohistones (core nucleosomal)
• Slide 31
• Slide 32
• H3 i H4 interaccionen via histone fold formant un heterodiacutemer
• H2A i H2B interaccionen via histone fold formant un heterodiacutemer
• 1 INTERACCIONS HIDROFOgraveBIQUES
• Slide 36
• 3 ALTRES INTERACCIONS SECUNDAgraveRIES
• Per quegrave es formen aquests heterodiacutemers i no uns altres o homodiacutemers
• Slide 39
• Tetragravemer H3-H4H3rsquo-H4rsquo
• Slide 41
• 1 Ponts H entre H3-H3rsquo
• 2 Interaccions hidrofogravebiques entre H3-H3rsquo
• Slide 44
• Slide 45
• Tetragravemer-diacutemer interaccions H4-H2B
• Cluster hidrofogravebic
• Diacutemer-diacutemer interaccions H2A-H2BH2Arsquo
• Slide 49
• INTERACCIOacute AMB IONS
• INTERACCIONS HISTONA-DNA
• Slide 52
• IMPORTAgraveNCIA DE LrsquoAIGUA
• INTERACCIOacute PER PONTS DrsquoH
• Slide 55
• Slide 56
• Slide 57
• Slide 58
• Interaccioacute diacutemer H2AH2B -DNA
• Slide 60
• Slide 61
• Slide 62
• Slide 63
• Slide 64
• Interaccioacute H2B-DNA
• Slide 66
• Slide 67
• Interaccioacute diacutemer H3H4-DNA
• Slide 69
• Slide 70
• Slide 71
• Slide 72
• Slide 73
• Slide 74
• Slide 75
• Slide 76
• Slide 77
• Slide 78
• Slide 79
• Interaccioacute H3-DNA
• Slide 81
• Interaccioacute H4-DNA
• Slide 83
• Slide 84
• Slide 85
• Slide 86
• Slide 87
• Interaccioacute H2A-DNA
• Slide 89
• EVOLUCIOacute DE LES HISTONES
• SUPERPOSICIOacute
• Slide 92
• Slide 93
• Slide 94
• SUPERPOSICIOacute DE LES HISTONES
• Slide 96
• NUCLEOSOMA PROCARIOTA
• ALINIAMENT ESTRUCTURAL
• BIBLIOGRAFIA
• Slide 100
• Slide 102
• Slide 103
• Slide 104
• Slide 105
• Slide 106
• Slide 107
• Slide 108
• Slide 109
• FI DE LA PRESENTACIOacute

Hipogravetesi

bull Estudiat en un temps diferent la distagravencia entre la LISINA i el GRUP FOSFAT del DNA permetria la interaccioacute electrostagravetica

Premisa

bull El nucleosoma eacutes un sistema en moviment

bull La cristalografia no ens permet considerar-lo com a tal (ldquofoto estagraveticardquo)

PDB 1P3I Crystallographic Studies Of Nucleosome Core Particles Containing Histone Sin Mutant (resolucioacute 230Aring)

PDB 1P3I

COOH

H3N+ C H

CH2

CH2

CH2

NH3+

Distagravencia 353AringTipus interaccioacute electrostagravetica

R

grup NH3+ Lys1075 grup fosfat adenina 133

Hipogravetesi

bull Estudiat en un temps diferent la distagravencia entre la LISINA i el GRUP FOSFAT del DNA permetria la interaccioacute electrostagravetica

Premisa

bull El nucleosoma eacutes un sistema en moviment

bull La cristalmiddotlografia no ens permet considerar-lo com a tal (ldquofoto estagraveticardquo)

CONCLUSIOacute AL TROBAR UN SEGON PDB A ON SIacute QUE ES MANTEacute LA INTERACCIOacute CONCLUIumlM QUE EacuteS IMPORTANT TAL I COM HAVIacuteEM TROBAT TOT I QUE EN EL NOSTRE MODEL NO HO PUGUEM OBSERVAR

Interaccioacute H3-DNA

Interaccioacute H4-DNA

SHL ndash15

SHL +15

233 Aring

271 Aring

508 Aring

6831 Aring

SHL ndash15

SHL +15

R63 H3 O1P T17J

D24 H4 O1P A-13J

R63 H3

O1P C-14J

D24 H4

O1P T18I

SHL ndash15 SHL +15

Interaccioacute H2B-DNA

Interaccioacute H2A-DNA

Cua C-terminal de H2A

No interaccioacute amb DNA del nucleosoma

Interaccioacute amb H1

Interaccioacute cua N-terminal H2A amb el nucleosoma

Interaccions electroestagravetiques

LYS i ARG amb OP DNA

EVOLUCIOacute DE LES HISTONES

SUPERPOSICIOacuteSTAMP

ClustalW HMMER

STAMP STAMP

LOW SCORES

Alineament STAMP (H4 H2A H2B)

Alinear H3 manualment

STAMP

SUPERPOSICIOacute DE LES HISTONES

H2A At

H2A Dm

H2A Ce

H2A HsH2A Xl

H4 HsH4 Ce

H4 Dm

H4 AtH4 Xl

Mfervidus1

Mfervidus2

H3 CeH3 Hs

H3 XlH3 Dm

H2B At

H2B Hs

H2B Xl

H2B CeH2B Dm

H1 At

H1 CeH1 Dm

H1 Hs

H1 Xl

H5 Ggallus

NUCLEOSOMA PROCARIOTA

bull Mateixa funcioacute a eucariotes i procariotes resoldre el problema de lrsquoempaquetament del DNA

bull Nucleosoma arquea tetragravemer + ~80pb DNAbull 2 tipus drsquohistona amb sequumlegravencia i estructura

conservada bull Formen diacutemers perograve no especiacutefics homo i

heterodiacutemers

bull Histones arquees meacutes petites (nomeacutes histone fold)

CLUSTAL W(160) multiple sequence alignment

1A7W --------------------------MELPIAPIGRIIKDAGAERVSDDARI-TLAKILE 1HTA -------------------------MGELPIAPIGRIIKNAGAERVSDDARI-ALAKVLE 1kx5B SGRGKGGKGLGKGGAKRHRKVLRDNIQGITKPAIRRLARRGGVKRISGLIYEETRGVLKV 1A7W EMGRDIASEAIKLARHAGRKTIKAEDIELAVRRFK---------- 1HTA EMGEEIASEAVKLAKHAGRKTIKAEDIELARKMF-----------1kx5B FLENVIRDAVTYTEHA-KRKT--VTAMDVVYALKRQGRTLYGFGG

No Domain1 Domain2 Sc RMS Len1 Len2 Align NFit Eq Secs I S P(m)

Pair 1 1A7W 1HTA 934 059 68 68 67 67 66 0 8485 10000 736e-46 Pair 2 1A7W 1kx5B 567 152 68 102 68 67 65 0 2462 10000 000037

Pair 3 1HTA 1kx5B 574 131 68 102 68 65 64 0 2969 10000 761e-06

ALINIAMENT ESTRUCTURAL

BIBLIOGRAFIALlibresbull Wolfe A Chromatin (Structure amp Function) Academic Press 2a edicioacute (1995)bull Calladine Understanding DNA Acdameic Pressbull Sinden DNA Structure and Function Academic PressArticlesbull Curt A Davey et al Solvent mediated interactions in the structura of the

nucleosome core particle at 19 Aring resolution J Mol Biol 319 p1097-1113 (2002)

bull Luger et al Crystal structure of the nucleosome core particle at 28 Aring resolution Nature 389 p251-260 (1997)

bull Flaus A Et al Mechanisms for nucleosome mobilisation Biopolymers 68 p463-578 (2003)

bull Richmond T et al The structure of DNA in the nucleosome core Nature 423 p145-150 (2003)

bull Protacio RU et al Effects of Histone Tail Domains on the Rate of Transcriptional Elongation throught a Nucleosome Mol Cell Biol Vol 20 n 23 p8866-8878

Websbull httpwwwciencianetVerArticuloHistonaidArticulo=dsfjuhh7hqjeub9z1f58vkbull httpwwwbiosciohio-stateedu~microbioArchaealhistonesbull httpwwwweb-bookscomMoBioFreeCh3D1htmbull httpwwwbmbpsueducoursesbmb4004_9_active_cromatinpd

Bases de dadesbull SCOPbull PDBbull National Human Genome Research Institute (Histone Sequence Database)

Programesbull STAMPbull ClustalWbull HMMERbull Rasmol

1 Sobre lrsquoestructura del nucleosoma digues quines afirmacions soacuten certes

1) Serveix per resoldre el problema de compactacioacute del DNA

2) Les regions exograveniques del DNA acostumen a estar a les zones linker per aixiacute estar meacutes accesibles als factors de transcripcioacute

3) Les histones srsquouneixen al DNA de forma sequumlegravencia no-depenent

4) Eacutes un sistema molt poc dinagravemic per permetre lrsquoestabilitat dels cromosomas metafagravesics

a 123

b 24

c 13

d 4

e 1234

2 Sobre els components del nucleosoma sabem que

a) Les histones del core estan molt ben conservades mentre que la H1 no

b) El DNA srsquoenrotlla formant 176 voltes al voltant de les histones del nucli que correspon a uns 146pb

c) Les dues anteriors

d) LrsquoH1 estabilitza el nucleosoma i organitza el DNA linker

e) Totes les anteriors

3 Sobre les histones digues quina opcioacute eacutes falsa

a) Soacuten proteiumlnes globulars bagravesiques molt riques en Arg i Lys

b) Les histones desacetilades tenen molt baixa afinitat pel DNA i premetran la transcripcioacute gegravenica

c) Trobem dos tipus drsquohistones totes de baix per molecular

d) Apareixen en lrsquoSCOP com a all alpha protein amb dominis histone fold

e) Srsquoorganitzen en un octagravemer format per un tetragravemer 2(H3-H4) i dos diacutemers (H2A-H2B)

4 En relacioacute a les interaccions entre les histones i el DNA digues quinaes de les seguumlents afirmacions eacutessoacuten falsaes

1) La interaccioacute entre les histones i el DNA es sequumlegravencia depenent

2) Les treonines interaccionen mitjanccedilant ponts drsquohidrogen realitzats amb el grup alcohol de la cadena lateral

3) Les interaccions srsquoestableixen principalment entre residus bagravesics de la hegravelix C-terminal el loop L1 i el loop L2 de les histones i els fosfats del DNA

4) Les interaccions srsquoestableixen principalment entre residus bagravesics de la hegravelix N-terminal el loop L1 i el loop L2 de les histones i els fosfats del DNA

a 1 2 i 3

b 1 i 3

c 2 i 4

d 4

e 1 2 3 i 4

5 En lrsquoestabliment de les interaccions Histona-DNA digues quina de les seguumlents afirmacions eacutes CERTA en relacioacute amb el paper de lrsquoaigua

a Lrsquoaigua facilita les interaccions entre les proteiumlnes i el DNA permetent la interaccioacute per ponts drsquohidrogen entre residus de les histones i del DNA quan aquests estan massa allunyats o mal orientats

b Lrsquoestabliment de ponts drsquohidrogen indirectes suposen una disminucioacute de la estabilitat del sistema

c Les molegravecules dlsquoaigua srsquoordenen al voltant del DNA deixant el core del nucleosoma sense solvatar

d 1 i 2 soacuten certes

e Cap de les anteriors eacutes certa

6 Senyala lales afirmacions INCORRECTAES sobre el nucleosoma

a Les histones core i la histona linker comparteixen un mateix domini estructural anomenat histone fold b El tetragravemer central del nucleosoma estagrave format per 2 histones H3 i 2 histones H4

c El domini histone fold estagrave format per 3 hegravelix alfa i 2 loops (L1 i L2)

d Els monogravemers drsquohistona es capiculen per formar els diacutemers gragravecies a interaccions hidrofogravebiques entre les hegravelix alfa i entre els loops de les histones e Les afirmacions a i d soacuten falses

7 Senyala les afirmacions CORRECTES sobre el nucleosoma

1) La sequumlegravencia drsquoaminoagravecids del domini histone fold de les histones H2A H2B H3 i H4 estagrave menys conservada que la seva estructura i plegament

2) El nucleosoma procariota estagrave format per 2 homo o heterodiacutemers i resol el problema de lrsquoempaquetament del DNA

3) Lrsquoorientacioacute de les cadenes laterals dels aminoagravecids de les histones eacutes variable segons la presegravencia o absegravencia del DNA

4) Les histones H1 soacuten les meacutes conservades evolutivament mentre que les H3 soacuten les que ho estan menys

a) 123 b) 13c) 24 d) 4

e) 1234

8 Tria la resposta correcte

1) Les histones presenten alta homologia de sequumlegravencia i per tant destructura

2) Les interaccions directes per formar el tetragravemer sestableixen entre lH3 dun diacutemer H3-H4 i lH3 de lalatre diacutemer H3-H4lsquo

3) Els dos diacutemers H2AH2B no interaccionen entre ells per formar loctagravemer

4) Els cations divalents juguen un paper fonamental ja que se situen a la regioacute C-terminal de les hegravelix alfa estabilitzant-les

a) 1 i 3 b) 2 i 4 c) 12 i 3 d)123 i 4 e)4

PREGUNTES DrsquoASSAIG NUCLEOSOMA

1- Senyala quina importancia teacute lrsquoaigua en el nucleosoma

En el nucleosoma lrsquoaigua es disposa al voltant del DNA i en lrsquoespai entre que hi ha entre el core drsquohistones i el DNA

En el nucleosoma lrsquoaigua juga un paper fonamental en lrsquoestabliment de les interaccions Histona-DNA ja que permet la interaccionar mitjanccedilant ponts drsquohidrogen de residus que es troben massa allunyats (distagravencia gt 28 Å) o que es troben mal orientats (els ponts drsquohidrogen nomeacutes es donen quan els residus estan disposats en linia recta en lrsquoespai admetent variacions de +- 35ordm) Lrsquoefecte principal que faragrave aixograve eacutes que permetragrave que la interaccioacute entre les histones i el DNA sigui sequumlegravencia independent (tot i que aixograve tambeacute es veu afavorit per altres coses) ja que permetragrave que aquesta no depengui dels residus concrets que hi hagi al DNA ni de la seva disposicioacute perquegrave podrem establir interaccions mitjanccedilant una o meacutes molegravecules drsquoaigua per tal drsquointeraccionar amb el DNA

2 Indica quina eacutes lrsquoestructura drsquoun octagravemer i digues quines proteiumlnes interaccionen entre elles per formar-lo

Lrsquooctagravemer estagrave format per dues cogravepies de cada una de les 4 histones core Es formen 2 heterodiacutemers H2A-H2B i dos heterodiacutemers H3-H4 gragravecies a interaccions hidrofogravebiques entre les hegravelix α2 i ponts H entre aa dels loops Les histones dels diacutemers interaccionen de manera capiculadaEls dos diacutemers H3-H4 srsquouneixen fortament als turns centrals del DNA formant el tetragravemer central Els altres dos diacutemers H2A-H2B interaccionen amb el tetragravemer per formar lrsquooctagravemer drsquohistones del nucleosoma El tetragravemer estagrave format per la unioacute dels 2 diacutemers H3-H4 formant una estructura del tipus 4-hegravelix-bundle Les uacuteniques histones que interaccionen directament soacuten H3-H3rsquo (les H4 queden als extrems del tetragravemer) Les interaccions que srsquoestableixen soacuten ponts H i interaccions hidrofogravebiquesLrsquooctagravemer es forma per la unioacute dels dos diacutemers H2A-H2B al tetragravemer Interaccioacute directa entre H4 i H2B mitjanccedilant ponts H i un cluster hidrofogravebic (aquest estagrave format per 3 Tyr que no interaccionen a traveacutes dels seus oxiacutegens sinoacute dels anells) Tambeacute es forma una estructura del tipus 4-hegravelix-bundleA meacutes tambeacute srsquoestableixen interaccions entre els dos diacutemers H2A-H2B

FI DE LA PRESENTACIOacutersquo

• Slide 1
• Slide 2
• CARACTERIacuteSTIQUES DEL NUCLEOSOMA
• El DNA al nucleosoma
• LOCALITZACIOacute DEL NUCLEOSOMA
• ESTRUCTURA DEL NUCLEOSOMA
• Slide 7
• Slide 8
• DINAgraveMICA DEL NUCLEOSOMA
• Slide 10
• Slide 11
• HISTONES
• CLASSIFICACIOacute SCOP
• TIPUS DrsquoHISTONES
• HISTONE FOLD
• 1KX5
• DOMINI HISTONE FOLD
• Slide 18
• Slide 19
• Slide 20
• Slide 21
• Slide 22
• Slide 23
• Slide 24
• INTERACCIONS AL NUCLEOSOMA
• TIPUS DrsquoINTERACCIONS
• TIPUS DrsquoINTERACCIONS
• INTERACCIONS HISTONA-HISTONA
• Slide 29
• Octagravemer drsquohistones (core nucleosomal)
• Slide 31
• Slide 32
• H3 i H4 interaccionen via histone fold formant un heterodiacutemer
• H2A i H2B interaccionen via histone fold formant un heterodiacutemer
• 1 INTERACCIONS HIDROFOgraveBIQUES
• Slide 36
• 3 ALTRES INTERACCIONS SECUNDAgraveRIES
• Per quegrave es formen aquests heterodiacutemers i no uns altres o homodiacutemers
• Slide 39
• Tetragravemer H3-H4H3rsquo-H4rsquo
• Slide 41
• 1 Ponts H entre H3-H3rsquo
• 2 Interaccions hidrofogravebiques entre H3-H3rsquo
• Slide 44
• Slide 45
• Tetragravemer-diacutemer interaccions H4-H2B
• Cluster hidrofogravebic
• Diacutemer-diacutemer interaccions H2A-H2BH2Arsquo
• Slide 49
• INTERACCIOacute AMB IONS
• INTERACCIONS HISTONA-DNA
• Slide 52
• IMPORTAgraveNCIA DE LrsquoAIGUA
• INTERACCIOacute PER PONTS DrsquoH
• Slide 55
• Slide 56
• Slide 57
• Slide 58
• Interaccioacute diacutemer H2AH2B -DNA
• Slide 60
• Slide 61
• Slide 62
• Slide 63
• Slide 64
• Interaccioacute H2B-DNA
• Slide 66
• Slide 67
• Interaccioacute diacutemer H3H4-DNA
• Slide 69
• Slide 70
• Slide 71
• Slide 72
• Slide 73
• Slide 74
• Slide 75
• Slide 76
• Slide 77
• Slide 78
• Slide 79
• Interaccioacute H3-DNA
• Slide 81
• Interaccioacute H4-DNA
• Slide 83
• Slide 84
• Slide 85
• Slide 86
• Slide 87
• Interaccioacute H2A-DNA
• Slide 89
• EVOLUCIOacute DE LES HISTONES
• SUPERPOSICIOacute
• Slide 92
• Slide 93
• Slide 94
• SUPERPOSICIOacute DE LES HISTONES
• Slide 96
• NUCLEOSOMA PROCARIOTA
• ALINIAMENT ESTRUCTURAL
• BIBLIOGRAFIA
• Slide 100
• Slide 102
• Slide 103
• Slide 104
• Slide 105
• Slide 106
• Slide 107
• Slide 108
• Slide 109
• FI DE LA PRESENTACIOacute

PDB 1P3I Crystallographic Studies Of Nucleosome Core Particles Containing Histone Sin Mutant (resolucioacute 230Aring)

PDB 1P3I

COOH

H3N+ C H

CH2

CH2

CH2

NH3+

Distagravencia 353AringTipus interaccioacute electrostagravetica

R

grup NH3+ Lys1075 grup fosfat adenina 133

Hipogravetesi

bull Estudiat en un temps diferent la distagravencia entre la LISINA i el GRUP FOSFAT del DNA permetria la interaccioacute electrostagravetica

Premisa

bull El nucleosoma eacutes un sistema en moviment

bull La cristalmiddotlografia no ens permet considerar-lo com a tal (ldquofoto estagraveticardquo)

CONCLUSIOacute AL TROBAR UN SEGON PDB A ON SIacute QUE ES MANTEacute LA INTERACCIOacute CONCLUIumlM QUE EacuteS IMPORTANT TAL I COM HAVIacuteEM TROBAT TOT I QUE EN EL NOSTRE MODEL NO HO PUGUEM OBSERVAR

Interaccioacute H3-DNA

Interaccioacute H4-DNA

SHL ndash15

SHL +15

233 Aring

271 Aring

508 Aring

6831 Aring

SHL ndash15

SHL +15

R63 H3 O1P T17J

D24 H4 O1P A-13J

R63 H3

O1P C-14J

D24 H4

O1P T18I

SHL ndash15 SHL +15

Interaccioacute H2B-DNA

Interaccioacute H2A-DNA

Cua C-terminal de H2A

No interaccioacute amb DNA del nucleosoma

Interaccioacute amb H1

Interaccioacute cua N-terminal H2A amb el nucleosoma

Interaccions electroestagravetiques

LYS i ARG amb OP DNA

EVOLUCIOacute DE LES HISTONES

SUPERPOSICIOacuteSTAMP

ClustalW HMMER

STAMP STAMP

LOW SCORES

Alineament STAMP (H4 H2A H2B)

Alinear H3 manualment

STAMP

SUPERPOSICIOacute DE LES HISTONES

H2A At

H2A Dm

H2A Ce

H2A HsH2A Xl

H4 HsH4 Ce

H4 Dm

H4 AtH4 Xl

Mfervidus1

Mfervidus2

H3 CeH3 Hs

H3 XlH3 Dm

H2B At

H2B Hs

H2B Xl

H2B CeH2B Dm

H1 At

H1 CeH1 Dm

H1 Hs

H1 Xl

H5 Ggallus

NUCLEOSOMA PROCARIOTA

bull Mateixa funcioacute a eucariotes i procariotes resoldre el problema de lrsquoempaquetament del DNA

bull Nucleosoma arquea tetragravemer + ~80pb DNAbull 2 tipus drsquohistona amb sequumlegravencia i estructura

conservada bull Formen diacutemers perograve no especiacutefics homo i

heterodiacutemers

bull Histones arquees meacutes petites (nomeacutes histone fold)

CLUSTAL W(160) multiple sequence alignment

1A7W --------------------------MELPIAPIGRIIKDAGAERVSDDARI-TLAKILE 1HTA -------------------------MGELPIAPIGRIIKNAGAERVSDDARI-ALAKVLE 1kx5B SGRGKGGKGLGKGGAKRHRKVLRDNIQGITKPAIRRLARRGGVKRISGLIYEETRGVLKV 1A7W EMGRDIASEAIKLARHAGRKTIKAEDIELAVRRFK---------- 1HTA EMGEEIASEAVKLAKHAGRKTIKAEDIELARKMF-----------1kx5B FLENVIRDAVTYTEHA-KRKT--VTAMDVVYALKRQGRTLYGFGG

No Domain1 Domain2 Sc RMS Len1 Len2 Align NFit Eq Secs I S P(m)

Pair 1 1A7W 1HTA 934 059 68 68 67 67 66 0 8485 10000 736e-46 Pair 2 1A7W 1kx5B 567 152 68 102 68 67 65 0 2462 10000 000037

Pair 3 1HTA 1kx5B 574 131 68 102 68 65 64 0 2969 10000 761e-06

ALINIAMENT ESTRUCTURAL

BIBLIOGRAFIALlibresbull Wolfe A Chromatin (Structure amp Function) Academic Press 2a edicioacute (1995)bull Calladine Understanding DNA Acdameic Pressbull Sinden DNA Structure and Function Academic PressArticlesbull Curt A Davey et al Solvent mediated interactions in the structura of the

nucleosome core particle at 19 Aring resolution J Mol Biol 319 p1097-1113 (2002)

bull Luger et al Crystal structure of the nucleosome core particle at 28 Aring resolution Nature 389 p251-260 (1997)

bull Flaus A Et al Mechanisms for nucleosome mobilisation Biopolymers 68 p463-578 (2003)

bull Richmond T et al The structure of DNA in the nucleosome core Nature 423 p145-150 (2003)

bull Protacio RU et al Effects of Histone Tail Domains on the Rate of Transcriptional Elongation throught a Nucleosome Mol Cell Biol Vol 20 n 23 p8866-8878

Websbull httpwwwciencianetVerArticuloHistonaidArticulo=dsfjuhh7hqjeub9z1f58vkbull httpwwwbiosciohio-stateedu~microbioArchaealhistonesbull httpwwwweb-bookscomMoBioFreeCh3D1htmbull httpwwwbmbpsueducoursesbmb4004_9_active_cromatinpd

Bases de dadesbull SCOPbull PDBbull National Human Genome Research Institute (Histone Sequence Database)

Programesbull STAMPbull ClustalWbull HMMERbull Rasmol

1 Sobre lrsquoestructura del nucleosoma digues quines afirmacions soacuten certes

1) Serveix per resoldre el problema de compactacioacute del DNA

2) Les regions exograveniques del DNA acostumen a estar a les zones linker per aixiacute estar meacutes accesibles als factors de transcripcioacute

3) Les histones srsquouneixen al DNA de forma sequumlegravencia no-depenent

4) Eacutes un sistema molt poc dinagravemic per permetre lrsquoestabilitat dels cromosomas metafagravesics

a 123

b 24

c 13

d 4

e 1234

2 Sobre els components del nucleosoma sabem que

a) Les histones del core estan molt ben conservades mentre que la H1 no

b) El DNA srsquoenrotlla formant 176 voltes al voltant de les histones del nucli que correspon a uns 146pb

c) Les dues anteriors

d) LrsquoH1 estabilitza el nucleosoma i organitza el DNA linker

e) Totes les anteriors

3 Sobre les histones digues quina opcioacute eacutes falsa

a) Soacuten proteiumlnes globulars bagravesiques molt riques en Arg i Lys

b) Les histones desacetilades tenen molt baixa afinitat pel DNA i premetran la transcripcioacute gegravenica

c) Trobem dos tipus drsquohistones totes de baix per molecular

d) Apareixen en lrsquoSCOP com a all alpha protein amb dominis histone fold

e) Srsquoorganitzen en un octagravemer format per un tetragravemer 2(H3-H4) i dos diacutemers (H2A-H2B)

4 En relacioacute a les interaccions entre les histones i el DNA digues quinaes de les seguumlents afirmacions eacutessoacuten falsaes

1) La interaccioacute entre les histones i el DNA es sequumlegravencia depenent

2) Les treonines interaccionen mitjanccedilant ponts drsquohidrogen realitzats amb el grup alcohol de la cadena lateral

3) Les interaccions srsquoestableixen principalment entre residus bagravesics de la hegravelix C-terminal el loop L1 i el loop L2 de les histones i els fosfats del DNA

4) Les interaccions srsquoestableixen principalment entre residus bagravesics de la hegravelix N-terminal el loop L1 i el loop L2 de les histones i els fosfats del DNA

a 1 2 i 3

b 1 i 3

c 2 i 4

d 4

e 1 2 3 i 4

5 En lrsquoestabliment de les interaccions Histona-DNA digues quina de les seguumlents afirmacions eacutes CERTA en relacioacute amb el paper de lrsquoaigua

a Lrsquoaigua facilita les interaccions entre les proteiumlnes i el DNA permetent la interaccioacute per ponts drsquohidrogen entre residus de les histones i del DNA quan aquests estan massa allunyats o mal orientats

b Lrsquoestabliment de ponts drsquohidrogen indirectes suposen una disminucioacute de la estabilitat del sistema

c Les molegravecules dlsquoaigua srsquoordenen al voltant del DNA deixant el core del nucleosoma sense solvatar

d 1 i 2 soacuten certes

e Cap de les anteriors eacutes certa

6 Senyala lales afirmacions INCORRECTAES sobre el nucleosoma

a Les histones core i la histona linker comparteixen un mateix domini estructural anomenat histone fold b El tetragravemer central del nucleosoma estagrave format per 2 histones H3 i 2 histones H4

c El domini histone fold estagrave format per 3 hegravelix alfa i 2 loops (L1 i L2)

d Els monogravemers drsquohistona es capiculen per formar els diacutemers gragravecies a interaccions hidrofogravebiques entre les hegravelix alfa i entre els loops de les histones e Les afirmacions a i d soacuten falses

7 Senyala les afirmacions CORRECTES sobre el nucleosoma

1) La sequumlegravencia drsquoaminoagravecids del domini histone fold de les histones H2A H2B H3 i H4 estagrave menys conservada que la seva estructura i plegament

2) El nucleosoma procariota estagrave format per 2 homo o heterodiacutemers i resol el problema de lrsquoempaquetament del DNA

3) Lrsquoorientacioacute de les cadenes laterals dels aminoagravecids de les histones eacutes variable segons la presegravencia o absegravencia del DNA

4) Les histones H1 soacuten les meacutes conservades evolutivament mentre que les H3 soacuten les que ho estan menys

a) 123 b) 13c) 24 d) 4

e) 1234

8 Tria la resposta correcte

1) Les histones presenten alta homologia de sequumlegravencia i per tant destructura

2) Les interaccions directes per formar el tetragravemer sestableixen entre lH3 dun diacutemer H3-H4 i lH3 de lalatre diacutemer H3-H4lsquo

3) Els dos diacutemers H2AH2B no interaccionen entre ells per formar loctagravemer

4) Els cations divalents juguen un paper fonamental ja que se situen a la regioacute C-terminal de les hegravelix alfa estabilitzant-les

a) 1 i 3 b) 2 i 4 c) 12 i 3 d)123 i 4 e)4

PREGUNTES DrsquoASSAIG NUCLEOSOMA

1- Senyala quina importancia teacute lrsquoaigua en el nucleosoma

En el nucleosoma lrsquoaigua es disposa al voltant del DNA i en lrsquoespai entre que hi ha entre el core drsquohistones i el DNA

En el nucleosoma lrsquoaigua juga un paper fonamental en lrsquoestabliment de les interaccions Histona-DNA ja que permet la interaccionar mitjanccedilant ponts drsquohidrogen de residus que es troben massa allunyats (distagravencia gt 28 Å) o que es troben mal orientats (els ponts drsquohidrogen nomeacutes es donen quan els residus estan disposats en linia recta en lrsquoespai admetent variacions de +- 35ordm) Lrsquoefecte principal que faragrave aixograve eacutes que permetragrave que la interaccioacute entre les histones i el DNA sigui sequumlegravencia independent (tot i que aixograve tambeacute es veu afavorit per altres coses) ja que permetragrave que aquesta no depengui dels residus concrets que hi hagi al DNA ni de la seva disposicioacute perquegrave podrem establir interaccions mitjanccedilant una o meacutes molegravecules drsquoaigua per tal drsquointeraccionar amb el DNA

2 Indica quina eacutes lrsquoestructura drsquoun octagravemer i digues quines proteiumlnes interaccionen entre elles per formar-lo

Lrsquooctagravemer estagrave format per dues cogravepies de cada una de les 4 histones core Es formen 2 heterodiacutemers H2A-H2B i dos heterodiacutemers H3-H4 gragravecies a interaccions hidrofogravebiques entre les hegravelix α2 i ponts H entre aa dels loops Les histones dels diacutemers interaccionen de manera capiculadaEls dos diacutemers H3-H4 srsquouneixen fortament als turns centrals del DNA formant el tetragravemer central Els altres dos diacutemers H2A-H2B interaccionen amb el tetragravemer per formar lrsquooctagravemer drsquohistones del nucleosoma El tetragravemer estagrave format per la unioacute dels 2 diacutemers H3-H4 formant una estructura del tipus 4-hegravelix-bundle Les uacuteniques histones que interaccionen directament soacuten H3-H3rsquo (les H4 queden als extrems del tetragravemer) Les interaccions que srsquoestableixen soacuten ponts H i interaccions hidrofogravebiquesLrsquooctagravemer es forma per la unioacute dels dos diacutemers H2A-H2B al tetragravemer Interaccioacute directa entre H4 i H2B mitjanccedilant ponts H i un cluster hidrofogravebic (aquest estagrave format per 3 Tyr que no interaccionen a traveacutes dels seus oxiacutegens sinoacute dels anells) Tambeacute es forma una estructura del tipus 4-hegravelix-bundleA meacutes tambeacute srsquoestableixen interaccions entre els dos diacutemers H2A-H2B

FI DE LA PRESENTACIOacutersquo

• Slide 1
• Slide 2
• CARACTERIacuteSTIQUES DEL NUCLEOSOMA
• El DNA al nucleosoma
• LOCALITZACIOacute DEL NUCLEOSOMA
• ESTRUCTURA DEL NUCLEOSOMA
• Slide 7
• Slide 8
• DINAgraveMICA DEL NUCLEOSOMA
• Slide 10
• Slide 11
• HISTONES
• CLASSIFICACIOacute SCOP
• TIPUS DrsquoHISTONES
• HISTONE FOLD
• 1KX5
• DOMINI HISTONE FOLD
• Slide 18
• Slide 19
• Slide 20
• Slide 21
• Slide 22
• Slide 23
• Slide 24
• INTERACCIONS AL NUCLEOSOMA
• TIPUS DrsquoINTERACCIONS
• TIPUS DrsquoINTERACCIONS
• INTERACCIONS HISTONA-HISTONA
• Slide 29
• Octagravemer drsquohistones (core nucleosomal)
• Slide 31
• Slide 32
• H3 i H4 interaccionen via histone fold formant un heterodiacutemer
• H2A i H2B interaccionen via histone fold formant un heterodiacutemer
• 1 INTERACCIONS HIDROFOgraveBIQUES
• Slide 36
• 3 ALTRES INTERACCIONS SECUNDAgraveRIES
• Per quegrave es formen aquests heterodiacutemers i no uns altres o homodiacutemers
• Slide 39
• Tetragravemer H3-H4H3rsquo-H4rsquo
• Slide 41
• 1 Ponts H entre H3-H3rsquo
• 2 Interaccions hidrofogravebiques entre H3-H3rsquo
• Slide 44
• Slide 45
• Tetragravemer-diacutemer interaccions H4-H2B
• Cluster hidrofogravebic
• Diacutemer-diacutemer interaccions H2A-H2BH2Arsquo
• Slide 49
• INTERACCIOacute AMB IONS
• INTERACCIONS HISTONA-DNA
• Slide 52
• IMPORTAgraveNCIA DE LrsquoAIGUA
• INTERACCIOacute PER PONTS DrsquoH
• Slide 55
• Slide 56
• Slide 57
• Slide 58
• Interaccioacute diacutemer H2AH2B -DNA
• Slide 60
• Slide 61
• Slide 62
• Slide 63
• Slide 64
• Interaccioacute H2B-DNA
• Slide 66
• Slide 67
• Interaccioacute diacutemer H3H4-DNA
• Slide 69
• Slide 70
• Slide 71
• Slide 72
• Slide 73
• Slide 74
• Slide 75
• Slide 76
• Slide 77
• Slide 78
• Slide 79
• Interaccioacute H3-DNA
• Slide 81
• Interaccioacute H4-DNA
• Slide 83
• Slide 84
• Slide 85
• Slide 86
• Slide 87
• Interaccioacute H2A-DNA
• Slide 89
• EVOLUCIOacute DE LES HISTONES
• SUPERPOSICIOacute
• Slide 92
• Slide 93
• Slide 94
• SUPERPOSICIOacute DE LES HISTONES
• Slide 96
• NUCLEOSOMA PROCARIOTA
• ALINIAMENT ESTRUCTURAL
• BIBLIOGRAFIA
• Slide 100
• Slide 102
• Slide 103
• Slide 104
• Slide 105
• Slide 106
• Slide 107
• Slide 108
• Slide 109
• FI DE LA PRESENTACIOacute

PDB 1P3I

COOH

H3N+ C H

CH2

CH2

CH2

NH3+

Distagravencia 353AringTipus interaccioacute electrostagravetica

R

grup NH3+ Lys1075 grup fosfat adenina 133

Hipogravetesi

bull Estudiat en un temps diferent la distagravencia entre la LISINA i el GRUP FOSFAT del DNA permetria la interaccioacute electrostagravetica

Premisa

bull El nucleosoma eacutes un sistema en moviment

bull La cristalmiddotlografia no ens permet considerar-lo com a tal (ldquofoto estagraveticardquo)

CONCLUSIOacute AL TROBAR UN SEGON PDB A ON SIacute QUE ES MANTEacute LA INTERACCIOacute CONCLUIumlM QUE EacuteS IMPORTANT TAL I COM HAVIacuteEM TROBAT TOT I QUE EN EL NOSTRE MODEL NO HO PUGUEM OBSERVAR

Interaccioacute H3-DNA

Interaccioacute H4-DNA

SHL ndash15

SHL +15

233 Aring

271 Aring

508 Aring

6831 Aring

SHL ndash15

SHL +15

R63 H3 O1P T17J

D24 H4 O1P A-13J

R63 H3

O1P C-14J

D24 H4

O1P T18I

SHL ndash15 SHL +15

Interaccioacute H2B-DNA

Interaccioacute H2A-DNA

Cua C-terminal de H2A

No interaccioacute amb DNA del nucleosoma

Interaccioacute amb H1

Interaccioacute cua N-terminal H2A amb el nucleosoma

Interaccions electroestagravetiques

LYS i ARG amb OP DNA

EVOLUCIOacute DE LES HISTONES

SUPERPOSICIOacuteSTAMP

ClustalW HMMER

STAMP STAMP

LOW SCORES

Alineament STAMP (H4 H2A H2B)

Alinear H3 manualment

STAMP

SUPERPOSICIOacute DE LES HISTONES

H2A At

H2A Dm

H2A Ce

H2A HsH2A Xl

H4 HsH4 Ce

H4 Dm

H4 AtH4 Xl

Mfervidus1

Mfervidus2

H3 CeH3 Hs

H3 XlH3 Dm

H2B At

H2B Hs

H2B Xl

H2B CeH2B Dm

H1 At

H1 CeH1 Dm

H1 Hs

H1 Xl

H5 Ggallus

NUCLEOSOMA PROCARIOTA

bull Mateixa funcioacute a eucariotes i procariotes resoldre el problema de lrsquoempaquetament del DNA

bull Nucleosoma arquea tetragravemer + ~80pb DNAbull 2 tipus drsquohistona amb sequumlegravencia i estructura

conservada bull Formen diacutemers perograve no especiacutefics homo i

heterodiacutemers

bull Histones arquees meacutes petites (nomeacutes histone fold)

CLUSTAL W(160) multiple sequence alignment

1A7W --------------------------MELPIAPIGRIIKDAGAERVSDDARI-TLAKILE 1HTA -------------------------MGELPIAPIGRIIKNAGAERVSDDARI-ALAKVLE 1kx5B SGRGKGGKGLGKGGAKRHRKVLRDNIQGITKPAIRRLARRGGVKRISGLIYEETRGVLKV 1A7W EMGRDIASEAIKLARHAGRKTIKAEDIELAVRRFK---------- 1HTA EMGEEIASEAVKLAKHAGRKTIKAEDIELARKMF-----------1kx5B FLENVIRDAVTYTEHA-KRKT--VTAMDVVYALKRQGRTLYGFGG

No Domain1 Domain2 Sc RMS Len1 Len2 Align NFit Eq Secs I S P(m)

Pair 1 1A7W 1HTA 934 059 68 68 67 67 66 0 8485 10000 736e-46 Pair 2 1A7W 1kx5B 567 152 68 102 68 67 65 0 2462 10000 000037

Pair 3 1HTA 1kx5B 574 131 68 102 68 65 64 0 2969 10000 761e-06

ALINIAMENT ESTRUCTURAL

BIBLIOGRAFIALlibresbull Wolfe A Chromatin (Structure amp Function) Academic Press 2a edicioacute (1995)bull Calladine Understanding DNA Acdameic Pressbull Sinden DNA Structure and Function Academic PressArticlesbull Curt A Davey et al Solvent mediated interactions in the structura of the

nucleosome core particle at 19 Aring resolution J Mol Biol 319 p1097-1113 (2002)

bull Luger et al Crystal structure of the nucleosome core particle at 28 Aring resolution Nature 389 p251-260 (1997)

bull Flaus A Et al Mechanisms for nucleosome mobilisation Biopolymers 68 p463-578 (2003)

bull Richmond T et al The structure of DNA in the nucleosome core Nature 423 p145-150 (2003)

bull Protacio RU et al Effects of Histone Tail Domains on the Rate of Transcriptional Elongation throught a Nucleosome Mol Cell Biol Vol 20 n 23 p8866-8878

Websbull httpwwwciencianetVerArticuloHistonaidArticulo=dsfjuhh7hqjeub9z1f58vkbull httpwwwbiosciohio-stateedu~microbioArchaealhistonesbull httpwwwweb-bookscomMoBioFreeCh3D1htmbull httpwwwbmbpsueducoursesbmb4004_9_active_cromatinpd

Bases de dadesbull SCOPbull PDBbull National Human Genome Research Institute (Histone Sequence Database)

Programesbull STAMPbull ClustalWbull HMMERbull Rasmol

1 Sobre lrsquoestructura del nucleosoma digues quines afirmacions soacuten certes

1) Serveix per resoldre el problema de compactacioacute del DNA

2) Les regions exograveniques del DNA acostumen a estar a les zones linker per aixiacute estar meacutes accesibles als factors de transcripcioacute

3) Les histones srsquouneixen al DNA de forma sequumlegravencia no-depenent

4) Eacutes un sistema molt poc dinagravemic per permetre lrsquoestabilitat dels cromosomas metafagravesics

a 123

b 24

c 13

d 4

e 1234

2 Sobre els components del nucleosoma sabem que

a) Les histones del core estan molt ben conservades mentre que la H1 no

b) El DNA srsquoenrotlla formant 176 voltes al voltant de les histones del nucli que correspon a uns 146pb

c) Les dues anteriors

d) LrsquoH1 estabilitza el nucleosoma i organitza el DNA linker

e) Totes les anteriors

3 Sobre les histones digues quina opcioacute eacutes falsa

a) Soacuten proteiumlnes globulars bagravesiques molt riques en Arg i Lys

b) Les histones desacetilades tenen molt baixa afinitat pel DNA i premetran la transcripcioacute gegravenica

c) Trobem dos tipus drsquohistones totes de baix per molecular

d) Apareixen en lrsquoSCOP com a all alpha protein amb dominis histone fold

e) Srsquoorganitzen en un octagravemer format per un tetragravemer 2(H3-H4) i dos diacutemers (H2A-H2B)

4 En relacioacute a les interaccions entre les histones i el DNA digues quinaes de les seguumlents afirmacions eacutessoacuten falsaes

1) La interaccioacute entre les histones i el DNA es sequumlegravencia depenent

2) Les treonines interaccionen mitjanccedilant ponts drsquohidrogen realitzats amb el grup alcohol de la cadena lateral

3) Les interaccions srsquoestableixen principalment entre residus bagravesics de la hegravelix C-terminal el loop L1 i el loop L2 de les histones i els fosfats del DNA

4) Les interaccions srsquoestableixen principalment entre residus bagravesics de la hegravelix N-terminal el loop L1 i el loop L2 de les histones i els fosfats del DNA

a 1 2 i 3

b 1 i 3

c 2 i 4

d 4

e 1 2 3 i 4

5 En lrsquoestabliment de les interaccions Histona-DNA digues quina de les seguumlents afirmacions eacutes CERTA en relacioacute amb el paper de lrsquoaigua

a Lrsquoaigua facilita les interaccions entre les proteiumlnes i el DNA permetent la interaccioacute per ponts drsquohidrogen entre residus de les histones i del DNA quan aquests estan massa allunyats o mal orientats

b Lrsquoestabliment de ponts drsquohidrogen indirectes suposen una disminucioacute de la estabilitat del sistema

c Les molegravecules dlsquoaigua srsquoordenen al voltant del DNA deixant el core del nucleosoma sense solvatar

d 1 i 2 soacuten certes

e Cap de les anteriors eacutes certa

6 Senyala lales afirmacions INCORRECTAES sobre el nucleosoma

a Les histones core i la histona linker comparteixen un mateix domini estructural anomenat histone fold b El tetragravemer central del nucleosoma estagrave format per 2 histones H3 i 2 histones H4

c El domini histone fold estagrave format per 3 hegravelix alfa i 2 loops (L1 i L2)

d Els monogravemers drsquohistona es capiculen per formar els diacutemers gragravecies a interaccions hidrofogravebiques entre les hegravelix alfa i entre els loops de les histones e Les afirmacions a i d soacuten falses

7 Senyala les afirmacions CORRECTES sobre el nucleosoma

1) La sequumlegravencia drsquoaminoagravecids del domini histone fold de les histones H2A H2B H3 i H4 estagrave menys conservada que la seva estructura i plegament

2) El nucleosoma procariota estagrave format per 2 homo o heterodiacutemers i resol el problema de lrsquoempaquetament del DNA

3) Lrsquoorientacioacute de les cadenes laterals dels aminoagravecids de les histones eacutes variable segons la presegravencia o absegravencia del DNA

4) Les histones H1 soacuten les meacutes conservades evolutivament mentre que les H3 soacuten les que ho estan menys

a) 123 b) 13c) 24 d) 4

e) 1234

8 Tria la resposta correcte

1) Les histones presenten alta homologia de sequumlegravencia i per tant destructura

2) Les interaccions directes per formar el tetragravemer sestableixen entre lH3 dun diacutemer H3-H4 i lH3 de lalatre diacutemer H3-H4lsquo

3) Els dos diacutemers H2AH2B no interaccionen entre ells per formar loctagravemer

4) Els cations divalents juguen un paper fonamental ja que se situen a la regioacute C-terminal de les hegravelix alfa estabilitzant-les

a) 1 i 3 b) 2 i 4 c) 12 i 3 d)123 i 4 e)4

PREGUNTES DrsquoASSAIG NUCLEOSOMA

1- Senyala quina importancia teacute lrsquoaigua en el nucleosoma

En el nucleosoma lrsquoaigua es disposa al voltant del DNA i en lrsquoespai entre que hi ha entre el core drsquohistones i el DNA

En el nucleosoma lrsquoaigua juga un paper fonamental en lrsquoestabliment de les interaccions Histona-DNA ja que permet la interaccionar mitjanccedilant ponts drsquohidrogen de residus que es troben massa allunyats (distagravencia gt 28 Å) o que es troben mal orientats (els ponts drsquohidrogen nomeacutes es donen quan els residus estan disposats en linia recta en lrsquoespai admetent variacions de +- 35ordm) Lrsquoefecte principal que faragrave aixograve eacutes que permetragrave que la interaccioacute entre les histones i el DNA sigui sequumlegravencia independent (tot i que aixograve tambeacute es veu afavorit per altres coses) ja que permetragrave que aquesta no depengui dels residus concrets que hi hagi al DNA ni de la seva disposicioacute perquegrave podrem establir interaccions mitjanccedilant una o meacutes molegravecules drsquoaigua per tal drsquointeraccionar amb el DNA

2 Indica quina eacutes lrsquoestructura drsquoun octagravemer i digues quines proteiumlnes interaccionen entre elles per formar-lo

Lrsquooctagravemer estagrave format per dues cogravepies de cada una de les 4 histones core Es formen 2 heterodiacutemers H2A-H2B i dos heterodiacutemers H3-H4 gragravecies a interaccions hidrofogravebiques entre les hegravelix α2 i ponts H entre aa dels loops Les histones dels diacutemers interaccionen de manera capiculadaEls dos diacutemers H3-H4 srsquouneixen fortament als turns centrals del DNA formant el tetragravemer central Els altres dos diacutemers H2A-H2B interaccionen amb el tetragravemer per formar lrsquooctagravemer drsquohistones del nucleosoma El tetragravemer estagrave format per la unioacute dels 2 diacutemers H3-H4 formant una estructura del tipus 4-hegravelix-bundle Les uacuteniques histones que interaccionen directament soacuten H3-H3rsquo (les H4 queden als extrems del tetragravemer) Les interaccions que srsquoestableixen soacuten ponts H i interaccions hidrofogravebiquesLrsquooctagravemer es forma per la unioacute dels dos diacutemers H2A-H2B al tetragravemer Interaccioacute directa entre H4 i H2B mitjanccedilant ponts H i un cluster hidrofogravebic (aquest estagrave format per 3 Tyr que no interaccionen a traveacutes dels seus oxiacutegens sinoacute dels anells) Tambeacute es forma una estructura del tipus 4-hegravelix-bundleA meacutes tambeacute srsquoestableixen interaccions entre els dos diacutemers H2A-H2B

FI DE LA PRESENTACIOacutersquo

• Slide 1
• Slide 2
• CARACTERIacuteSTIQUES DEL NUCLEOSOMA
• El DNA al nucleosoma
• LOCALITZACIOacute DEL NUCLEOSOMA
• ESTRUCTURA DEL NUCLEOSOMA
• Slide 7
• Slide 8
• DINAgraveMICA DEL NUCLEOSOMA
• Slide 10
• Slide 11
• HISTONES
• CLASSIFICACIOacute SCOP
• TIPUS DrsquoHISTONES
• HISTONE FOLD
• 1KX5
• DOMINI HISTONE FOLD
• Slide 18
• Slide 19
• Slide 20
• Slide 21
• Slide 22
• Slide 23
• Slide 24
• INTERACCIONS AL NUCLEOSOMA
• TIPUS DrsquoINTERACCIONS
• TIPUS DrsquoINTERACCIONS
• INTERACCIONS HISTONA-HISTONA
• Slide 29
• Octagravemer drsquohistones (core nucleosomal)
• Slide 31
• Slide 32
• H3 i H4 interaccionen via histone fold formant un heterodiacutemer
• H2A i H2B interaccionen via histone fold formant un heterodiacutemer
• 1 INTERACCIONS HIDROFOgraveBIQUES
• Slide 36
• 3 ALTRES INTERACCIONS SECUNDAgraveRIES
• Per quegrave es formen aquests heterodiacutemers i no uns altres o homodiacutemers
• Slide 39
• Tetragravemer H3-H4H3rsquo-H4rsquo
• Slide 41
• 1 Ponts H entre H3-H3rsquo
• 2 Interaccions hidrofogravebiques entre H3-H3rsquo
• Slide 44
• Slide 45
• Tetragravemer-diacutemer interaccions H4-H2B
• Cluster hidrofogravebic
• Diacutemer-diacutemer interaccions H2A-H2BH2Arsquo
• Slide 49
• INTERACCIOacute AMB IONS
• INTERACCIONS HISTONA-DNA
• Slide 52
• IMPORTAgraveNCIA DE LrsquoAIGUA
• INTERACCIOacute PER PONTS DrsquoH
• Slide 55
• Slide 56
• Slide 57
• Slide 58
• Interaccioacute diacutemer H2AH2B -DNA
• Slide 60
• Slide 61
• Slide 62
• Slide 63
• Slide 64
• Interaccioacute H2B-DNA
• Slide 66
• Slide 67
• Interaccioacute diacutemer H3H4-DNA
• Slide 69
• Slide 70
• Slide 71
• Slide 72
• Slide 73
• Slide 74
• Slide 75
• Slide 76
• Slide 77
• Slide 78
• Slide 79
• Interaccioacute H3-DNA
• Slide 81
• Interaccioacute H4-DNA
• Slide 83
• Slide 84
• Slide 85
• Slide 86
• Slide 87
• Interaccioacute H2A-DNA
• Slide 89
• EVOLUCIOacute DE LES HISTONES
• SUPERPOSICIOacute
• Slide 92
• Slide 93
• Slide 94
• SUPERPOSICIOacute DE LES HISTONES
• Slide 96
• NUCLEOSOMA PROCARIOTA
• ALINIAMENT ESTRUCTURAL
• BIBLIOGRAFIA
• Slide 100
• Slide 102
• Slide 103
• Slide 104
• Slide 105
• Slide 106
• Slide 107
• Slide 108
• Slide 109
• FI DE LA PRESENTACIOacute

Hipogravetesi

bull Estudiat en un temps diferent la distagravencia entre la LISINA i el GRUP FOSFAT del DNA permetria la interaccioacute electrostagravetica

Premisa

bull El nucleosoma eacutes un sistema en moviment

bull La cristalmiddotlografia no ens permet considerar-lo com a tal (ldquofoto estagraveticardquo)

CONCLUSIOacute AL TROBAR UN SEGON PDB A ON SIacute QUE ES MANTEacute LA INTERACCIOacute CONCLUIumlM QUE EacuteS IMPORTANT TAL I COM HAVIacuteEM TROBAT TOT I QUE EN EL NOSTRE MODEL NO HO PUGUEM OBSERVAR

Interaccioacute H3-DNA

Interaccioacute H4-DNA

SHL ndash15

SHL +15

233 Aring

271 Aring

508 Aring

6831 Aring

SHL ndash15

SHL +15

R63 H3 O1P T17J

D24 H4 O1P A-13J

R63 H3

O1P C-14J

D24 H4

O1P T18I

SHL ndash15 SHL +15

Interaccioacute H2B-DNA

Interaccioacute H2A-DNA

Cua C-terminal de H2A

No interaccioacute amb DNA del nucleosoma

Interaccioacute amb H1

Interaccioacute cua N-terminal H2A amb el nucleosoma

Interaccions electroestagravetiques

LYS i ARG amb OP DNA

EVOLUCIOacute DE LES HISTONES

SUPERPOSICIOacuteSTAMP

ClustalW HMMER

STAMP STAMP

LOW SCORES

Alineament STAMP (H4 H2A H2B)

Alinear H3 manualment

STAMP

SUPERPOSICIOacute DE LES HISTONES

H2A At

H2A Dm

H2A Ce

H2A HsH2A Xl

H4 HsH4 Ce

H4 Dm

H4 AtH4 Xl

Mfervidus1

Mfervidus2

H3 CeH3 Hs

H3 XlH3 Dm

H2B At

H2B Hs

H2B Xl

H2B CeH2B Dm

H1 At

H1 CeH1 Dm

H1 Hs

H1 Xl

H5 Ggallus

NUCLEOSOMA PROCARIOTA

bull Mateixa funcioacute a eucariotes i procariotes resoldre el problema de lrsquoempaquetament del DNA

bull Nucleosoma arquea tetragravemer + ~80pb DNAbull 2 tipus drsquohistona amb sequumlegravencia i estructura

conservada bull Formen diacutemers perograve no especiacutefics homo i

heterodiacutemers

bull Histones arquees meacutes petites (nomeacutes histone fold)

CLUSTAL W(160) multiple sequence alignment

1A7W --------------------------MELPIAPIGRIIKDAGAERVSDDARI-TLAKILE 1HTA -------------------------MGELPIAPIGRIIKNAGAERVSDDARI-ALAKVLE 1kx5B SGRGKGGKGLGKGGAKRHRKVLRDNIQGITKPAIRRLARRGGVKRISGLIYEETRGVLKV 1A7W EMGRDIASEAIKLARHAGRKTIKAEDIELAVRRFK---------- 1HTA EMGEEIASEAVKLAKHAGRKTIKAEDIELARKMF-----------1kx5B FLENVIRDAVTYTEHA-KRKT--VTAMDVVYALKRQGRTLYGFGG

No Domain1 Domain2 Sc RMS Len1 Len2 Align NFit Eq Secs I S P(m)

Pair 1 1A7W 1HTA 934 059 68 68 67 67 66 0 8485 10000 736e-46 Pair 2 1A7W 1kx5B 567 152 68 102 68 67 65 0 2462 10000 000037

Pair 3 1HTA 1kx5B 574 131 68 102 68 65 64 0 2969 10000 761e-06

ALINIAMENT ESTRUCTURAL

BIBLIOGRAFIALlibresbull Wolfe A Chromatin (Structure amp Function) Academic Press 2a edicioacute (1995)bull Calladine Understanding DNA Acdameic Pressbull Sinden DNA Structure and Function Academic PressArticlesbull Curt A Davey et al Solvent mediated interactions in the structura of the

nucleosome core particle at 19 Aring resolution J Mol Biol 319 p1097-1113 (2002)

bull Luger et al Crystal structure of the nucleosome core particle at 28 Aring resolution Nature 389 p251-260 (1997)

bull Flaus A Et al Mechanisms for nucleosome mobilisation Biopolymers 68 p463-578 (2003)

bull Richmond T et al The structure of DNA in the nucleosome core Nature 423 p145-150 (2003)

bull Protacio RU et al Effects of Histone Tail Domains on the Rate of Transcriptional Elongation throught a Nucleosome Mol Cell Biol Vol 20 n 23 p8866-8878

Websbull httpwwwciencianetVerArticuloHistonaidArticulo=dsfjuhh7hqjeub9z1f58vkbull httpwwwbiosciohio-stateedu~microbioArchaealhistonesbull httpwwwweb-bookscomMoBioFreeCh3D1htmbull httpwwwbmbpsueducoursesbmb4004_9_active_cromatinpd

Bases de dadesbull SCOPbull PDBbull National Human Genome Research Institute (Histone Sequence Database)

Programesbull STAMPbull ClustalWbull HMMERbull Rasmol

1 Sobre lrsquoestructura del nucleosoma digues quines afirmacions soacuten certes

1) Serveix per resoldre el problema de compactacioacute del DNA

2) Les regions exograveniques del DNA acostumen a estar a les zones linker per aixiacute estar meacutes accesibles als factors de transcripcioacute

3) Les histones srsquouneixen al DNA de forma sequumlegravencia no-depenent

4) Eacutes un sistema molt poc dinagravemic per permetre lrsquoestabilitat dels cromosomas metafagravesics

a 123

b 24

c 13

d 4

e 1234

2 Sobre els components del nucleosoma sabem que

a) Les histones del core estan molt ben conservades mentre que la H1 no

b) El DNA srsquoenrotlla formant 176 voltes al voltant de les histones del nucli que correspon a uns 146pb

c) Les dues anteriors

d) LrsquoH1 estabilitza el nucleosoma i organitza el DNA linker

e) Totes les anteriors

3 Sobre les histones digues quina opcioacute eacutes falsa

a) Soacuten proteiumlnes globulars bagravesiques molt riques en Arg i Lys

b) Les histones desacetilades tenen molt baixa afinitat pel DNA i premetran la transcripcioacute gegravenica

c) Trobem dos tipus drsquohistones totes de baix per molecular

d) Apareixen en lrsquoSCOP com a all alpha protein amb dominis histone fold

e) Srsquoorganitzen en un octagravemer format per un tetragravemer 2(H3-H4) i dos diacutemers (H2A-H2B)

4 En relacioacute a les interaccions entre les histones i el DNA digues quinaes de les seguumlents afirmacions eacutessoacuten falsaes

1) La interaccioacute entre les histones i el DNA es sequumlegravencia depenent

2) Les treonines interaccionen mitjanccedilant ponts drsquohidrogen realitzats amb el grup alcohol de la cadena lateral

3) Les interaccions srsquoestableixen principalment entre residus bagravesics de la hegravelix C-terminal el loop L1 i el loop L2 de les histones i els fosfats del DNA

4) Les interaccions srsquoestableixen principalment entre residus bagravesics de la hegravelix N-terminal el loop L1 i el loop L2 de les histones i els fosfats del DNA

a 1 2 i 3

b 1 i 3

c 2 i 4

d 4

e 1 2 3 i 4

5 En lrsquoestabliment de les interaccions Histona-DNA digues quina de les seguumlents afirmacions eacutes CERTA en relacioacute amb el paper de lrsquoaigua

a Lrsquoaigua facilita les interaccions entre les proteiumlnes i el DNA permetent la interaccioacute per ponts drsquohidrogen entre residus de les histones i del DNA quan aquests estan massa allunyats o mal orientats

b Lrsquoestabliment de ponts drsquohidrogen indirectes suposen una disminucioacute de la estabilitat del sistema

c Les molegravecules dlsquoaigua srsquoordenen al voltant del DNA deixant el core del nucleosoma sense solvatar

d 1 i 2 soacuten certes

e Cap de les anteriors eacutes certa

6 Senyala lales afirmacions INCORRECTAES sobre el nucleosoma

a Les histones core i la histona linker comparteixen un mateix domini estructural anomenat histone fold b El tetragravemer central del nucleosoma estagrave format per 2 histones H3 i 2 histones H4

c El domini histone fold estagrave format per 3 hegravelix alfa i 2 loops (L1 i L2)

d Els monogravemers drsquohistona es capiculen per formar els diacutemers gragravecies a interaccions hidrofogravebiques entre les hegravelix alfa i entre els loops de les histones e Les afirmacions a i d soacuten falses

7 Senyala les afirmacions CORRECTES sobre el nucleosoma

1) La sequumlegravencia drsquoaminoagravecids del domini histone fold de les histones H2A H2B H3 i H4 estagrave menys conservada que la seva estructura i plegament

2) El nucleosoma procariota estagrave format per 2 homo o heterodiacutemers i resol el problema de lrsquoempaquetament del DNA

3) Lrsquoorientacioacute de les cadenes laterals dels aminoagravecids de les histones eacutes variable segons la presegravencia o absegravencia del DNA

4) Les histones H1 soacuten les meacutes conservades evolutivament mentre que les H3 soacuten les que ho estan menys

a) 123 b) 13c) 24 d) 4

e) 1234

8 Tria la resposta correcte

1) Les histones presenten alta homologia de sequumlegravencia i per tant destructura

2) Les interaccions directes per formar el tetragravemer sestableixen entre lH3 dun diacutemer H3-H4 i lH3 de lalatre diacutemer H3-H4lsquo

3) Els dos diacutemers H2AH2B no interaccionen entre ells per formar loctagravemer

4) Els cations divalents juguen un paper fonamental ja que se situen a la regioacute C-terminal de les hegravelix alfa estabilitzant-les

a) 1 i 3 b) 2 i 4 c) 12 i 3 d)123 i 4 e)4

PREGUNTES DrsquoASSAIG NUCLEOSOMA

1- Senyala quina importancia teacute lrsquoaigua en el nucleosoma

En el nucleosoma lrsquoaigua es disposa al voltant del DNA i en lrsquoespai entre que hi ha entre el core drsquohistones i el DNA

En el nucleosoma lrsquoaigua juga un paper fonamental en lrsquoestabliment de les interaccions Histona-DNA ja que permet la interaccionar mitjanccedilant ponts drsquohidrogen de residus que es troben massa allunyats (distagravencia gt 28 Å) o que es troben mal orientats (els ponts drsquohidrogen nomeacutes es donen quan els residus estan disposats en linia recta en lrsquoespai admetent variacions de +- 35ordm) Lrsquoefecte principal que faragrave aixograve eacutes que permetragrave que la interaccioacute entre les histones i el DNA sigui sequumlegravencia independent (tot i que aixograve tambeacute es veu afavorit per altres coses) ja que permetragrave que aquesta no depengui dels residus concrets que hi hagi al DNA ni de la seva disposicioacute perquegrave podrem establir interaccions mitjanccedilant una o meacutes molegravecules drsquoaigua per tal drsquointeraccionar amb el DNA

2 Indica quina eacutes lrsquoestructura drsquoun octagravemer i digues quines proteiumlnes interaccionen entre elles per formar-lo

Lrsquooctagravemer estagrave format per dues cogravepies de cada una de les 4 histones core Es formen 2 heterodiacutemers H2A-H2B i dos heterodiacutemers H3-H4 gragravecies a interaccions hidrofogravebiques entre les hegravelix α2 i ponts H entre aa dels loops Les histones dels diacutemers interaccionen de manera capiculadaEls dos diacutemers H3-H4 srsquouneixen fortament als turns centrals del DNA formant el tetragravemer central Els altres dos diacutemers H2A-H2B interaccionen amb el tetragravemer per formar lrsquooctagravemer drsquohistones del nucleosoma El tetragravemer estagrave format per la unioacute dels 2 diacutemers H3-H4 formant una estructura del tipus 4-hegravelix-bundle Les uacuteniques histones que interaccionen directament soacuten H3-H3rsquo (les H4 queden als extrems del tetragravemer) Les interaccions que srsquoestableixen soacuten ponts H i interaccions hidrofogravebiquesLrsquooctagravemer es forma per la unioacute dels dos diacutemers H2A-H2B al tetragravemer Interaccioacute directa entre H4 i H2B mitjanccedilant ponts H i un cluster hidrofogravebic (aquest estagrave format per 3 Tyr que no interaccionen a traveacutes dels seus oxiacutegens sinoacute dels anells) Tambeacute es forma una estructura del tipus 4-hegravelix-bundleA meacutes tambeacute srsquoestableixen interaccions entre els dos diacutemers H2A-H2B

FI DE LA PRESENTACIOacutersquo

• Slide 1
• Slide 2
• CARACTERIacuteSTIQUES DEL NUCLEOSOMA
• El DNA al nucleosoma
• LOCALITZACIOacute DEL NUCLEOSOMA
• ESTRUCTURA DEL NUCLEOSOMA
• Slide 7
• Slide 8
• DINAgraveMICA DEL NUCLEOSOMA
• Slide 10
• Slide 11
• HISTONES
• CLASSIFICACIOacute SCOP
• TIPUS DrsquoHISTONES
• HISTONE FOLD
• 1KX5
• DOMINI HISTONE FOLD
• Slide 18
• Slide 19
• Slide 20
• Slide 21
• Slide 22
• Slide 23
• Slide 24
• INTERACCIONS AL NUCLEOSOMA
• TIPUS DrsquoINTERACCIONS
• TIPUS DrsquoINTERACCIONS
• INTERACCIONS HISTONA-HISTONA
• Slide 29
• Octagravemer drsquohistones (core nucleosomal)
• Slide 31
• Slide 32
• H3 i H4 interaccionen via histone fold formant un heterodiacutemer
• H2A i H2B interaccionen via histone fold formant un heterodiacutemer
• 1 INTERACCIONS HIDROFOgraveBIQUES
• Slide 36
• 3 ALTRES INTERACCIONS SECUNDAgraveRIES
• Per quegrave es formen aquests heterodiacutemers i no uns altres o homodiacutemers
• Slide 39
• Tetragravemer H3-H4H3rsquo-H4rsquo
• Slide 41
• 1 Ponts H entre H3-H3rsquo
• 2 Interaccions hidrofogravebiques entre H3-H3rsquo
• Slide 44
• Slide 45
• Tetragravemer-diacutemer interaccions H4-H2B
• Cluster hidrofogravebic
• Diacutemer-diacutemer interaccions H2A-H2BH2Arsquo
• Slide 49
• INTERACCIOacute AMB IONS
• INTERACCIONS HISTONA-DNA
• Slide 52
• IMPORTAgraveNCIA DE LrsquoAIGUA
• INTERACCIOacute PER PONTS DrsquoH
• Slide 55
• Slide 56
• Slide 57
• Slide 58
• Interaccioacute diacutemer H2AH2B -DNA
• Slide 60
• Slide 61
• Slide 62
• Slide 63
• Slide 64
• Interaccioacute H2B-DNA
• Slide 66
• Slide 67
• Interaccioacute diacutemer H3H4-DNA
• Slide 69
• Slide 70
• Slide 71
• Slide 72
• Slide 73
• Slide 74
• Slide 75
• Slide 76
• Slide 77
• Slide 78
• Slide 79
• Interaccioacute H3-DNA
• Slide 81
• Interaccioacute H4-DNA
• Slide 83
• Slide 84
• Slide 85
• Slide 86
• Slide 87
• Interaccioacute H2A-DNA
• Slide 89
• EVOLUCIOacute DE LES HISTONES
• SUPERPOSICIOacute
• Slide 92
• Slide 93
• Slide 94
• SUPERPOSICIOacute DE LES HISTONES
• Slide 96
• NUCLEOSOMA PROCARIOTA
• ALINIAMENT ESTRUCTURAL
• BIBLIOGRAFIA
• Slide 100
• Slide 102
• Slide 103
• Slide 104
• Slide 105
• Slide 106
• Slide 107
• Slide 108
• Slide 109
• FI DE LA PRESENTACIOacute

Interaccioacute H3-DNA

Interaccioacute H4-DNA

SHL ndash15

SHL +15

233 Aring

271 Aring

508 Aring

6831 Aring

SHL ndash15

SHL +15

R63 H3 O1P T17J

D24 H4 O1P A-13J

R63 H3

O1P C-14J

D24 H4

O1P T18I

SHL ndash15 SHL +15

Interaccioacute H2B-DNA

Interaccioacute H2A-DNA

Cua C-terminal de H2A

No interaccioacute amb DNA del nucleosoma

Interaccioacute amb H1

Interaccioacute cua N-terminal H2A amb el nucleosoma

Interaccions electroestagravetiques

LYS i ARG amb OP DNA

EVOLUCIOacute DE LES HISTONES

SUPERPOSICIOacuteSTAMP

ClustalW HMMER

STAMP STAMP

LOW SCORES

Alineament STAMP (H4 H2A H2B)

Alinear H3 manualment

STAMP

SUPERPOSICIOacute DE LES HISTONES

H2A At

H2A Dm

H2A Ce

H2A HsH2A Xl

H4 HsH4 Ce

H4 Dm

H4 AtH4 Xl

Mfervidus1

Mfervidus2

H3 CeH3 Hs

H3 XlH3 Dm

H2B At

H2B Hs

H2B Xl

H2B CeH2B Dm

H1 At

H1 CeH1 Dm

H1 Hs

H1 Xl

H5 Ggallus

NUCLEOSOMA PROCARIOTA

bull Mateixa funcioacute a eucariotes i procariotes resoldre el problema de lrsquoempaquetament del DNA

bull Nucleosoma arquea tetragravemer + ~80pb DNAbull 2 tipus drsquohistona amb sequumlegravencia i estructura

conservada bull Formen diacutemers perograve no especiacutefics homo i

heterodiacutemers

bull Histones arquees meacutes petites (nomeacutes histone fold)

CLUSTAL W(160) multiple sequence alignment

1A7W --------------------------MELPIAPIGRIIKDAGAERVSDDARI-TLAKILE 1HTA -------------------------MGELPIAPIGRIIKNAGAERVSDDARI-ALAKVLE 1kx5B SGRGKGGKGLGKGGAKRHRKVLRDNIQGITKPAIRRLARRGGVKRISGLIYEETRGVLKV 1A7W EMGRDIASEAIKLARHAGRKTIKAEDIELAVRRFK---------- 1HTA EMGEEIASEAVKLAKHAGRKTIKAEDIELARKMF-----------1kx5B FLENVIRDAVTYTEHA-KRKT--VTAMDVVYALKRQGRTLYGFGG

No Domain1 Domain2 Sc RMS Len1 Len2 Align NFit Eq Secs I S P(m)

Pair 1 1A7W 1HTA 934 059 68 68 67 67 66 0 8485 10000 736e-46 Pair 2 1A7W 1kx5B 567 152 68 102 68 67 65 0 2462 10000 000037

Pair 3 1HTA 1kx5B 574 131 68 102 68 65 64 0 2969 10000 761e-06

ALINIAMENT ESTRUCTURAL

BIBLIOGRAFIALlibresbull Wolfe A Chromatin (Structure amp Function) Academic Press 2a edicioacute (1995)bull Calladine Understanding DNA Acdameic Pressbull Sinden DNA Structure and Function Academic PressArticlesbull Curt A Davey et al Solvent mediated interactions in the structura of the

nucleosome core particle at 19 Aring resolution J Mol Biol 319 p1097-1113 (2002)

bull Luger et al Crystal structure of the nucleosome core particle at 28 Aring resolution Nature 389 p251-260 (1997)

bull Flaus A Et al Mechanisms for nucleosome mobilisation Biopolymers 68 p463-578 (2003)

bull Richmond T et al The structure of DNA in the nucleosome core Nature 423 p145-150 (2003)

bull Protacio RU et al Effects of Histone Tail Domains on the Rate of Transcriptional Elongation throught a Nucleosome Mol Cell Biol Vol 20 n 23 p8866-8878

Websbull httpwwwciencianetVerArticuloHistonaidArticulo=dsfjuhh7hqjeub9z1f58vkbull httpwwwbiosciohio-stateedu~microbioArchaealhistonesbull httpwwwweb-bookscomMoBioFreeCh3D1htmbull httpwwwbmbpsueducoursesbmb4004_9_active_cromatinpd

Bases de dadesbull SCOPbull PDBbull National Human Genome Research Institute (Histone Sequence Database)

Programesbull STAMPbull ClustalWbull HMMERbull Rasmol

1 Sobre lrsquoestructura del nucleosoma digues quines afirmacions soacuten certes

1) Serveix per resoldre el problema de compactacioacute del DNA

2) Les regions exograveniques del DNA acostumen a estar a les zones linker per aixiacute estar meacutes accesibles als factors de transcripcioacute

3) Les histones srsquouneixen al DNA de forma sequumlegravencia no-depenent

4) Eacutes un sistema molt poc dinagravemic per permetre lrsquoestabilitat dels cromosomas metafagravesics

a 123

b 24

c 13

d 4

e 1234

2 Sobre els components del nucleosoma sabem que

a) Les histones del core estan molt ben conservades mentre que la H1 no

b) El DNA srsquoenrotlla formant 176 voltes al voltant de les histones del nucli que correspon a uns 146pb

c) Les dues anteriors

d) LrsquoH1 estabilitza el nucleosoma i organitza el DNA linker

e) Totes les anteriors

3 Sobre les histones digues quina opcioacute eacutes falsa

a) Soacuten proteiumlnes globulars bagravesiques molt riques en Arg i Lys

b) Les histones desacetilades tenen molt baixa afinitat pel DNA i premetran la transcripcioacute gegravenica

c) Trobem dos tipus drsquohistones totes de baix per molecular

d) Apareixen en lrsquoSCOP com a all alpha protein amb dominis histone fold

e) Srsquoorganitzen en un octagravemer format per un tetragravemer 2(H3-H4) i dos diacutemers (H2A-H2B)

4 En relacioacute a les interaccions entre les histones i el DNA digues quinaes de les seguumlents afirmacions eacutessoacuten falsaes

1) La interaccioacute entre les histones i el DNA es sequumlegravencia depenent

2) Les treonines interaccionen mitjanccedilant ponts drsquohidrogen realitzats amb el grup alcohol de la cadena lateral

3) Les interaccions srsquoestableixen principalment entre residus bagravesics de la hegravelix C-terminal el loop L1 i el loop L2 de les histones i els fosfats del DNA

4) Les interaccions srsquoestableixen principalment entre residus bagravesics de la hegravelix N-terminal el loop L1 i el loop L2 de les histones i els fosfats del DNA

a 1 2 i 3

b 1 i 3

c 2 i 4

d 4

e 1 2 3 i 4

5 En lrsquoestabliment de les interaccions Histona-DNA digues quina de les seguumlents afirmacions eacutes CERTA en relacioacute amb el paper de lrsquoaigua

a Lrsquoaigua facilita les interaccions entre les proteiumlnes i el DNA permetent la interaccioacute per ponts drsquohidrogen entre residus de les histones i del DNA quan aquests estan massa allunyats o mal orientats

b Lrsquoestabliment de ponts drsquohidrogen indirectes suposen una disminucioacute de la estabilitat del sistema

c Les molegravecules dlsquoaigua srsquoordenen al voltant del DNA deixant el core del nucleosoma sense solvatar

d 1 i 2 soacuten certes

e Cap de les anteriors eacutes certa

6 Senyala lales afirmacions INCORRECTAES sobre el nucleosoma

a Les histones core i la histona linker comparteixen un mateix domini estructural anomenat histone fold b El tetragravemer central del nucleosoma estagrave format per 2 histones H3 i 2 histones H4

c El domini histone fold estagrave format per 3 hegravelix alfa i 2 loops (L1 i L2)

d Els monogravemers drsquohistona es capiculen per formar els diacutemers gragravecies a interaccions hidrofogravebiques entre les hegravelix alfa i entre els loops de les histones e Les afirmacions a i d soacuten falses

7 Senyala les afirmacions CORRECTES sobre el nucleosoma

1) La sequumlegravencia drsquoaminoagravecids del domini histone fold de les histones H2A H2B H3 i H4 estagrave menys conservada que la seva estructura i plegament

2) El nucleosoma procariota estagrave format per 2 homo o heterodiacutemers i resol el problema de lrsquoempaquetament del DNA

3) Lrsquoorientacioacute de les cadenes laterals dels aminoagravecids de les histones eacutes variable segons la presegravencia o absegravencia del DNA

4) Les histones H1 soacuten les meacutes conservades evolutivament mentre que les H3 soacuten les que ho estan menys

a) 123 b) 13c) 24 d) 4

e) 1234

8 Tria la resposta correcte

1) Les histones presenten alta homologia de sequumlegravencia i per tant destructura

2) Les interaccions directes per formar el tetragravemer sestableixen entre lH3 dun diacutemer H3-H4 i lH3 de lalatre diacutemer H3-H4lsquo

3) Els dos diacutemers H2AH2B no interaccionen entre ells per formar loctagravemer

4) Els cations divalents juguen un paper fonamental ja que se situen a la regioacute C-terminal de les hegravelix alfa estabilitzant-les

a) 1 i 3 b) 2 i 4 c) 12 i 3 d)123 i 4 e)4

PREGUNTES DrsquoASSAIG NUCLEOSOMA

1- Senyala quina importancia teacute lrsquoaigua en el nucleosoma

En el nucleosoma lrsquoaigua es disposa al voltant del DNA i en lrsquoespai entre que hi ha entre el core drsquohistones i el DNA

En el nucleosoma lrsquoaigua juga un paper fonamental en lrsquoestabliment de les interaccions Histona-DNA ja que permet la interaccionar mitjanccedilant ponts drsquohidrogen de residus que es troben massa allunyats (distagravencia gt 28 Å) o que es troben mal orientats (els ponts drsquohidrogen nomeacutes es donen quan els residus estan disposats en linia recta en lrsquoespai admetent variacions de +- 35ordm) Lrsquoefecte principal que faragrave aixograve eacutes que permetragrave que la interaccioacute entre les histones i el DNA sigui sequumlegravencia independent (tot i que aixograve tambeacute es veu afavorit per altres coses) ja que permetragrave que aquesta no depengui dels residus concrets que hi hagi al DNA ni de la seva disposicioacute perquegrave podrem establir interaccions mitjanccedilant una o meacutes molegravecules drsquoaigua per tal drsquointeraccionar amb el DNA

2 Indica quina eacutes lrsquoestructura drsquoun octagravemer i digues quines proteiumlnes interaccionen entre elles per formar-lo

Lrsquooctagravemer estagrave format per dues cogravepies de cada una de les 4 histones core Es formen 2 heterodiacutemers H2A-H2B i dos heterodiacutemers H3-H4 gragravecies a interaccions hidrofogravebiques entre les hegravelix α2 i ponts H entre aa dels loops Les histones dels diacutemers interaccionen de manera capiculadaEls dos diacutemers H3-H4 srsquouneixen fortament als turns centrals del DNA formant el tetragravemer central Els altres dos diacutemers H2A-H2B interaccionen amb el tetragravemer per formar lrsquooctagravemer drsquohistones del nucleosoma El tetragravemer estagrave format per la unioacute dels 2 diacutemers H3-H4 formant una estructura del tipus 4-hegravelix-bundle Les uacuteniques histones que interaccionen directament soacuten H3-H3rsquo (les H4 queden als extrems del tetragravemer) Les interaccions que srsquoestableixen soacuten ponts H i interaccions hidrofogravebiquesLrsquooctagravemer es forma per la unioacute dels dos diacutemers H2A-H2B al tetragravemer Interaccioacute directa entre H4 i H2B mitjanccedilant ponts H i un cluster hidrofogravebic (aquest estagrave format per 3 Tyr que no interaccionen a traveacutes dels seus oxiacutegens sinoacute dels anells) Tambeacute es forma una estructura del tipus 4-hegravelix-bundleA meacutes tambeacute srsquoestableixen interaccions entre els dos diacutemers H2A-H2B

FI DE LA PRESENTACIOacutersquo

• Slide 1
• Slide 2
• CARACTERIacuteSTIQUES DEL NUCLEOSOMA
• El DNA al nucleosoma
• LOCALITZACIOacute DEL NUCLEOSOMA
• ESTRUCTURA DEL NUCLEOSOMA
• Slide 7
• Slide 8
• DINAgraveMICA DEL NUCLEOSOMA
• Slide 10
• Slide 11
• HISTONES
• CLASSIFICACIOacute SCOP
• TIPUS DrsquoHISTONES
• HISTONE FOLD
• 1KX5
• DOMINI HISTONE FOLD
• Slide 18
• Slide 19
• Slide 20
• Slide 21
• Slide 22
• Slide 23
• Slide 24
• INTERACCIONS AL NUCLEOSOMA
• TIPUS DrsquoINTERACCIONS
• TIPUS DrsquoINTERACCIONS
• INTERACCIONS HISTONA-HISTONA
• Slide 29
• Octagravemer drsquohistones (core nucleosomal)
• Slide 31
• Slide 32
• H3 i H4 interaccionen via histone fold formant un heterodiacutemer
• H2A i H2B interaccionen via histone fold formant un heterodiacutemer
• 1 INTERACCIONS HIDROFOgraveBIQUES
• Slide 36
• 3 ALTRES INTERACCIONS SECUNDAgraveRIES
• Per quegrave es formen aquests heterodiacutemers i no uns altres o homodiacutemers
• Slide 39
• Tetragravemer H3-H4H3rsquo-H4rsquo
• Slide 41
• 1 Ponts H entre H3-H3rsquo
• 2 Interaccions hidrofogravebiques entre H3-H3rsquo
• Slide 44
• Slide 45
• Tetragravemer-diacutemer interaccions H4-H2B
• Cluster hidrofogravebic
• Diacutemer-diacutemer interaccions H2A-H2BH2Arsquo
• Slide 49
• INTERACCIOacute AMB IONS
• INTERACCIONS HISTONA-DNA
• Slide 52
• IMPORTAgraveNCIA DE LrsquoAIGUA
• INTERACCIOacute PER PONTS DrsquoH
• Slide 55
• Slide 56
• Slide 57
• Slide 58
• Interaccioacute diacutemer H2AH2B -DNA
• Slide 60
• Slide 61
• Slide 62
• Slide 63
• Slide 64
• Interaccioacute H2B-DNA
• Slide 66
• Slide 67
• Interaccioacute diacutemer H3H4-DNA
• Slide 69
• Slide 70
• Slide 71
• Slide 72
• Slide 73
• Slide 74
• Slide 75
• Slide 76
• Slide 77
• Slide 78
• Slide 79
• Interaccioacute H3-DNA
• Slide 81
• Interaccioacute H4-DNA
• Slide 83
• Slide 84
• Slide 85
• Slide 86
• Slide 87
• Interaccioacute H2A-DNA
• Slide 89
• EVOLUCIOacute DE LES HISTONES
• SUPERPOSICIOacute
• Slide 92
• Slide 93
• Slide 94
• SUPERPOSICIOacute DE LES HISTONES
• Slide 96
• NUCLEOSOMA PROCARIOTA
• ALINIAMENT ESTRUCTURAL
• BIBLIOGRAFIA
• Slide 100
• Slide 102
• Slide 103
• Slide 104
• Slide 105
• Slide 106
• Slide 107
• Slide 108
• Slide 109
• FI DE LA PRESENTACIOacute

Interaccioacute H4-DNA

SHL ndash15

SHL +15

233 Aring

271 Aring

508 Aring

6831 Aring

SHL ndash15

SHL +15

R63 H3 O1P T17J

D24 H4 O1P A-13J

R63 H3

O1P C-14J

D24 H4

O1P T18I

SHL ndash15 SHL +15

Interaccioacute H2B-DNA

Interaccioacute H2A-DNA

Cua C-terminal de H2A

No interaccioacute amb DNA del nucleosoma

Interaccioacute amb H1

Interaccioacute cua N-terminal H2A amb el nucleosoma

Interaccions electroestagravetiques

LYS i ARG amb OP DNA

EVOLUCIOacute DE LES HISTONES

SUPERPOSICIOacuteSTAMP

ClustalW HMMER

STAMP STAMP

LOW SCORES

Alineament STAMP (H4 H2A H2B)

Alinear H3 manualment

STAMP

SUPERPOSICIOacute DE LES HISTONES

H2A At

H2A Dm

H2A Ce

H2A HsH2A Xl

H4 HsH4 Ce

H4 Dm

H4 AtH4 Xl

Mfervidus1

Mfervidus2

H3 CeH3 Hs

H3 XlH3 Dm

H2B At

H2B Hs

H2B Xl

H2B CeH2B Dm

H1 At

H1 CeH1 Dm

H1 Hs

H1 Xl

H5 Ggallus

NUCLEOSOMA PROCARIOTA

bull Mateixa funcioacute a eucariotes i procariotes resoldre el problema de lrsquoempaquetament del DNA

bull Nucleosoma arquea tetragravemer + ~80pb DNAbull 2 tipus drsquohistona amb sequumlegravencia i estructura

conservada bull Formen diacutemers perograve no especiacutefics homo i

heterodiacutemers

bull Histones arquees meacutes petites (nomeacutes histone fold)

CLUSTAL W(160) multiple sequence alignment

1A7W --------------------------MELPIAPIGRIIKDAGAERVSDDARI-TLAKILE 1HTA -------------------------MGELPIAPIGRIIKNAGAERVSDDARI-ALAKVLE 1kx5B SGRGKGGKGLGKGGAKRHRKVLRDNIQGITKPAIRRLARRGGVKRISGLIYEETRGVLKV 1A7W EMGRDIASEAIKLARHAGRKTIKAEDIELAVRRFK---------- 1HTA EMGEEIASEAVKLAKHAGRKTIKAEDIELARKMF-----------1kx5B FLENVIRDAVTYTEHA-KRKT--VTAMDVVYALKRQGRTLYGFGG

No Domain1 Domain2 Sc RMS Len1 Len2 Align NFit Eq Secs I S P(m)

Pair 1 1A7W 1HTA 934 059 68 68 67 67 66 0 8485 10000 736e-46 Pair 2 1A7W 1kx5B 567 152 68 102 68 67 65 0 2462 10000 000037

Pair 3 1HTA 1kx5B 574 131 68 102 68 65 64 0 2969 10000 761e-06

ALINIAMENT ESTRUCTURAL

BIBLIOGRAFIALlibresbull Wolfe A Chromatin (Structure amp Function) Academic Press 2a edicioacute (1995)bull Calladine Understanding DNA Acdameic Pressbull Sinden DNA Structure and Function Academic PressArticlesbull Curt A Davey et al Solvent mediated interactions in the structura of the

nucleosome core particle at 19 Aring resolution J Mol Biol 319 p1097-1113 (2002)

bull Luger et al Crystal structure of the nucleosome core particle at 28 Aring resolution Nature 389 p251-260 (1997)

bull Flaus A Et al Mechanisms for nucleosome mobilisation Biopolymers 68 p463-578 (2003)

bull Richmond T et al The structure of DNA in the nucleosome core Nature 423 p145-150 (2003)

bull Protacio RU et al Effects of Histone Tail Domains on the Rate of Transcriptional Elongation throught a Nucleosome Mol Cell Biol Vol 20 n 23 p8866-8878

Websbull httpwwwciencianetVerArticuloHistonaidArticulo=dsfjuhh7hqjeub9z1f58vkbull httpwwwbiosciohio-stateedu~microbioArchaealhistonesbull httpwwwweb-bookscomMoBioFreeCh3D1htmbull httpwwwbmbpsueducoursesbmb4004_9_active_cromatinpd

Bases de dadesbull SCOPbull PDBbull National Human Genome Research Institute (Histone Sequence Database)

Programesbull STAMPbull ClustalWbull HMMERbull Rasmol

1 Sobre lrsquoestructura del nucleosoma digues quines afirmacions soacuten certes

1) Serveix per resoldre el problema de compactacioacute del DNA

2) Les regions exograveniques del DNA acostumen a estar a les zones linker per aixiacute estar meacutes accesibles als factors de transcripcioacute

3) Les histones srsquouneixen al DNA de forma sequumlegravencia no-depenent

4) Eacutes un sistema molt poc dinagravemic per permetre lrsquoestabilitat dels cromosomas metafagravesics

a 123

b 24

c 13

d 4

e 1234

2 Sobre els components del nucleosoma sabem que

a) Les histones del core estan molt ben conservades mentre que la H1 no

b) El DNA srsquoenrotlla formant 176 voltes al voltant de les histones del nucli que correspon a uns 146pb

c) Les dues anteriors

d) LrsquoH1 estabilitza el nucleosoma i organitza el DNA linker

e) Totes les anteriors

3 Sobre les histones digues quina opcioacute eacutes falsa

a) Soacuten proteiumlnes globulars bagravesiques molt riques en Arg i Lys

b) Les histones desacetilades tenen molt baixa afinitat pel DNA i premetran la transcripcioacute gegravenica

c) Trobem dos tipus drsquohistones totes de baix per molecular

d) Apareixen en lrsquoSCOP com a all alpha protein amb dominis histone fold

e) Srsquoorganitzen en un octagravemer format per un tetragravemer 2(H3-H4) i dos diacutemers (H2A-H2B)

4 En relacioacute a les interaccions entre les histones i el DNA digues quinaes de les seguumlents afirmacions eacutessoacuten falsaes

1) La interaccioacute entre les histones i el DNA es sequumlegravencia depenent

2) Les treonines interaccionen mitjanccedilant ponts drsquohidrogen realitzats amb el grup alcohol de la cadena lateral

3) Les interaccions srsquoestableixen principalment entre residus bagravesics de la hegravelix C-terminal el loop L1 i el loop L2 de les histones i els fosfats del DNA

4) Les interaccions srsquoestableixen principalment entre residus bagravesics de la hegravelix N-terminal el loop L1 i el loop L2 de les histones i els fosfats del DNA

a 1 2 i 3

b 1 i 3

c 2 i 4

d 4

e 1 2 3 i 4

5 En lrsquoestabliment de les interaccions Histona-DNA digues quina de les seguumlents afirmacions eacutes CERTA en relacioacute amb el paper de lrsquoaigua

a Lrsquoaigua facilita les interaccions entre les proteiumlnes i el DNA permetent la interaccioacute per ponts drsquohidrogen entre residus de les histones i del DNA quan aquests estan massa allunyats o mal orientats

b Lrsquoestabliment de ponts drsquohidrogen indirectes suposen una disminucioacute de la estabilitat del sistema

c Les molegravecules dlsquoaigua srsquoordenen al voltant del DNA deixant el core del nucleosoma sense solvatar

d 1 i 2 soacuten certes

e Cap de les anteriors eacutes certa

6 Senyala lales afirmacions INCORRECTAES sobre el nucleosoma

a Les histones core i la histona linker comparteixen un mateix domini estructural anomenat histone fold b El tetragravemer central del nucleosoma estagrave format per 2 histones H3 i 2 histones H4

c El domini histone fold estagrave format per 3 hegravelix alfa i 2 loops (L1 i L2)

d Els monogravemers drsquohistona es capiculen per formar els diacutemers gragravecies a interaccions hidrofogravebiques entre les hegravelix alfa i entre els loops de les histones e Les afirmacions a i d soacuten falses

7 Senyala les afirmacions CORRECTES sobre el nucleosoma

1) La sequumlegravencia drsquoaminoagravecids del domini histone fold de les histones H2A H2B H3 i H4 estagrave menys conservada que la seva estructura i plegament

2) El nucleosoma procariota estagrave format per 2 homo o heterodiacutemers i resol el problema de lrsquoempaquetament del DNA

3) Lrsquoorientacioacute de les cadenes laterals dels aminoagravecids de les histones eacutes variable segons la presegravencia o absegravencia del DNA

4) Les histones H1 soacuten les meacutes conservades evolutivament mentre que les H3 soacuten les que ho estan menys

a) 123 b) 13c) 24 d) 4

e) 1234

8 Tria la resposta correcte

1) Les histones presenten alta homologia de sequumlegravencia i per tant destructura

2) Les interaccions directes per formar el tetragravemer sestableixen entre lH3 dun diacutemer H3-H4 i lH3 de lalatre diacutemer H3-H4lsquo

3) Els dos diacutemers H2AH2B no interaccionen entre ells per formar loctagravemer

4) Els cations divalents juguen un paper fonamental ja que se situen a la regioacute C-terminal de les hegravelix alfa estabilitzant-les

a) 1 i 3 b) 2 i 4 c) 12 i 3 d)123 i 4 e)4

PREGUNTES DrsquoASSAIG NUCLEOSOMA

1- Senyala quina importancia teacute lrsquoaigua en el nucleosoma

En el nucleosoma lrsquoaigua es disposa al voltant del DNA i en lrsquoespai entre que hi ha entre el core drsquohistones i el DNA

En el nucleosoma lrsquoaigua juga un paper fonamental en lrsquoestabliment de les interaccions Histona-DNA ja que permet la interaccionar mitjanccedilant ponts drsquohidrogen de residus que es troben massa allunyats (distagravencia gt 28 Å) o que es troben mal orientats (els ponts drsquohidrogen nomeacutes es donen quan els residus estan disposats en linia recta en lrsquoespai admetent variacions de +- 35ordm) Lrsquoefecte principal que faragrave aixograve eacutes que permetragrave que la interaccioacute entre les histones i el DNA sigui sequumlegravencia independent (tot i que aixograve tambeacute es veu afavorit per altres coses) ja que permetragrave que aquesta no depengui dels residus concrets que hi hagi al DNA ni de la seva disposicioacute perquegrave podrem establir interaccions mitjanccedilant una o meacutes molegravecules drsquoaigua per tal drsquointeraccionar amb el DNA

2 Indica quina eacutes lrsquoestructura drsquoun octagravemer i digues quines proteiumlnes interaccionen entre elles per formar-lo

Lrsquooctagravemer estagrave format per dues cogravepies de cada una de les 4 histones core Es formen 2 heterodiacutemers H2A-H2B i dos heterodiacutemers H3-H4 gragravecies a interaccions hidrofogravebiques entre les hegravelix α2 i ponts H entre aa dels loops Les histones dels diacutemers interaccionen de manera capiculadaEls dos diacutemers H3-H4 srsquouneixen fortament als turns centrals del DNA formant el tetragravemer central Els altres dos diacutemers H2A-H2B interaccionen amb el tetragravemer per formar lrsquooctagravemer drsquohistones del nucleosoma El tetragravemer estagrave format per la unioacute dels 2 diacutemers H3-H4 formant una estructura del tipus 4-hegravelix-bundle Les uacuteniques histones que interaccionen directament soacuten H3-H3rsquo (les H4 queden als extrems del tetragravemer) Les interaccions que srsquoestableixen soacuten ponts H i interaccions hidrofogravebiquesLrsquooctagravemer es forma per la unioacute dels dos diacutemers H2A-H2B al tetragravemer Interaccioacute directa entre H4 i H2B mitjanccedilant ponts H i un cluster hidrofogravebic (aquest estagrave format per 3 Tyr que no interaccionen a traveacutes dels seus oxiacutegens sinoacute dels anells) Tambeacute es forma una estructura del tipus 4-hegravelix-bundleA meacutes tambeacute srsquoestableixen interaccions entre els dos diacutemers H2A-H2B

FI DE LA PRESENTACIOacutersquo

• Slide 1
• Slide 2
• CARACTERIacuteSTIQUES DEL NUCLEOSOMA
• El DNA al nucleosoma
• LOCALITZACIOacute DEL NUCLEOSOMA
• ESTRUCTURA DEL NUCLEOSOMA
• Slide 7
• Slide 8
• DINAgraveMICA DEL NUCLEOSOMA
• Slide 10
• Slide 11
• HISTONES
• CLASSIFICACIOacute SCOP
• TIPUS DrsquoHISTONES
• HISTONE FOLD
• 1KX5
• DOMINI HISTONE FOLD
• Slide 18
• Slide 19
• Slide 20
• Slide 21
• Slide 22
• Slide 23
• Slide 24
• INTERACCIONS AL NUCLEOSOMA
• TIPUS DrsquoINTERACCIONS
• TIPUS DrsquoINTERACCIONS
• INTERACCIONS HISTONA-HISTONA
• Slide 29
• Octagravemer drsquohistones (core nucleosomal)
• Slide 31
• Slide 32
• H3 i H4 interaccionen via histone fold formant un heterodiacutemer
• H2A i H2B interaccionen via histone fold formant un heterodiacutemer
• 1 INTERACCIONS HIDROFOgraveBIQUES
• Slide 36
• 3 ALTRES INTERACCIONS SECUNDAgraveRIES
• Per quegrave es formen aquests heterodiacutemers i no uns altres o homodiacutemers
• Slide 39
• Tetragravemer H3-H4H3rsquo-H4rsquo
• Slide 41
• 1 Ponts H entre H3-H3rsquo
• 2 Interaccions hidrofogravebiques entre H3-H3rsquo
• Slide 44
• Slide 45
• Tetragravemer-diacutemer interaccions H4-H2B
• Cluster hidrofogravebic
• Diacutemer-diacutemer interaccions H2A-H2BH2Arsquo
• Slide 49
• INTERACCIOacute AMB IONS
• INTERACCIONS HISTONA-DNA
• Slide 52
• IMPORTAgraveNCIA DE LrsquoAIGUA
• INTERACCIOacute PER PONTS DrsquoH
• Slide 55
• Slide 56
• Slide 57
• Slide 58
• Interaccioacute diacutemer H2AH2B -DNA
• Slide 60
• Slide 61
• Slide 62
• Slide 63
• Slide 64
• Interaccioacute H2B-DNA
• Slide 66
• Slide 67
• Interaccioacute diacutemer H3H4-DNA
• Slide 69
• Slide 70
• Slide 71
• Slide 72
• Slide 73
• Slide 74
• Slide 75
• Slide 76
• Slide 77
• Slide 78
• Slide 79
• Interaccioacute H3-DNA
• Slide 81
• Interaccioacute H4-DNA
• Slide 83
• Slide 84
• Slide 85
• Slide 86
• Slide 87
• Interaccioacute H2A-DNA
• Slide 89
• EVOLUCIOacute DE LES HISTONES
• SUPERPOSICIOacute
• Slide 92
• Slide 93
• Slide 94
• SUPERPOSICIOacute DE LES HISTONES
• Slide 96
• NUCLEOSOMA PROCARIOTA
• ALINIAMENT ESTRUCTURAL
• BIBLIOGRAFIA
• Slide 100
• Slide 102
• Slide 103
• Slide 104
• Slide 105
• Slide 106
• Slide 107
• Slide 108
• Slide 109
• FI DE LA PRESENTACIOacute

SHL ndash15

SHL +15

233 Aring

271 Aring

508 Aring

6831 Aring

SHL ndash15

SHL +15

R63 H3 O1P T17J

D24 H4 O1P A-13J

R63 H3

O1P C-14J

D24 H4

O1P T18I

SHL ndash15 SHL +15

Interaccioacute H2B-DNA

Interaccioacute H2A-DNA

Cua C-terminal de H2A

No interaccioacute amb DNA del nucleosoma

Interaccioacute amb H1

Interaccioacute cua N-terminal H2A amb el nucleosoma

Interaccions electroestagravetiques

LYS i ARG amb OP DNA

EVOLUCIOacute DE LES HISTONES

SUPERPOSICIOacuteSTAMP

ClustalW HMMER

STAMP STAMP

LOW SCORES

Alineament STAMP (H4 H2A H2B)

Alinear H3 manualment

STAMP

SUPERPOSICIOacute DE LES HISTONES

H2A At

H2A Dm

H2A Ce

H2A HsH2A Xl

H4 HsH4 Ce

H4 Dm

H4 AtH4 Xl

Mfervidus1

Mfervidus2

H3 CeH3 Hs

H3 XlH3 Dm

H2B At

H2B Hs

H2B Xl

H2B CeH2B Dm

H1 At

H1 CeH1 Dm

H1 Hs

H1 Xl

H5 Ggallus

NUCLEOSOMA PROCARIOTA

bull Mateixa funcioacute a eucariotes i procariotes resoldre el problema de lrsquoempaquetament del DNA

bull Nucleosoma arquea tetragravemer + ~80pb DNAbull 2 tipus drsquohistona amb sequumlegravencia i estructura

conservada bull Formen diacutemers perograve no especiacutefics homo i

heterodiacutemers

bull Histones arquees meacutes petites (nomeacutes histone fold)

CLUSTAL W(160) multiple sequence alignment

1A7W --------------------------MELPIAPIGRIIKDAGAERVSDDARI-TLAKILE 1HTA -------------------------MGELPIAPIGRIIKNAGAERVSDDARI-ALAKVLE 1kx5B SGRGKGGKGLGKGGAKRHRKVLRDNIQGITKPAIRRLARRGGVKRISGLIYEETRGVLKV 1A7W EMGRDIASEAIKLARHAGRKTIKAEDIELAVRRFK---------- 1HTA EMGEEIASEAVKLAKHAGRKTIKAEDIELARKMF-----------1kx5B FLENVIRDAVTYTEHA-KRKT--VTAMDVVYALKRQGRTLYGFGG

No Domain1 Domain2 Sc RMS Len1 Len2 Align NFit Eq Secs I S P(m)

Pair 1 1A7W 1HTA 934 059 68 68 67 67 66 0 8485 10000 736e-46 Pair 2 1A7W 1kx5B 567 152 68 102 68 67 65 0 2462 10000 000037

Pair 3 1HTA 1kx5B 574 131 68 102 68 65 64 0 2969 10000 761e-06

ALINIAMENT ESTRUCTURAL

BIBLIOGRAFIALlibresbull Wolfe A Chromatin (Structure amp Function) Academic Press 2a edicioacute (1995)bull Calladine Understanding DNA Acdameic Pressbull Sinden DNA Structure and Function Academic PressArticlesbull Curt A Davey et al Solvent mediated interactions in the structura of the

nucleosome core particle at 19 Aring resolution J Mol Biol 319 p1097-1113 (2002)

bull Luger et al Crystal structure of the nucleosome core particle at 28 Aring resolution Nature 389 p251-260 (1997)

bull Flaus A Et al Mechanisms for nucleosome mobilisation Biopolymers 68 p463-578 (2003)

bull Richmond T et al The structure of DNA in the nucleosome core Nature 423 p145-150 (2003)

bull Protacio RU et al Effects of Histone Tail Domains on the Rate of Transcriptional Elongation throught a Nucleosome Mol Cell Biol Vol 20 n 23 p8866-8878

Websbull httpwwwciencianetVerArticuloHistonaidArticulo=dsfjuhh7hqjeub9z1f58vkbull httpwwwbiosciohio-stateedu~microbioArchaealhistonesbull httpwwwweb-bookscomMoBioFreeCh3D1htmbull httpwwwbmbpsueducoursesbmb4004_9_active_cromatinpd

Bases de dadesbull SCOPbull PDBbull National Human Genome Research Institute (Histone Sequence Database)

Programesbull STAMPbull ClustalWbull HMMERbull Rasmol

1 Sobre lrsquoestructura del nucleosoma digues quines afirmacions soacuten certes

1) Serveix per resoldre el problema de compactacioacute del DNA

2) Les regions exograveniques del DNA acostumen a estar a les zones linker per aixiacute estar meacutes accesibles als factors de transcripcioacute

3) Les histones srsquouneixen al DNA de forma sequumlegravencia no-depenent

4) Eacutes un sistema molt poc dinagravemic per permetre lrsquoestabilitat dels cromosomas metafagravesics

a 123

b 24

c 13

d 4

e 1234

2 Sobre els components del nucleosoma sabem que

a) Les histones del core estan molt ben conservades mentre que la H1 no

b) El DNA srsquoenrotlla formant 176 voltes al voltant de les histones del nucli que correspon a uns 146pb

c) Les dues anteriors

d) LrsquoH1 estabilitza el nucleosoma i organitza el DNA linker

e) Totes les anteriors

3 Sobre les histones digues quina opcioacute eacutes falsa

a) Soacuten proteiumlnes globulars bagravesiques molt riques en Arg i Lys

b) Les histones desacetilades tenen molt baixa afinitat pel DNA i premetran la transcripcioacute gegravenica

c) Trobem dos tipus drsquohistones totes de baix per molecular

d) Apareixen en lrsquoSCOP com a all alpha protein amb dominis histone fold

e) Srsquoorganitzen en un octagravemer format per un tetragravemer 2(H3-H4) i dos diacutemers (H2A-H2B)

4 En relacioacute a les interaccions entre les histones i el DNA digues quinaes de les seguumlents afirmacions eacutessoacuten falsaes

1) La interaccioacute entre les histones i el DNA es sequumlegravencia depenent

2) Les treonines interaccionen mitjanccedilant ponts drsquohidrogen realitzats amb el grup alcohol de la cadena lateral

3) Les interaccions srsquoestableixen principalment entre residus bagravesics de la hegravelix C-terminal el loop L1 i el loop L2 de les histones i els fosfats del DNA

4) Les interaccions srsquoestableixen principalment entre residus bagravesics de la hegravelix N-terminal el loop L1 i el loop L2 de les histones i els fosfats del DNA

a 1 2 i 3

b 1 i 3

c 2 i 4

d 4

e 1 2 3 i 4

5 En lrsquoestabliment de les interaccions Histona-DNA digues quina de les seguumlents afirmacions eacutes CERTA en relacioacute amb el paper de lrsquoaigua

a Lrsquoaigua facilita les interaccions entre les proteiumlnes i el DNA permetent la interaccioacute per ponts drsquohidrogen entre residus de les histones i del DNA quan aquests estan massa allunyats o mal orientats

b Lrsquoestabliment de ponts drsquohidrogen indirectes suposen una disminucioacute de la estabilitat del sistema

c Les molegravecules dlsquoaigua srsquoordenen al voltant del DNA deixant el core del nucleosoma sense solvatar

d 1 i 2 soacuten certes

e Cap de les anteriors eacutes certa

6 Senyala lales afirmacions INCORRECTAES sobre el nucleosoma

a Les histones core i la histona linker comparteixen un mateix domini estructural anomenat histone fold b El tetragravemer central del nucleosoma estagrave format per 2 histones H3 i 2 histones H4

c El domini histone fold estagrave format per 3 hegravelix alfa i 2 loops (L1 i L2)

d Els monogravemers drsquohistona es capiculen per formar els diacutemers gragravecies a interaccions hidrofogravebiques entre les hegravelix alfa i entre els loops de les histones e Les afirmacions a i d soacuten falses

7 Senyala les afirmacions CORRECTES sobre el nucleosoma

1) La sequumlegravencia drsquoaminoagravecids del domini histone fold de les histones H2A H2B H3 i H4 estagrave menys conservada que la seva estructura i plegament

2) El nucleosoma procariota estagrave format per 2 homo o heterodiacutemers i resol el problema de lrsquoempaquetament del DNA

3) Lrsquoorientacioacute de les cadenes laterals dels aminoagravecids de les histones eacutes variable segons la presegravencia o absegravencia del DNA

4) Les histones H1 soacuten les meacutes conservades evolutivament mentre que les H3 soacuten les que ho estan menys

a) 123 b) 13c) 24 d) 4

e) 1234

8 Tria la resposta correcte

1) Les histones presenten alta homologia de sequumlegravencia i per tant destructura

2) Les interaccions directes per formar el tetragravemer sestableixen entre lH3 dun diacutemer H3-H4 i lH3 de lalatre diacutemer H3-H4lsquo

3) Els dos diacutemers H2AH2B no interaccionen entre ells per formar loctagravemer

4) Els cations divalents juguen un paper fonamental ja que se situen a la regioacute C-terminal de les hegravelix alfa estabilitzant-les

a) 1 i 3 b) 2 i 4 c) 12 i 3 d)123 i 4 e)4

PREGUNTES DrsquoASSAIG NUCLEOSOMA

1- Senyala quina importancia teacute lrsquoaigua en el nucleosoma

En el nucleosoma lrsquoaigua es disposa al voltant del DNA i en lrsquoespai entre que hi ha entre el core drsquohistones i el DNA

En el nucleosoma lrsquoaigua juga un paper fonamental en lrsquoestabliment de les interaccions Histona-DNA ja que permet la interaccionar mitjanccedilant ponts drsquohidrogen de residus que es troben massa allunyats (distagravencia gt 28 Å) o que es troben mal orientats (els ponts drsquohidrogen nomeacutes es donen quan els residus estan disposats en linia recta en lrsquoespai admetent variacions de +- 35ordm) Lrsquoefecte principal que faragrave aixograve eacutes que permetragrave que la interaccioacute entre les histones i el DNA sigui sequumlegravencia independent (tot i que aixograve tambeacute es veu afavorit per altres coses) ja que permetragrave que aquesta no depengui dels residus concrets que hi hagi al DNA ni de la seva disposicioacute perquegrave podrem establir interaccions mitjanccedilant una o meacutes molegravecules drsquoaigua per tal drsquointeraccionar amb el DNA

2 Indica quina eacutes lrsquoestructura drsquoun octagravemer i digues quines proteiumlnes interaccionen entre elles per formar-lo

Lrsquooctagravemer estagrave format per dues cogravepies de cada una de les 4 histones core Es formen 2 heterodiacutemers H2A-H2B i dos heterodiacutemers H3-H4 gragravecies a interaccions hidrofogravebiques entre les hegravelix α2 i ponts H entre aa dels loops Les histones dels diacutemers interaccionen de manera capiculadaEls dos diacutemers H3-H4 srsquouneixen fortament als turns centrals del DNA formant el tetragravemer central Els altres dos diacutemers H2A-H2B interaccionen amb el tetragravemer per formar lrsquooctagravemer drsquohistones del nucleosoma El tetragravemer estagrave format per la unioacute dels 2 diacutemers H3-H4 formant una estructura del tipus 4-hegravelix-bundle Les uacuteniques histones que interaccionen directament soacuten H3-H3rsquo (les H4 queden als extrems del tetragravemer) Les interaccions que srsquoestableixen soacuten ponts H i interaccions hidrofogravebiquesLrsquooctagravemer es forma per la unioacute dels dos diacutemers H2A-H2B al tetragravemer Interaccioacute directa entre H4 i H2B mitjanccedilant ponts H i un cluster hidrofogravebic (aquest estagrave format per 3 Tyr que no interaccionen a traveacutes dels seus oxiacutegens sinoacute dels anells) Tambeacute es forma una estructura del tipus 4-hegravelix-bundleA meacutes tambeacute srsquoestableixen interaccions entre els dos diacutemers H2A-H2B

FI DE LA PRESENTACIOacutersquo

• Slide 1
• Slide 2
• CARACTERIacuteSTIQUES DEL NUCLEOSOMA
• El DNA al nucleosoma
• LOCALITZACIOacute DEL NUCLEOSOMA
• ESTRUCTURA DEL NUCLEOSOMA
• Slide 7
• Slide 8
• DINAgraveMICA DEL NUCLEOSOMA
• Slide 10
• Slide 11
• HISTONES
• CLASSIFICACIOacute SCOP
• TIPUS DrsquoHISTONES
• HISTONE FOLD
• 1KX5
• DOMINI HISTONE FOLD
• Slide 18
• Slide 19
• Slide 20
• Slide 21
• Slide 22
• Slide 23
• Slide 24
• INTERACCIONS AL NUCLEOSOMA
• TIPUS DrsquoINTERACCIONS
• TIPUS DrsquoINTERACCIONS
• INTERACCIONS HISTONA-HISTONA
• Slide 29
• Octagravemer drsquohistones (core nucleosomal)
• Slide 31
• Slide 32
• H3 i H4 interaccionen via histone fold formant un heterodiacutemer
• H2A i H2B interaccionen via histone fold formant un heterodiacutemer
• 1 INTERACCIONS HIDROFOgraveBIQUES
• Slide 36
• 3 ALTRES INTERACCIONS SECUNDAgraveRIES
• Per quegrave es formen aquests heterodiacutemers i no uns altres o homodiacutemers
• Slide 39
• Tetragravemer H3-H4H3rsquo-H4rsquo
• Slide 41
• 1 Ponts H entre H3-H3rsquo
• 2 Interaccions hidrofogravebiques entre H3-H3rsquo
• Slide 44
• Slide 45
• Tetragravemer-diacutemer interaccions H4-H2B
• Cluster hidrofogravebic
• Diacutemer-diacutemer interaccions H2A-H2BH2Arsquo
• Slide 49
• INTERACCIOacute AMB IONS
• INTERACCIONS HISTONA-DNA
• Slide 52
• IMPORTAgraveNCIA DE LrsquoAIGUA
• INTERACCIOacute PER PONTS DrsquoH
• Slide 55
• Slide 56
• Slide 57
• Slide 58
• Interaccioacute diacutemer H2AH2B -DNA
• Slide 60
• Slide 61
• Slide 62
• Slide 63
• Slide 64
• Interaccioacute H2B-DNA
• Slide 66
• Slide 67
• Interaccioacute diacutemer H3H4-DNA
• Slide 69
• Slide 70
• Slide 71
• Slide 72
• Slide 73
• Slide 74
• Slide 75
• Slide 76
• Slide 77
• Slide 78
• Slide 79
• Interaccioacute H3-DNA
• Slide 81
• Interaccioacute H4-DNA
• Slide 83
• Slide 84
• Slide 85
• Slide 86
• Slide 87
• Interaccioacute H2A-DNA
• Slide 89
• EVOLUCIOacute DE LES HISTONES
• SUPERPOSICIOacute
• Slide 92
• Slide 93
• Slide 94
• SUPERPOSICIOacute DE LES HISTONES
• Slide 96
• NUCLEOSOMA PROCARIOTA
• ALINIAMENT ESTRUCTURAL
• BIBLIOGRAFIA
• Slide 100
• Slide 102
• Slide 103
• Slide 104
• Slide 105
• Slide 106
• Slide 107
• Slide 108
• Slide 109
• FI DE LA PRESENTACIOacute

233 Aring

271 Aring

508 Aring

6831 Aring

SHL ndash15

SHL +15

R63 H3 O1P T17J

D24 H4 O1P A-13J

R63 H3

O1P C-14J

D24 H4

O1P T18I

SHL ndash15 SHL +15

Interaccioacute H2B-DNA

Interaccioacute H2A-DNA

Cua C-terminal de H2A

No interaccioacute amb DNA del nucleosoma

Interaccioacute amb H1

Interaccioacute cua N-terminal H2A amb el nucleosoma

Interaccions electroestagravetiques

LYS i ARG amb OP DNA

EVOLUCIOacute DE LES HISTONES

SUPERPOSICIOacuteSTAMP

ClustalW HMMER

STAMP STAMP

LOW SCORES

Alineament STAMP (H4 H2A H2B)

Alinear H3 manualment

STAMP

SUPERPOSICIOacute DE LES HISTONES

H2A At

H2A Dm

H2A Ce

H2A HsH2A Xl

H4 HsH4 Ce

H4 Dm

H4 AtH4 Xl

Mfervidus1

Mfervidus2

H3 CeH3 Hs

H3 XlH3 Dm

H2B At

H2B Hs

H2B Xl

H2B CeH2B Dm

H1 At

H1 CeH1 Dm

H1 Hs

H1 Xl

H5 Ggallus

NUCLEOSOMA PROCARIOTA

bull Mateixa funcioacute a eucariotes i procariotes resoldre el problema de lrsquoempaquetament del DNA

bull Nucleosoma arquea tetragravemer + ~80pb DNAbull 2 tipus drsquohistona amb sequumlegravencia i estructura

conservada bull Formen diacutemers perograve no especiacutefics homo i

heterodiacutemers

bull Histones arquees meacutes petites (nomeacutes histone fold)

CLUSTAL W(160) multiple sequence alignment

1A7W --------------------------MELPIAPIGRIIKDAGAERVSDDARI-TLAKILE 1HTA -------------------------MGELPIAPIGRIIKNAGAERVSDDARI-ALAKVLE 1kx5B SGRGKGGKGLGKGGAKRHRKVLRDNIQGITKPAIRRLARRGGVKRISGLIYEETRGVLKV 1A7W EMGRDIASEAIKLARHAGRKTIKAEDIELAVRRFK---------- 1HTA EMGEEIASEAVKLAKHAGRKTIKAEDIELARKMF-----------1kx5B FLENVIRDAVTYTEHA-KRKT--VTAMDVVYALKRQGRTLYGFGG

No Domain1 Domain2 Sc RMS Len1 Len2 Align NFit Eq Secs I S P(m)

Pair 1 1A7W 1HTA 934 059 68 68 67 67 66 0 8485 10000 736e-46 Pair 2 1A7W 1kx5B 567 152 68 102 68 67 65 0 2462 10000 000037

Pair 3 1HTA 1kx5B 574 131 68 102 68 65 64 0 2969 10000 761e-06

ALINIAMENT ESTRUCTURAL

BIBLIOGRAFIALlibresbull Wolfe A Chromatin (Structure amp Function) Academic Press 2a edicioacute (1995)bull Calladine Understanding DNA Acdameic Pressbull Sinden DNA Structure and Function Academic PressArticlesbull Curt A Davey et al Solvent mediated interactions in the structura of the

nucleosome core particle at 19 Aring resolution J Mol Biol 319 p1097-1113 (2002)

bull Luger et al Crystal structure of the nucleosome core particle at 28 Aring resolution Nature 389 p251-260 (1997)

bull Flaus A Et al Mechanisms for nucleosome mobilisation Biopolymers 68 p463-578 (2003)

bull Richmond T et al The structure of DNA in the nucleosome core Nature 423 p145-150 (2003)

bull Protacio RU et al Effects of Histone Tail Domains on the Rate of Transcriptional Elongation throught a Nucleosome Mol Cell Biol Vol 20 n 23 p8866-8878

Websbull httpwwwciencianetVerArticuloHistonaidArticulo=dsfjuhh7hqjeub9z1f58vkbull httpwwwbiosciohio-stateedu~microbioArchaealhistonesbull httpwwwweb-bookscomMoBioFreeCh3D1htmbull httpwwwbmbpsueducoursesbmb4004_9_active_cromatinpd

Bases de dadesbull SCOPbull PDBbull National Human Genome Research Institute (Histone Sequence Database)

Programesbull STAMPbull ClustalWbull HMMERbull Rasmol

1 Sobre lrsquoestructura del nucleosoma digues quines afirmacions soacuten certes

1) Serveix per resoldre el problema de compactacioacute del DNA

2) Les regions exograveniques del DNA acostumen a estar a les zones linker per aixiacute estar meacutes accesibles als factors de transcripcioacute

3) Les histones srsquouneixen al DNA de forma sequumlegravencia no-depenent

4) Eacutes un sistema molt poc dinagravemic per permetre lrsquoestabilitat dels cromosomas metafagravesics

a 123

b 24

c 13

d 4

e 1234

2 Sobre els components del nucleosoma sabem que

a) Les histones del core estan molt ben conservades mentre que la H1 no

b) El DNA srsquoenrotlla formant 176 voltes al voltant de les histones del nucli que correspon a uns 146pb

c) Les dues anteriors

d) LrsquoH1 estabilitza el nucleosoma i organitza el DNA linker

e) Totes les anteriors

3 Sobre les histones digues quina opcioacute eacutes falsa

a) Soacuten proteiumlnes globulars bagravesiques molt riques en Arg i Lys

b) Les histones desacetilades tenen molt baixa afinitat pel DNA i premetran la transcripcioacute gegravenica

c) Trobem dos tipus drsquohistones totes de baix per molecular

d) Apareixen en lrsquoSCOP com a all alpha protein amb dominis histone fold

e) Srsquoorganitzen en un octagravemer format per un tetragravemer 2(H3-H4) i dos diacutemers (H2A-H2B)

4 En relacioacute a les interaccions entre les histones i el DNA digues quinaes de les seguumlents afirmacions eacutessoacuten falsaes

1) La interaccioacute entre les histones i el DNA es sequumlegravencia depenent

2) Les treonines interaccionen mitjanccedilant ponts drsquohidrogen realitzats amb el grup alcohol de la cadena lateral

3) Les interaccions srsquoestableixen principalment entre residus bagravesics de la hegravelix C-terminal el loop L1 i el loop L2 de les histones i els fosfats del DNA

4) Les interaccions srsquoestableixen principalment entre residus bagravesics de la hegravelix N-terminal el loop L1 i el loop L2 de les histones i els fosfats del DNA

a 1 2 i 3

b 1 i 3

c 2 i 4

d 4

e 1 2 3 i 4

5 En lrsquoestabliment de les interaccions Histona-DNA digues quina de les seguumlents afirmacions eacutes CERTA en relacioacute amb el paper de lrsquoaigua

a Lrsquoaigua facilita les interaccions entre les proteiumlnes i el DNA permetent la interaccioacute per ponts drsquohidrogen entre residus de les histones i del DNA quan aquests estan massa allunyats o mal orientats

b Lrsquoestabliment de ponts drsquohidrogen indirectes suposen una disminucioacute de la estabilitat del sistema

c Les molegravecules dlsquoaigua srsquoordenen al voltant del DNA deixant el core del nucleosoma sense solvatar

d 1 i 2 soacuten certes

e Cap de les anteriors eacutes certa

6 Senyala lales afirmacions INCORRECTAES sobre el nucleosoma

a Les histones core i la histona linker comparteixen un mateix domini estructural anomenat histone fold b El tetragravemer central del nucleosoma estagrave format per 2 histones H3 i 2 histones H4

c El domini histone fold estagrave format per 3 hegravelix alfa i 2 loops (L1 i L2)

d Els monogravemers drsquohistona es capiculen per formar els diacutemers gragravecies a interaccions hidrofogravebiques entre les hegravelix alfa i entre els loops de les histones e Les afirmacions a i d soacuten falses

7 Senyala les afirmacions CORRECTES sobre el nucleosoma

1) La sequumlegravencia drsquoaminoagravecids del domini histone fold de les histones H2A H2B H3 i H4 estagrave menys conservada que la seva estructura i plegament

2) El nucleosoma procariota estagrave format per 2 homo o heterodiacutemers i resol el problema de lrsquoempaquetament del DNA

3) Lrsquoorientacioacute de les cadenes laterals dels aminoagravecids de les histones eacutes variable segons la presegravencia o absegravencia del DNA

4) Les histones H1 soacuten les meacutes conservades evolutivament mentre que les H3 soacuten les que ho estan menys

a) 123 b) 13c) 24 d) 4

e) 1234

8 Tria la resposta correcte

1) Les histones presenten alta homologia de sequumlegravencia i per tant destructura

2) Les interaccions directes per formar el tetragravemer sestableixen entre lH3 dun diacutemer H3-H4 i lH3 de lalatre diacutemer H3-H4lsquo

3) Els dos diacutemers H2AH2B no interaccionen entre ells per formar loctagravemer

4) Els cations divalents juguen un paper fonamental ja que se situen a la regioacute C-terminal de les hegravelix alfa estabilitzant-les

a) 1 i 3 b) 2 i 4 c) 12 i 3 d)123 i 4 e)4

PREGUNTES DrsquoASSAIG NUCLEOSOMA

1- Senyala quina importancia teacute lrsquoaigua en el nucleosoma

En el nucleosoma lrsquoaigua es disposa al voltant del DNA i en lrsquoespai entre que hi ha entre el core drsquohistones i el DNA

En el nucleosoma lrsquoaigua juga un paper fonamental en lrsquoestabliment de les interaccions Histona-DNA ja que permet la interaccionar mitjanccedilant ponts drsquohidrogen de residus que es troben massa allunyats (distagravencia gt 28 Å) o que es troben mal orientats (els ponts drsquohidrogen nomeacutes es donen quan els residus estan disposats en linia recta en lrsquoespai admetent variacions de +- 35ordm) Lrsquoefecte principal que faragrave aixograve eacutes que permetragrave que la interaccioacute entre les histones i el DNA sigui sequumlegravencia independent (tot i que aixograve tambeacute es veu afavorit per altres coses) ja que permetragrave que aquesta no depengui dels residus concrets que hi hagi al DNA ni de la seva disposicioacute perquegrave podrem establir interaccions mitjanccedilant una o meacutes molegravecules drsquoaigua per tal drsquointeraccionar amb el DNA

2 Indica quina eacutes lrsquoestructura drsquoun octagravemer i digues quines proteiumlnes interaccionen entre elles per formar-lo

Lrsquooctagravemer estagrave format per dues cogravepies de cada una de les 4 histones core Es formen 2 heterodiacutemers H2A-H2B i dos heterodiacutemers H3-H4 gragravecies a interaccions hidrofogravebiques entre les hegravelix α2 i ponts H entre aa dels loops Les histones dels diacutemers interaccionen de manera capiculadaEls dos diacutemers H3-H4 srsquouneixen fortament als turns centrals del DNA formant el tetragravemer central Els altres dos diacutemers H2A-H2B interaccionen amb el tetragravemer per formar lrsquooctagravemer drsquohistones del nucleosoma El tetragravemer estagrave format per la unioacute dels 2 diacutemers H3-H4 formant una estructura del tipus 4-hegravelix-bundle Les uacuteniques histones que interaccionen directament soacuten H3-H3rsquo (les H4 queden als extrems del tetragravemer) Les interaccions que srsquoestableixen soacuten ponts H i interaccions hidrofogravebiquesLrsquooctagravemer es forma per la unioacute dels dos diacutemers H2A-H2B al tetragravemer Interaccioacute directa entre H4 i H2B mitjanccedilant ponts H i un cluster hidrofogravebic (aquest estagrave format per 3 Tyr que no interaccionen a traveacutes dels seus oxiacutegens sinoacute dels anells) Tambeacute es forma una estructura del tipus 4-hegravelix-bundleA meacutes tambeacute srsquoestableixen interaccions entre els dos diacutemers H2A-H2B

FI DE LA PRESENTACIOacutersquo

• Slide 1
• Slide 2
• CARACTERIacuteSTIQUES DEL NUCLEOSOMA
• El DNA al nucleosoma
• LOCALITZACIOacute DEL NUCLEOSOMA
• ESTRUCTURA DEL NUCLEOSOMA
• Slide 7
• Slide 8
• DINAgraveMICA DEL NUCLEOSOMA
• Slide 10
• Slide 11
• HISTONES
• CLASSIFICACIOacute SCOP
• TIPUS DrsquoHISTONES
• HISTONE FOLD
• 1KX5
• DOMINI HISTONE FOLD
• Slide 18
• Slide 19
• Slide 20
• Slide 21
• Slide 22
• Slide 23
• Slide 24
• INTERACCIONS AL NUCLEOSOMA
• TIPUS DrsquoINTERACCIONS
• TIPUS DrsquoINTERACCIONS
• INTERACCIONS HISTONA-HISTONA
• Slide 29
• Octagravemer drsquohistones (core nucleosomal)
• Slide 31
• Slide 32
• H3 i H4 interaccionen via histone fold formant un heterodiacutemer
• H2A i H2B interaccionen via histone fold formant un heterodiacutemer
• 1 INTERACCIONS HIDROFOgraveBIQUES
• Slide 36
• 3 ALTRES INTERACCIONS SECUNDAgraveRIES
• Per quegrave es formen aquests heterodiacutemers i no uns altres o homodiacutemers
• Slide 39
• Tetragravemer H3-H4H3rsquo-H4rsquo
• Slide 41
• 1 Ponts H entre H3-H3rsquo
• 2 Interaccions hidrofogravebiques entre H3-H3rsquo
• Slide 44
• Slide 45
• Tetragravemer-diacutemer interaccions H4-H2B
• Cluster hidrofogravebic
• Diacutemer-diacutemer interaccions H2A-H2BH2Arsquo
• Slide 49
• INTERACCIOacute AMB IONS
• INTERACCIONS HISTONA-DNA
• Slide 52
• IMPORTAgraveNCIA DE LrsquoAIGUA
• INTERACCIOacute PER PONTS DrsquoH
• Slide 55
• Slide 56
• Slide 57
• Slide 58
• Interaccioacute diacutemer H2AH2B -DNA
• Slide 60
• Slide 61
• Slide 62
• Slide 63
• Slide 64
• Interaccioacute H2B-DNA
• Slide 66
• Slide 67
• Interaccioacute diacutemer H3H4-DNA
• Slide 69
• Slide 70
• Slide 71
• Slide 72
• Slide 73
• Slide 74
• Slide 75
• Slide 76
• Slide 77
• Slide 78
• Slide 79
• Interaccioacute H3-DNA
• Slide 81
• Interaccioacute H4-DNA
• Slide 83
• Slide 84
• Slide 85
• Slide 86
• Slide 87
• Interaccioacute H2A-DNA
• Slide 89
• EVOLUCIOacute DE LES HISTONES
• SUPERPOSICIOacute
• Slide 92
• Slide 93
• Slide 94
• SUPERPOSICIOacute DE LES HISTONES
• Slide 96
• NUCLEOSOMA PROCARIOTA
• ALINIAMENT ESTRUCTURAL
• BIBLIOGRAFIA
• Slide 100
• Slide 102
• Slide 103
• Slide 104
• Slide 105
• Slide 106
• Slide 107
• Slide 108
• Slide 109
• FI DE LA PRESENTACIOacute

R63 H3 O1P T17J

D24 H4 O1P A-13J

R63 H3

O1P C-14J

D24 H4

O1P T18I

SHL ndash15 SHL +15

Interaccioacute H2B-DNA

Interaccioacute H2A-DNA

Cua C-terminal de H2A

No interaccioacute amb DNA del nucleosoma

Interaccioacute amb H1

Interaccioacute cua N-terminal H2A amb el nucleosoma

Interaccions electroestagravetiques

LYS i ARG amb OP DNA

EVOLUCIOacute DE LES HISTONES

SUPERPOSICIOacuteSTAMP

ClustalW HMMER

STAMP STAMP

LOW SCORES

Alineament STAMP (H4 H2A H2B)

Alinear H3 manualment

STAMP

SUPERPOSICIOacute DE LES HISTONES

H2A At

H2A Dm

H2A Ce

H2A HsH2A Xl

H4 HsH4 Ce

H4 Dm

H4 AtH4 Xl

Mfervidus1

Mfervidus2

H3 CeH3 Hs

H3 XlH3 Dm

H2B At

H2B Hs

H2B Xl

H2B CeH2B Dm

H1 At

H1 CeH1 Dm

H1 Hs

H1 Xl

H5 Ggallus

NUCLEOSOMA PROCARIOTA

bull Mateixa funcioacute a eucariotes i procariotes resoldre el problema de lrsquoempaquetament del DNA

bull Nucleosoma arquea tetragravemer + ~80pb DNAbull 2 tipus drsquohistona amb sequumlegravencia i estructura

conservada bull Formen diacutemers perograve no especiacutefics homo i

heterodiacutemers

bull Histones arquees meacutes petites (nomeacutes histone fold)

CLUSTAL W(160) multiple sequence alignment

1A7W --------------------------MELPIAPIGRIIKDAGAERVSDDARI-TLAKILE 1HTA -------------------------MGELPIAPIGRIIKNAGAERVSDDARI-ALAKVLE 1kx5B SGRGKGGKGLGKGGAKRHRKVLRDNIQGITKPAIRRLARRGGVKRISGLIYEETRGVLKV 1A7W EMGRDIASEAIKLARHAGRKTIKAEDIELAVRRFK---------- 1HTA EMGEEIASEAVKLAKHAGRKTIKAEDIELARKMF-----------1kx5B FLENVIRDAVTYTEHA-KRKT--VTAMDVVYALKRQGRTLYGFGG

No Domain1 Domain2 Sc RMS Len1 Len2 Align NFit Eq Secs I S P(m)

Pair 1 1A7W 1HTA 934 059 68 68 67 67 66 0 8485 10000 736e-46 Pair 2 1A7W 1kx5B 567 152 68 102 68 67 65 0 2462 10000 000037

Pair 3 1HTA 1kx5B 574 131 68 102 68 65 64 0 2969 10000 761e-06

ALINIAMENT ESTRUCTURAL

BIBLIOGRAFIALlibresbull Wolfe A Chromatin (Structure amp Function) Academic Press 2a edicioacute (1995)bull Calladine Understanding DNA Acdameic Pressbull Sinden DNA Structure and Function Academic PressArticlesbull Curt A Davey et al Solvent mediated interactions in the structura of the

nucleosome core particle at 19 Aring resolution J Mol Biol 319 p1097-1113 (2002)

bull Luger et al Crystal structure of the nucleosome core particle at 28 Aring resolution Nature 389 p251-260 (1997)

bull Flaus A Et al Mechanisms for nucleosome mobilisation Biopolymers 68 p463-578 (2003)

bull Richmond T et al The structure of DNA in the nucleosome core Nature 423 p145-150 (2003)

bull Protacio RU et al Effects of Histone Tail Domains on the Rate of Transcriptional Elongation throught a Nucleosome Mol Cell Biol Vol 20 n 23 p8866-8878

Websbull httpwwwciencianetVerArticuloHistonaidArticulo=dsfjuhh7hqjeub9z1f58vkbull httpwwwbiosciohio-stateedu~microbioArchaealhistonesbull httpwwwweb-bookscomMoBioFreeCh3D1htmbull httpwwwbmbpsueducoursesbmb4004_9_active_cromatinpd

Bases de dadesbull SCOPbull PDBbull National Human Genome Research Institute (Histone Sequence Database)

Programesbull STAMPbull ClustalWbull HMMERbull Rasmol

1 Sobre lrsquoestructura del nucleosoma digues quines afirmacions soacuten certes

1) Serveix per resoldre el problema de compactacioacute del DNA

2) Les regions exograveniques del DNA acostumen a estar a les zones linker per aixiacute estar meacutes accesibles als factors de transcripcioacute

3) Les histones srsquouneixen al DNA de forma sequumlegravencia no-depenent

4) Eacutes un sistema molt poc dinagravemic per permetre lrsquoestabilitat dels cromosomas metafagravesics

a 123

b 24

c 13

d 4

e 1234

2 Sobre els components del nucleosoma sabem que

a) Les histones del core estan molt ben conservades mentre que la H1 no

b) El DNA srsquoenrotlla formant 176 voltes al voltant de les histones del nucli que correspon a uns 146pb

c) Les dues anteriors

d) LrsquoH1 estabilitza el nucleosoma i organitza el DNA linker

e) Totes les anteriors

3 Sobre les histones digues quina opcioacute eacutes falsa

a) Soacuten proteiumlnes globulars bagravesiques molt riques en Arg i Lys

b) Les histones desacetilades tenen molt baixa afinitat pel DNA i premetran la transcripcioacute gegravenica

c) Trobem dos tipus drsquohistones totes de baix per molecular

d) Apareixen en lrsquoSCOP com a all alpha protein amb dominis histone fold

e) Srsquoorganitzen en un octagravemer format per un tetragravemer 2(H3-H4) i dos diacutemers (H2A-H2B)

4 En relacioacute a les interaccions entre les histones i el DNA digues quinaes de les seguumlents afirmacions eacutessoacuten falsaes

1) La interaccioacute entre les histones i el DNA es sequumlegravencia depenent

2) Les treonines interaccionen mitjanccedilant ponts drsquohidrogen realitzats amb el grup alcohol de la cadena lateral

3) Les interaccions srsquoestableixen principalment entre residus bagravesics de la hegravelix C-terminal el loop L1 i el loop L2 de les histones i els fosfats del DNA

4) Les interaccions srsquoestableixen principalment entre residus bagravesics de la hegravelix N-terminal el loop L1 i el loop L2 de les histones i els fosfats del DNA

a 1 2 i 3

b 1 i 3

c 2 i 4

d 4

e 1 2 3 i 4

5 En lrsquoestabliment de les interaccions Histona-DNA digues quina de les seguumlents afirmacions eacutes CERTA en relacioacute amb el paper de lrsquoaigua

a Lrsquoaigua facilita les interaccions entre les proteiumlnes i el DNA permetent la interaccioacute per ponts drsquohidrogen entre residus de les histones i del DNA quan aquests estan massa allunyats o mal orientats

b Lrsquoestabliment de ponts drsquohidrogen indirectes suposen una disminucioacute de la estabilitat del sistema

c Les molegravecules dlsquoaigua srsquoordenen al voltant del DNA deixant el core del nucleosoma sense solvatar

d 1 i 2 soacuten certes

e Cap de les anteriors eacutes certa

6 Senyala lales afirmacions INCORRECTAES sobre el nucleosoma

a Les histones core i la histona linker comparteixen un mateix domini estructural anomenat histone fold b El tetragravemer central del nucleosoma estagrave format per 2 histones H3 i 2 histones H4

c El domini histone fold estagrave format per 3 hegravelix alfa i 2 loops (L1 i L2)

d Els monogravemers drsquohistona es capiculen per formar els diacutemers gragravecies a interaccions hidrofogravebiques entre les hegravelix alfa i entre els loops de les histones e Les afirmacions a i d soacuten falses

7 Senyala les afirmacions CORRECTES sobre el nucleosoma

1) La sequumlegravencia drsquoaminoagravecids del domini histone fold de les histones H2A H2B H3 i H4 estagrave menys conservada que la seva estructura i plegament

2) El nucleosoma procariota estagrave format per 2 homo o heterodiacutemers i resol el problema de lrsquoempaquetament del DNA

3) Lrsquoorientacioacute de les cadenes laterals dels aminoagravecids de les histones eacutes variable segons la presegravencia o absegravencia del DNA

4) Les histones H1 soacuten les meacutes conservades evolutivament mentre que les H3 soacuten les que ho estan menys

a) 123 b) 13c) 24 d) 4

e) 1234

8 Tria la resposta correcte

1) Les histones presenten alta homologia de sequumlegravencia i per tant destructura

2) Les interaccions directes per formar el tetragravemer sestableixen entre lH3 dun diacutemer H3-H4 i lH3 de lalatre diacutemer H3-H4lsquo

3) Els dos diacutemers H2AH2B no interaccionen entre ells per formar loctagravemer

4) Els cations divalents juguen un paper fonamental ja que se situen a la regioacute C-terminal de les hegravelix alfa estabilitzant-les

a) 1 i 3 b) 2 i 4 c) 12 i 3 d)123 i 4 e)4

PREGUNTES DrsquoASSAIG NUCLEOSOMA

1- Senyala quina importancia teacute lrsquoaigua en el nucleosoma

En el nucleosoma lrsquoaigua es disposa al voltant del DNA i en lrsquoespai entre que hi ha entre el core drsquohistones i el DNA

En el nucleosoma lrsquoaigua juga un paper fonamental en lrsquoestabliment de les interaccions Histona-DNA ja que permet la interaccionar mitjanccedilant ponts drsquohidrogen de residus que es troben massa allunyats (distagravencia gt 28 Å) o que es troben mal orientats (els ponts drsquohidrogen nomeacutes es donen quan els residus estan disposats en linia recta en lrsquoespai admetent variacions de +- 35ordm) Lrsquoefecte principal que faragrave aixograve eacutes que permetragrave que la interaccioacute entre les histones i el DNA sigui sequumlegravencia independent (tot i que aixograve tambeacute es veu afavorit per altres coses) ja que permetragrave que aquesta no depengui dels residus concrets que hi hagi al DNA ni de la seva disposicioacute perquegrave podrem establir interaccions mitjanccedilant una o meacutes molegravecules drsquoaigua per tal drsquointeraccionar amb el DNA

2 Indica quina eacutes lrsquoestructura drsquoun octagravemer i digues quines proteiumlnes interaccionen entre elles per formar-lo

Lrsquooctagravemer estagrave format per dues cogravepies de cada una de les 4 histones core Es formen 2 heterodiacutemers H2A-H2B i dos heterodiacutemers H3-H4 gragravecies a interaccions hidrofogravebiques entre les hegravelix α2 i ponts H entre aa dels loops Les histones dels diacutemers interaccionen de manera capiculadaEls dos diacutemers H3-H4 srsquouneixen fortament als turns centrals del DNA formant el tetragravemer central Els altres dos diacutemers H2A-H2B interaccionen amb el tetragravemer per formar lrsquooctagravemer drsquohistones del nucleosoma El tetragravemer estagrave format per la unioacute dels 2 diacutemers H3-H4 formant una estructura del tipus 4-hegravelix-bundle Les uacuteniques histones que interaccionen directament soacuten H3-H3rsquo (les H4 queden als extrems del tetragravemer) Les interaccions que srsquoestableixen soacuten ponts H i interaccions hidrofogravebiquesLrsquooctagravemer es forma per la unioacute dels dos diacutemers H2A-H2B al tetragravemer Interaccioacute directa entre H4 i H2B mitjanccedilant ponts H i un cluster hidrofogravebic (aquest estagrave format per 3 Tyr que no interaccionen a traveacutes dels seus oxiacutegens sinoacute dels anells) Tambeacute es forma una estructura del tipus 4-hegravelix-bundleA meacutes tambeacute srsquoestableixen interaccions entre els dos diacutemers H2A-H2B

FI DE LA PRESENTACIOacutersquo

• Slide 1
• Slide 2
• CARACTERIacuteSTIQUES DEL NUCLEOSOMA
• El DNA al nucleosoma
• LOCALITZACIOacute DEL NUCLEOSOMA
• ESTRUCTURA DEL NUCLEOSOMA
• Slide 7
• Slide 8
• DINAgraveMICA DEL NUCLEOSOMA
• Slide 10
• Slide 11
• HISTONES
• CLASSIFICACIOacute SCOP
• TIPUS DrsquoHISTONES
• HISTONE FOLD
• 1KX5
• DOMINI HISTONE FOLD
• Slide 18
• Slide 19
• Slide 20
• Slide 21
• Slide 22
• Slide 23
• Slide 24
• INTERACCIONS AL NUCLEOSOMA
• TIPUS DrsquoINTERACCIONS
• TIPUS DrsquoINTERACCIONS
• INTERACCIONS HISTONA-HISTONA
• Slide 29
• Octagravemer drsquohistones (core nucleosomal)
• Slide 31
• Slide 32
• H3 i H4 interaccionen via histone fold formant un heterodiacutemer
• H2A i H2B interaccionen via histone fold formant un heterodiacutemer
• 1 INTERACCIONS HIDROFOgraveBIQUES
• Slide 36
• 3 ALTRES INTERACCIONS SECUNDAgraveRIES
• Per quegrave es formen aquests heterodiacutemers i no uns altres o homodiacutemers
• Slide 39
• Tetragravemer H3-H4H3rsquo-H4rsquo
• Slide 41
• 1 Ponts H entre H3-H3rsquo
• 2 Interaccions hidrofogravebiques entre H3-H3rsquo
• Slide 44
• Slide 45
• Tetragravemer-diacutemer interaccions H4-H2B
• Cluster hidrofogravebic
• Diacutemer-diacutemer interaccions H2A-H2BH2Arsquo
• Slide 49
• INTERACCIOacute AMB IONS
• INTERACCIONS HISTONA-DNA
• Slide 52
• IMPORTAgraveNCIA DE LrsquoAIGUA
• INTERACCIOacute PER PONTS DrsquoH
• Slide 55
• Slide 56
• Slide 57
• Slide 58
• Interaccioacute diacutemer H2AH2B -DNA
• Slide 60
• Slide 61
• Slide 62
• Slide 63
• Slide 64
• Interaccioacute H2B-DNA
• Slide 66
• Slide 67
• Interaccioacute diacutemer H3H4-DNA
• Slide 69
• Slide 70
• Slide 71
• Slide 72
• Slide 73
• Slide 74
• Slide 75
• Slide 76
• Slide 77
• Slide 78
• Slide 79
• Interaccioacute H3-DNA
• Slide 81
• Interaccioacute H4-DNA
• Slide 83
• Slide 84
• Slide 85
• Slide 86
• Slide 87
• Interaccioacute H2A-DNA
• Slide 89
• EVOLUCIOacute DE LES HISTONES
• SUPERPOSICIOacute
• Slide 92
• Slide 93
• Slide 94
• SUPERPOSICIOacute DE LES HISTONES
• Slide 96
• NUCLEOSOMA PROCARIOTA
• ALINIAMENT ESTRUCTURAL
• BIBLIOGRAFIA
• Slide 100
• Slide 102
• Slide 103
• Slide 104
• Slide 105
• Slide 106
• Slide 107
• Slide 108
• Slide 109
• FI DE LA PRESENTACIOacute

Interaccioacute H2B-DNA

Interaccioacute H2A-DNA

Cua C-terminal de H2A

No interaccioacute amb DNA del nucleosoma

Interaccioacute amb H1

Interaccioacute cua N-terminal H2A amb el nucleosoma

Interaccions electroestagravetiques

LYS i ARG amb OP DNA

EVOLUCIOacute DE LES HISTONES

SUPERPOSICIOacuteSTAMP

ClustalW HMMER

STAMP STAMP

LOW SCORES

Alineament STAMP (H4 H2A H2B)

Alinear H3 manualment

STAMP

SUPERPOSICIOacute DE LES HISTONES

H2A At

H2A Dm

H2A Ce

H2A HsH2A Xl

H4 HsH4 Ce

H4 Dm

H4 AtH4 Xl

Mfervidus1

Mfervidus2

H3 CeH3 Hs

H3 XlH3 Dm

H2B At

H2B Hs

H2B Xl

H2B CeH2B Dm

H1 At

H1 CeH1 Dm

H1 Hs

H1 Xl

H5 Ggallus

NUCLEOSOMA PROCARIOTA

bull Mateixa funcioacute a eucariotes i procariotes resoldre el problema de lrsquoempaquetament del DNA

bull Nucleosoma arquea tetragravemer + ~80pb DNAbull 2 tipus drsquohistona amb sequumlegravencia i estructura

conservada bull Formen diacutemers perograve no especiacutefics homo i

heterodiacutemers

bull Histones arquees meacutes petites (nomeacutes histone fold)

CLUSTAL W(160) multiple sequence alignment

1A7W --------------------------MELPIAPIGRIIKDAGAERVSDDARI-TLAKILE 1HTA -------------------------MGELPIAPIGRIIKNAGAERVSDDARI-ALAKVLE 1kx5B SGRGKGGKGLGKGGAKRHRKVLRDNIQGITKPAIRRLARRGGVKRISGLIYEETRGVLKV 1A7W EMGRDIASEAIKLARHAGRKTIKAEDIELAVRRFK---------- 1HTA EMGEEIASEAVKLAKHAGRKTIKAEDIELARKMF-----------1kx5B FLENVIRDAVTYTEHA-KRKT--VTAMDVVYALKRQGRTLYGFGG

No Domain1 Domain2 Sc RMS Len1 Len2 Align NFit Eq Secs I S P(m)

Pair 1 1A7W 1HTA 934 059 68 68 67 67 66 0 8485 10000 736e-46 Pair 2 1A7W 1kx5B 567 152 68 102 68 67 65 0 2462 10000 000037

Pair 3 1HTA 1kx5B 574 131 68 102 68 65 64 0 2969 10000 761e-06

ALINIAMENT ESTRUCTURAL

BIBLIOGRAFIALlibresbull Wolfe A Chromatin (Structure amp Function) Academic Press 2a edicioacute (1995)bull Calladine Understanding DNA Acdameic Pressbull Sinden DNA Structure and Function Academic PressArticlesbull Curt A Davey et al Solvent mediated interactions in the structura of the

nucleosome core particle at 19 Aring resolution J Mol Biol 319 p1097-1113 (2002)

bull Luger et al Crystal structure of the nucleosome core particle at 28 Aring resolution Nature 389 p251-260 (1997)

bull Flaus A Et al Mechanisms for nucleosome mobilisation Biopolymers 68 p463-578 (2003)

bull Richmond T et al The structure of DNA in the nucleosome core Nature 423 p145-150 (2003)

bull Protacio RU et al Effects of Histone Tail Domains on the Rate of Transcriptional Elongation throught a Nucleosome Mol Cell Biol Vol 20 n 23 p8866-8878

Websbull httpwwwciencianetVerArticuloHistonaidArticulo=dsfjuhh7hqjeub9z1f58vkbull httpwwwbiosciohio-stateedu~microbioArchaealhistonesbull httpwwwweb-bookscomMoBioFreeCh3D1htmbull httpwwwbmbpsueducoursesbmb4004_9_active_cromatinpd

Bases de dadesbull SCOPbull PDBbull National Human Genome Research Institute (Histone Sequence Database)

Programesbull STAMPbull ClustalWbull HMMERbull Rasmol

1 Sobre lrsquoestructura del nucleosoma digues quines afirmacions soacuten certes

1) Serveix per resoldre el problema de compactacioacute del DNA

2) Les regions exograveniques del DNA acostumen a estar a les zones linker per aixiacute estar meacutes accesibles als factors de transcripcioacute

3) Les histones srsquouneixen al DNA de forma sequumlegravencia no-depenent

4) Eacutes un sistema molt poc dinagravemic per permetre lrsquoestabilitat dels cromosomas metafagravesics

a 123

b 24

c 13

d 4

e 1234

2 Sobre els components del nucleosoma sabem que

a) Les histones del core estan molt ben conservades mentre que la H1 no

b) El DNA srsquoenrotlla formant 176 voltes al voltant de les histones del nucli que correspon a uns 146pb

c) Les dues anteriors

d) LrsquoH1 estabilitza el nucleosoma i organitza el DNA linker

e) Totes les anteriors

3 Sobre les histones digues quina opcioacute eacutes falsa

a) Soacuten proteiumlnes globulars bagravesiques molt riques en Arg i Lys

b) Les histones desacetilades tenen molt baixa afinitat pel DNA i premetran la transcripcioacute gegravenica

c) Trobem dos tipus drsquohistones totes de baix per molecular

d) Apareixen en lrsquoSCOP com a all alpha protein amb dominis histone fold

e) Srsquoorganitzen en un octagravemer format per un tetragravemer 2(H3-H4) i dos diacutemers (H2A-H2B)

4 En relacioacute a les interaccions entre les histones i el DNA digues quinaes de les seguumlents afirmacions eacutessoacuten falsaes

1) La interaccioacute entre les histones i el DNA es sequumlegravencia depenent

2) Les treonines interaccionen mitjanccedilant ponts drsquohidrogen realitzats amb el grup alcohol de la cadena lateral

3) Les interaccions srsquoestableixen principalment entre residus bagravesics de la hegravelix C-terminal el loop L1 i el loop L2 de les histones i els fosfats del DNA

4) Les interaccions srsquoestableixen principalment entre residus bagravesics de la hegravelix N-terminal el loop L1 i el loop L2 de les histones i els fosfats del DNA

a 1 2 i 3

b 1 i 3

c 2 i 4

d 4

e 1 2 3 i 4

5 En lrsquoestabliment de les interaccions Histona-DNA digues quina de les seguumlents afirmacions eacutes CERTA en relacioacute amb el paper de lrsquoaigua

a Lrsquoaigua facilita les interaccions entre les proteiumlnes i el DNA permetent la interaccioacute per ponts drsquohidrogen entre residus de les histones i del DNA quan aquests estan massa allunyats o mal orientats

b Lrsquoestabliment de ponts drsquohidrogen indirectes suposen una disminucioacute de la estabilitat del sistema

c Les molegravecules dlsquoaigua srsquoordenen al voltant del DNA deixant el core del nucleosoma sense solvatar

d 1 i 2 soacuten certes

e Cap de les anteriors eacutes certa

6 Senyala lales afirmacions INCORRECTAES sobre el nucleosoma

a Les histones core i la histona linker comparteixen un mateix domini estructural anomenat histone fold b El tetragravemer central del nucleosoma estagrave format per 2 histones H3 i 2 histones H4

c El domini histone fold estagrave format per 3 hegravelix alfa i 2 loops (L1 i L2)

d Els monogravemers drsquohistona es capiculen per formar els diacutemers gragravecies a interaccions hidrofogravebiques entre les hegravelix alfa i entre els loops de les histones e Les afirmacions a i d soacuten falses

7 Senyala les afirmacions CORRECTES sobre el nucleosoma

1) La sequumlegravencia drsquoaminoagravecids del domini histone fold de les histones H2A H2B H3 i H4 estagrave menys conservada que la seva estructura i plegament

2) El nucleosoma procariota estagrave format per 2 homo o heterodiacutemers i resol el problema de lrsquoempaquetament del DNA

3) Lrsquoorientacioacute de les cadenes laterals dels aminoagravecids de les histones eacutes variable segons la presegravencia o absegravencia del DNA

4) Les histones H1 soacuten les meacutes conservades evolutivament mentre que les H3 soacuten les que ho estan menys

a) 123 b) 13c) 24 d) 4

e) 1234

8 Tria la resposta correcte

1) Les histones presenten alta homologia de sequumlegravencia i per tant destructura

2) Les interaccions directes per formar el tetragravemer sestableixen entre lH3 dun diacutemer H3-H4 i lH3 de lalatre diacutemer H3-H4lsquo

3) Els dos diacutemers H2AH2B no interaccionen entre ells per formar loctagravemer

4) Els cations divalents juguen un paper fonamental ja que se situen a la regioacute C-terminal de les hegravelix alfa estabilitzant-les

a) 1 i 3 b) 2 i 4 c) 12 i 3 d)123 i 4 e)4

PREGUNTES DrsquoASSAIG NUCLEOSOMA

1- Senyala quina importancia teacute lrsquoaigua en el nucleosoma

En el nucleosoma lrsquoaigua es disposa al voltant del DNA i en lrsquoespai entre que hi ha entre el core drsquohistones i el DNA

En el nucleosoma lrsquoaigua juga un paper fonamental en lrsquoestabliment de les interaccions Histona-DNA ja que permet la interaccionar mitjanccedilant ponts drsquohidrogen de residus que es troben massa allunyats (distagravencia gt 28 Å) o que es troben mal orientats (els ponts drsquohidrogen nomeacutes es donen quan els residus estan disposats en linia recta en lrsquoespai admetent variacions de +- 35ordm) Lrsquoefecte principal que faragrave aixograve eacutes que permetragrave que la interaccioacute entre les histones i el DNA sigui sequumlegravencia independent (tot i que aixograve tambeacute es veu afavorit per altres coses) ja que permetragrave que aquesta no depengui dels residus concrets que hi hagi al DNA ni de la seva disposicioacute perquegrave podrem establir interaccions mitjanccedilant una o meacutes molegravecules drsquoaigua per tal drsquointeraccionar amb el DNA

2 Indica quina eacutes lrsquoestructura drsquoun octagravemer i digues quines proteiumlnes interaccionen entre elles per formar-lo

Lrsquooctagravemer estagrave format per dues cogravepies de cada una de les 4 histones core Es formen 2 heterodiacutemers H2A-H2B i dos heterodiacutemers H3-H4 gragravecies a interaccions hidrofogravebiques entre les hegravelix α2 i ponts H entre aa dels loops Les histones dels diacutemers interaccionen de manera capiculadaEls dos diacutemers H3-H4 srsquouneixen fortament als turns centrals del DNA formant el tetragravemer central Els altres dos diacutemers H2A-H2B interaccionen amb el tetragravemer per formar lrsquooctagravemer drsquohistones del nucleosoma El tetragravemer estagrave format per la unioacute dels 2 diacutemers H3-H4 formant una estructura del tipus 4-hegravelix-bundle Les uacuteniques histones que interaccionen directament soacuten H3-H3rsquo (les H4 queden als extrems del tetragravemer) Les interaccions que srsquoestableixen soacuten ponts H i interaccions hidrofogravebiquesLrsquooctagravemer es forma per la unioacute dels dos diacutemers H2A-H2B al tetragravemer Interaccioacute directa entre H4 i H2B mitjanccedilant ponts H i un cluster hidrofogravebic (aquest estagrave format per 3 Tyr que no interaccionen a traveacutes dels seus oxiacutegens sinoacute dels anells) Tambeacute es forma una estructura del tipus 4-hegravelix-bundleA meacutes tambeacute srsquoestableixen interaccions entre els dos diacutemers H2A-H2B

FI DE LA PRESENTACIOacutersquo

• Slide 1
• Slide 2
• CARACTERIacuteSTIQUES DEL NUCLEOSOMA
• El DNA al nucleosoma
• LOCALITZACIOacute DEL NUCLEOSOMA
• ESTRUCTURA DEL NUCLEOSOMA
• Slide 7
• Slide 8
• DINAgraveMICA DEL NUCLEOSOMA
• Slide 10
• Slide 11
• HISTONES
• CLASSIFICACIOacute SCOP
• TIPUS DrsquoHISTONES
• HISTONE FOLD
• 1KX5
• DOMINI HISTONE FOLD
• Slide 18
• Slide 19
• Slide 20
• Slide 21
• Slide 22
• Slide 23
• Slide 24
• INTERACCIONS AL NUCLEOSOMA
• TIPUS DrsquoINTERACCIONS
• TIPUS DrsquoINTERACCIONS
• INTERACCIONS HISTONA-HISTONA
• Slide 29
• Octagravemer drsquohistones (core nucleosomal)
• Slide 31
• Slide 32
• H3 i H4 interaccionen via histone fold formant un heterodiacutemer
• H2A i H2B interaccionen via histone fold formant un heterodiacutemer
• 1 INTERACCIONS HIDROFOgraveBIQUES
• Slide 36
• 3 ALTRES INTERACCIONS SECUNDAgraveRIES
• Per quegrave es formen aquests heterodiacutemers i no uns altres o homodiacutemers
• Slide 39
• Tetragravemer H3-H4H3rsquo-H4rsquo
• Slide 41
• 1 Ponts H entre H3-H3rsquo
• 2 Interaccions hidrofogravebiques entre H3-H3rsquo
• Slide 44
• Slide 45
• Tetragravemer-diacutemer interaccions H4-H2B
• Cluster hidrofogravebic
• Diacutemer-diacutemer interaccions H2A-H2BH2Arsquo
• Slide 49
• INTERACCIOacute AMB IONS
• INTERACCIONS HISTONA-DNA
• Slide 52
• IMPORTAgraveNCIA DE LrsquoAIGUA
• INTERACCIOacute PER PONTS DrsquoH
• Slide 55
• Slide 56
• Slide 57
• Slide 58
• Interaccioacute diacutemer H2AH2B -DNA
• Slide 60
• Slide 61
• Slide 62
• Slide 63
• Slide 64
• Interaccioacute H2B-DNA
• Slide 66
• Slide 67
• Interaccioacute diacutemer H3H4-DNA
• Slide 69
• Slide 70
• Slide 71
• Slide 72
• Slide 73
• Slide 74
• Slide 75
• Slide 76
• Slide 77
• Slide 78
• Slide 79
• Interaccioacute H3-DNA
• Slide 81
• Interaccioacute H4-DNA
• Slide 83
• Slide 84
• Slide 85
• Slide 86
• Slide 87
• Interaccioacute H2A-DNA
• Slide 89
• EVOLUCIOacute DE LES HISTONES
• SUPERPOSICIOacute
• Slide 92
• Slide 93
• Slide 94
• SUPERPOSICIOacute DE LES HISTONES
• Slide 96
• NUCLEOSOMA PROCARIOTA
• ALINIAMENT ESTRUCTURAL
• BIBLIOGRAFIA
• Slide 100
• Slide 102
• Slide 103
• Slide 104
• Slide 105
• Slide 106
• Slide 107
• Slide 108
• Slide 109
• FI DE LA PRESENTACIOacute

Interaccioacute H2A-DNA

Cua C-terminal de H2A

No interaccioacute amb DNA del nucleosoma

Interaccioacute amb H1

Interaccioacute cua N-terminal H2A amb el nucleosoma

Interaccions electroestagravetiques

LYS i ARG amb OP DNA

EVOLUCIOacute DE LES HISTONES

SUPERPOSICIOacuteSTAMP

ClustalW HMMER

STAMP STAMP

LOW SCORES

Alineament STAMP (H4 H2A H2B)

Alinear H3 manualment

STAMP

SUPERPOSICIOacute DE LES HISTONES

H2A At

H2A Dm

H2A Ce

H2A HsH2A Xl

H4 HsH4 Ce

H4 Dm

H4 AtH4 Xl

Mfervidus1

Mfervidus2

H3 CeH3 Hs

H3 XlH3 Dm

H2B At

H2B Hs

H2B Xl

H2B CeH2B Dm

H1 At

H1 CeH1 Dm

H1 Hs

H1 Xl

H5 Ggallus

NUCLEOSOMA PROCARIOTA

bull Mateixa funcioacute a eucariotes i procariotes resoldre el problema de lrsquoempaquetament del DNA

bull Nucleosoma arquea tetragravemer + ~80pb DNAbull 2 tipus drsquohistona amb sequumlegravencia i estructura

conservada bull Formen diacutemers perograve no especiacutefics homo i

heterodiacutemers

bull Histones arquees meacutes petites (nomeacutes histone fold)

CLUSTAL W(160) multiple sequence alignment

1A7W --------------------------MELPIAPIGRIIKDAGAERVSDDARI-TLAKILE 1HTA -------------------------MGELPIAPIGRIIKNAGAERVSDDARI-ALAKVLE 1kx5B SGRGKGGKGLGKGGAKRHRKVLRDNIQGITKPAIRRLARRGGVKRISGLIYEETRGVLKV 1A7W EMGRDIASEAIKLARHAGRKTIKAEDIELAVRRFK---------- 1HTA EMGEEIASEAVKLAKHAGRKTIKAEDIELARKMF-----------1kx5B FLENVIRDAVTYTEHA-KRKT--VTAMDVVYALKRQGRTLYGFGG

No Domain1 Domain2 Sc RMS Len1 Len2 Align NFit Eq Secs I S P(m)

Pair 1 1A7W 1HTA 934 059 68 68 67 67 66 0 8485 10000 736e-46 Pair 2 1A7W 1kx5B 567 152 68 102 68 67 65 0 2462 10000 000037

Pair 3 1HTA 1kx5B 574 131 68 102 68 65 64 0 2969 10000 761e-06

ALINIAMENT ESTRUCTURAL

BIBLIOGRAFIALlibresbull Wolfe A Chromatin (Structure amp Function) Academic Press 2a edicioacute (1995)bull Calladine Understanding DNA Acdameic Pressbull Sinden DNA Structure and Function Academic PressArticlesbull Curt A Davey et al Solvent mediated interactions in the structura of the

nucleosome core particle at 19 Aring resolution J Mol Biol 319 p1097-1113 (2002)

bull Luger et al Crystal structure of the nucleosome core particle at 28 Aring resolution Nature 389 p251-260 (1997)

bull Flaus A Et al Mechanisms for nucleosome mobilisation Biopolymers 68 p463-578 (2003)

bull Richmond T et al The structure of DNA in the nucleosome core Nature 423 p145-150 (2003)

bull Protacio RU et al Effects of Histone Tail Domains on the Rate of Transcriptional Elongation throught a Nucleosome Mol Cell Biol Vol 20 n 23 p8866-8878

Websbull httpwwwciencianetVerArticuloHistonaidArticulo=dsfjuhh7hqjeub9z1f58vkbull httpwwwbiosciohio-stateedu~microbioArchaealhistonesbull httpwwwweb-bookscomMoBioFreeCh3D1htmbull httpwwwbmbpsueducoursesbmb4004_9_active_cromatinpd

Bases de dadesbull SCOPbull PDBbull National Human Genome Research Institute (Histone Sequence Database)

Programesbull STAMPbull ClustalWbull HMMERbull Rasmol

1 Sobre lrsquoestructura del nucleosoma digues quines afirmacions soacuten certes

1) Serveix per resoldre el problema de compactacioacute del DNA

2) Les regions exograveniques del DNA acostumen a estar a les zones linker per aixiacute estar meacutes accesibles als factors de transcripcioacute

3) Les histones srsquouneixen al DNA de forma sequumlegravencia no-depenent

4) Eacutes un sistema molt poc dinagravemic per permetre lrsquoestabilitat dels cromosomas metafagravesics

a 123

b 24

c 13

d 4

e 1234

2 Sobre els components del nucleosoma sabem que

a) Les histones del core estan molt ben conservades mentre que la H1 no

b) El DNA srsquoenrotlla formant 176 voltes al voltant de les histones del nucli que correspon a uns 146pb

c) Les dues anteriors

d) LrsquoH1 estabilitza el nucleosoma i organitza el DNA linker

e) Totes les anteriors

3 Sobre les histones digues quina opcioacute eacutes falsa

a) Soacuten proteiumlnes globulars bagravesiques molt riques en Arg i Lys

b) Les histones desacetilades tenen molt baixa afinitat pel DNA i premetran la transcripcioacute gegravenica

c) Trobem dos tipus drsquohistones totes de baix per molecular

d) Apareixen en lrsquoSCOP com a all alpha protein amb dominis histone fold

e) Srsquoorganitzen en un octagravemer format per un tetragravemer 2(H3-H4) i dos diacutemers (H2A-H2B)

4 En relacioacute a les interaccions entre les histones i el DNA digues quinaes de les seguumlents afirmacions eacutessoacuten falsaes

1) La interaccioacute entre les histones i el DNA es sequumlegravencia depenent

2) Les treonines interaccionen mitjanccedilant ponts drsquohidrogen realitzats amb el grup alcohol de la cadena lateral

3) Les interaccions srsquoestableixen principalment entre residus bagravesics de la hegravelix C-terminal el loop L1 i el loop L2 de les histones i els fosfats del DNA

4) Les interaccions srsquoestableixen principalment entre residus bagravesics de la hegravelix N-terminal el loop L1 i el loop L2 de les histones i els fosfats del DNA

a 1 2 i 3

b 1 i 3

c 2 i 4

d 4

e 1 2 3 i 4

5 En lrsquoestabliment de les interaccions Histona-DNA digues quina de les seguumlents afirmacions eacutes CERTA en relacioacute amb el paper de lrsquoaigua

a Lrsquoaigua facilita les interaccions entre les proteiumlnes i el DNA permetent la interaccioacute per ponts drsquohidrogen entre residus de les histones i del DNA quan aquests estan massa allunyats o mal orientats

b Lrsquoestabliment de ponts drsquohidrogen indirectes suposen una disminucioacute de la estabilitat del sistema

c Les molegravecules dlsquoaigua srsquoordenen al voltant del DNA deixant el core del nucleosoma sense solvatar

d 1 i 2 soacuten certes

e Cap de les anteriors eacutes certa

6 Senyala lales afirmacions INCORRECTAES sobre el nucleosoma

a Les histones core i la histona linker comparteixen un mateix domini estructural anomenat histone fold b El tetragravemer central del nucleosoma estagrave format per 2 histones H3 i 2 histones H4

c El domini histone fold estagrave format per 3 hegravelix alfa i 2 loops (L1 i L2)

d Els monogravemers drsquohistona es capiculen per formar els diacutemers gragravecies a interaccions hidrofogravebiques entre les hegravelix alfa i entre els loops de les histones e Les afirmacions a i d soacuten falses

7 Senyala les afirmacions CORRECTES sobre el nucleosoma

1) La sequumlegravencia drsquoaminoagravecids del domini histone fold de les histones H2A H2B H3 i H4 estagrave menys conservada que la seva estructura i plegament

2) El nucleosoma procariota estagrave format per 2 homo o heterodiacutemers i resol el problema de lrsquoempaquetament del DNA

3) Lrsquoorientacioacute de les cadenes laterals dels aminoagravecids de les histones eacutes variable segons la presegravencia o absegravencia del DNA

4) Les histones H1 soacuten les meacutes conservades evolutivament mentre que les H3 soacuten les que ho estan menys

a) 123 b) 13c) 24 d) 4

e) 1234

8 Tria la resposta correcte

1) Les histones presenten alta homologia de sequumlegravencia i per tant destructura

2) Les interaccions directes per formar el tetragravemer sestableixen entre lH3 dun diacutemer H3-H4 i lH3 de lalatre diacutemer H3-H4lsquo

3) Els dos diacutemers H2AH2B no interaccionen entre ells per formar loctagravemer

4) Els cations divalents juguen un paper fonamental ja que se situen a la regioacute C-terminal de les hegravelix alfa estabilitzant-les

a) 1 i 3 b) 2 i 4 c) 12 i 3 d)123 i 4 e)4

PREGUNTES DrsquoASSAIG NUCLEOSOMA

1- Senyala quina importancia teacute lrsquoaigua en el nucleosoma

En el nucleosoma lrsquoaigua es disposa al voltant del DNA i en lrsquoespai entre que hi ha entre el core drsquohistones i el DNA

En el nucleosoma lrsquoaigua juga un paper fonamental en lrsquoestabliment de les interaccions Histona-DNA ja que permet la interaccionar mitjanccedilant ponts drsquohidrogen de residus que es troben massa allunyats (distagravencia gt 28 Å) o que es troben mal orientats (els ponts drsquohidrogen nomeacutes es donen quan els residus estan disposats en linia recta en lrsquoespai admetent variacions de +- 35ordm) Lrsquoefecte principal que faragrave aixograve eacutes que permetragrave que la interaccioacute entre les histones i el DNA sigui sequumlegravencia independent (tot i que aixograve tambeacute es veu afavorit per altres coses) ja que permetragrave que aquesta no depengui dels residus concrets que hi hagi al DNA ni de la seva disposicioacute perquegrave podrem establir interaccions mitjanccedilant una o meacutes molegravecules drsquoaigua per tal drsquointeraccionar amb el DNA

2 Indica quina eacutes lrsquoestructura drsquoun octagravemer i digues quines proteiumlnes interaccionen entre elles per formar-lo

Lrsquooctagravemer estagrave format per dues cogravepies de cada una de les 4 histones core Es formen 2 heterodiacutemers H2A-H2B i dos heterodiacutemers H3-H4 gragravecies a interaccions hidrofogravebiques entre les hegravelix α2 i ponts H entre aa dels loops Les histones dels diacutemers interaccionen de manera capiculadaEls dos diacutemers H3-H4 srsquouneixen fortament als turns centrals del DNA formant el tetragravemer central Els altres dos diacutemers H2A-H2B interaccionen amb el tetragravemer per formar lrsquooctagravemer drsquohistones del nucleosoma El tetragravemer estagrave format per la unioacute dels 2 diacutemers H3-H4 formant una estructura del tipus 4-hegravelix-bundle Les uacuteniques histones que interaccionen directament soacuten H3-H3rsquo (les H4 queden als extrems del tetragravemer) Les interaccions que srsquoestableixen soacuten ponts H i interaccions hidrofogravebiquesLrsquooctagravemer es forma per la unioacute dels dos diacutemers H2A-H2B al tetragravemer Interaccioacute directa entre H4 i H2B mitjanccedilant ponts H i un cluster hidrofogravebic (aquest estagrave format per 3 Tyr que no interaccionen a traveacutes dels seus oxiacutegens sinoacute dels anells) Tambeacute es forma una estructura del tipus 4-hegravelix-bundleA meacutes tambeacute srsquoestableixen interaccions entre els dos diacutemers H2A-H2B

FI DE LA PRESENTACIOacutersquo

• Slide 1
• Slide 2
• CARACTERIacuteSTIQUES DEL NUCLEOSOMA
• El DNA al nucleosoma
• LOCALITZACIOacute DEL NUCLEOSOMA
• ESTRUCTURA DEL NUCLEOSOMA
• Slide 7
• Slide 8
• DINAgraveMICA DEL NUCLEOSOMA
• Slide 10
• Slide 11
• HISTONES
• CLASSIFICACIOacute SCOP
• TIPUS DrsquoHISTONES
• HISTONE FOLD
• 1KX5
• DOMINI HISTONE FOLD
• Slide 18
• Slide 19
• Slide 20
• Slide 21
• Slide 22
• Slide 23
• Slide 24
• INTERACCIONS AL NUCLEOSOMA
• TIPUS DrsquoINTERACCIONS
• TIPUS DrsquoINTERACCIONS
• INTERACCIONS HISTONA-HISTONA
• Slide 29
• Octagravemer drsquohistones (core nucleosomal)
• Slide 31
• Slide 32
• H3 i H4 interaccionen via histone fold formant un heterodiacutemer
• H2A i H2B interaccionen via histone fold formant un heterodiacutemer
• 1 INTERACCIONS HIDROFOgraveBIQUES
• Slide 36
• 3 ALTRES INTERACCIONS SECUNDAgraveRIES
• Per quegrave es formen aquests heterodiacutemers i no uns altres o homodiacutemers
• Slide 39
• Tetragravemer H3-H4H3rsquo-H4rsquo
• Slide 41
• 1 Ponts H entre H3-H3rsquo
• 2 Interaccions hidrofogravebiques entre H3-H3rsquo
• Slide 44
• Slide 45
• Tetragravemer-diacutemer interaccions H4-H2B
• Cluster hidrofogravebic
• Diacutemer-diacutemer interaccions H2A-H2BH2Arsquo
• Slide 49
• INTERACCIOacute AMB IONS
• INTERACCIONS HISTONA-DNA
• Slide 52
• IMPORTAgraveNCIA DE LrsquoAIGUA
• INTERACCIOacute PER PONTS DrsquoH
• Slide 55
• Slide 56
• Slide 57
• Slide 58
• Interaccioacute diacutemer H2AH2B -DNA
• Slide 60
• Slide 61
• Slide 62
• Slide 63
• Slide 64
• Interaccioacute H2B-DNA
• Slide 66
• Slide 67
• Interaccioacute diacutemer H3H4-DNA
• Slide 69
• Slide 70
• Slide 71
• Slide 72
• Slide 73
• Slide 74
• Slide 75
• Slide 76
• Slide 77
• Slide 78
• Slide 79
• Interaccioacute H3-DNA
• Slide 81
• Interaccioacute H4-DNA
• Slide 83
• Slide 84
• Slide 85
• Slide 86
• Slide 87
• Interaccioacute H2A-DNA
• Slide 89
• EVOLUCIOacute DE LES HISTONES
• SUPERPOSICIOacute
• Slide 92
• Slide 93
• Slide 94
• SUPERPOSICIOacute DE LES HISTONES
• Slide 96
• NUCLEOSOMA PROCARIOTA
• ALINIAMENT ESTRUCTURAL
• BIBLIOGRAFIA
• Slide 100
• Slide 102
• Slide 103
• Slide 104
• Slide 105
• Slide 106
• Slide 107
• Slide 108
• Slide 109
• FI DE LA PRESENTACIOacute

Cua C-terminal de H2A

No interaccioacute amb DNA del nucleosoma

Interaccioacute amb H1

Interaccioacute cua N-terminal H2A amb el nucleosoma

Interaccions electroestagravetiques

LYS i ARG amb OP DNA

EVOLUCIOacute DE LES HISTONES

SUPERPOSICIOacuteSTAMP

ClustalW HMMER

STAMP STAMP

LOW SCORES

Alineament STAMP (H4 H2A H2B)

Alinear H3 manualment

STAMP

SUPERPOSICIOacute DE LES HISTONES

H2A At

H2A Dm

H2A Ce

H2A HsH2A Xl

H4 HsH4 Ce

H4 Dm

H4 AtH4 Xl

Mfervidus1

Mfervidus2

H3 CeH3 Hs

H3 XlH3 Dm

H2B At

H2B Hs

H2B Xl

H2B CeH2B Dm

H1 At

H1 CeH1 Dm

H1 Hs

H1 Xl

H5 Ggallus

NUCLEOSOMA PROCARIOTA

bull Mateixa funcioacute a eucariotes i procariotes resoldre el problema de lrsquoempaquetament del DNA

bull Nucleosoma arquea tetragravemer + ~80pb DNAbull 2 tipus drsquohistona amb sequumlegravencia i estructura

conservada bull Formen diacutemers perograve no especiacutefics homo i

heterodiacutemers

bull Histones arquees meacutes petites (nomeacutes histone fold)

CLUSTAL W(160) multiple sequence alignment

1A7W --------------------------MELPIAPIGRIIKDAGAERVSDDARI-TLAKILE 1HTA -------------------------MGELPIAPIGRIIKNAGAERVSDDARI-ALAKVLE 1kx5B SGRGKGGKGLGKGGAKRHRKVLRDNIQGITKPAIRRLARRGGVKRISGLIYEETRGVLKV 1A7W EMGRDIASEAIKLARHAGRKTIKAEDIELAVRRFK---------- 1HTA EMGEEIASEAVKLAKHAGRKTIKAEDIELARKMF-----------1kx5B FLENVIRDAVTYTEHA-KRKT--VTAMDVVYALKRQGRTLYGFGG

No Domain1 Domain2 Sc RMS Len1 Len2 Align NFit Eq Secs I S P(m)

Pair 1 1A7W 1HTA 934 059 68 68 67 67 66 0 8485 10000 736e-46 Pair 2 1A7W 1kx5B 567 152 68 102 68 67 65 0 2462 10000 000037

Pair 3 1HTA 1kx5B 574 131 68 102 68 65 64 0 2969 10000 761e-06

ALINIAMENT ESTRUCTURAL

BIBLIOGRAFIALlibresbull Wolfe A Chromatin (Structure amp Function) Academic Press 2a edicioacute (1995)bull Calladine Understanding DNA Acdameic Pressbull Sinden DNA Structure and Function Academic PressArticlesbull Curt A Davey et al Solvent mediated interactions in the structura of the

nucleosome core particle at 19 Aring resolution J Mol Biol 319 p1097-1113 (2002)

bull Luger et al Crystal structure of the nucleosome core particle at 28 Aring resolution Nature 389 p251-260 (1997)

bull Flaus A Et al Mechanisms for nucleosome mobilisation Biopolymers 68 p463-578 (2003)

bull Richmond T et al The structure of DNA in the nucleosome core Nature 423 p145-150 (2003)

bull Protacio RU et al Effects of Histone Tail Domains on the Rate of Transcriptional Elongation throught a Nucleosome Mol Cell Biol Vol 20 n 23 p8866-8878

Websbull httpwwwciencianetVerArticuloHistonaidArticulo=dsfjuhh7hqjeub9z1f58vkbull httpwwwbiosciohio-stateedu~microbioArchaealhistonesbull httpwwwweb-bookscomMoBioFreeCh3D1htmbull httpwwwbmbpsueducoursesbmb4004_9_active_cromatinpd

Bases de dadesbull SCOPbull PDBbull National Human Genome Research Institute (Histone Sequence Database)

Programesbull STAMPbull ClustalWbull HMMERbull Rasmol

1 Sobre lrsquoestructura del nucleosoma digues quines afirmacions soacuten certes

1) Serveix per resoldre el problema de compactacioacute del DNA

2) Les regions exograveniques del DNA acostumen a estar a les zones linker per aixiacute estar meacutes accesibles als factors de transcripcioacute

3) Les histones srsquouneixen al DNA de forma sequumlegravencia no-depenent

4) Eacutes un sistema molt poc dinagravemic per permetre lrsquoestabilitat dels cromosomas metafagravesics

a 123

b 24

c 13

d 4

e 1234

2 Sobre els components del nucleosoma sabem que

a) Les histones del core estan molt ben conservades mentre que la H1 no

b) El DNA srsquoenrotlla formant 176 voltes al voltant de les histones del nucli que correspon a uns 146pb

c) Les dues anteriors

d) LrsquoH1 estabilitza el nucleosoma i organitza el DNA linker

e) Totes les anteriors

3 Sobre les histones digues quina opcioacute eacutes falsa

a) Soacuten proteiumlnes globulars bagravesiques molt riques en Arg i Lys

b) Les histones desacetilades tenen molt baixa afinitat pel DNA i premetran la transcripcioacute gegravenica

c) Trobem dos tipus drsquohistones totes de baix per molecular

d) Apareixen en lrsquoSCOP com a all alpha protein amb dominis histone fold

e) Srsquoorganitzen en un octagravemer format per un tetragravemer 2(H3-H4) i dos diacutemers (H2A-H2B)

4 En relacioacute a les interaccions entre les histones i el DNA digues quinaes de les seguumlents afirmacions eacutessoacuten falsaes

1) La interaccioacute entre les histones i el DNA es sequumlegravencia depenent

2) Les treonines interaccionen mitjanccedilant ponts drsquohidrogen realitzats amb el grup alcohol de la cadena lateral

3) Les interaccions srsquoestableixen principalment entre residus bagravesics de la hegravelix C-terminal el loop L1 i el loop L2 de les histones i els fosfats del DNA

4) Les interaccions srsquoestableixen principalment entre residus bagravesics de la hegravelix N-terminal el loop L1 i el loop L2 de les histones i els fosfats del DNA

a 1 2 i 3

b 1 i 3

c 2 i 4

d 4

e 1 2 3 i 4

5 En lrsquoestabliment de les interaccions Histona-DNA digues quina de les seguumlents afirmacions eacutes CERTA en relacioacute amb el paper de lrsquoaigua

a Lrsquoaigua facilita les interaccions entre les proteiumlnes i el DNA permetent la interaccioacute per ponts drsquohidrogen entre residus de les histones i del DNA quan aquests estan massa allunyats o mal orientats

b Lrsquoestabliment de ponts drsquohidrogen indirectes suposen una disminucioacute de la estabilitat del sistema

c Les molegravecules dlsquoaigua srsquoordenen al voltant del DNA deixant el core del nucleosoma sense solvatar

d 1 i 2 soacuten certes

e Cap de les anteriors eacutes certa

6 Senyala lales afirmacions INCORRECTAES sobre el nucleosoma

a Les histones core i la histona linker comparteixen un mateix domini estructural anomenat histone fold b El tetragravemer central del nucleosoma estagrave format per 2 histones H3 i 2 histones H4

c El domini histone fold estagrave format per 3 hegravelix alfa i 2 loops (L1 i L2)

d Els monogravemers drsquohistona es capiculen per formar els diacutemers gragravecies a interaccions hidrofogravebiques entre les hegravelix alfa i entre els loops de les histones e Les afirmacions a i d soacuten falses

7 Senyala les afirmacions CORRECTES sobre el nucleosoma

1) La sequumlegravencia drsquoaminoagravecids del domini histone fold de les histones H2A H2B H3 i H4 estagrave menys conservada que la seva estructura i plegament

2) El nucleosoma procariota estagrave format per 2 homo o heterodiacutemers i resol el problema de lrsquoempaquetament del DNA

3) Lrsquoorientacioacute de les cadenes laterals dels aminoagravecids de les histones eacutes variable segons la presegravencia o absegravencia del DNA

4) Les histones H1 soacuten les meacutes conservades evolutivament mentre que les H3 soacuten les que ho estan menys

a) 123 b) 13c) 24 d) 4

e) 1234

8 Tria la resposta correcte

1) Les histones presenten alta homologia de sequumlegravencia i per tant destructura

2) Les interaccions directes per formar el tetragravemer sestableixen entre lH3 dun diacutemer H3-H4 i lH3 de lalatre diacutemer H3-H4lsquo

3) Els dos diacutemers H2AH2B no interaccionen entre ells per formar loctagravemer

4) Els cations divalents juguen un paper fonamental ja que se situen a la regioacute C-terminal de les hegravelix alfa estabilitzant-les

a) 1 i 3 b) 2 i 4 c) 12 i 3 d)123 i 4 e)4

PREGUNTES DrsquoASSAIG NUCLEOSOMA

1- Senyala quina importancia teacute lrsquoaigua en el nucleosoma

En el nucleosoma lrsquoaigua es disposa al voltant del DNA i en lrsquoespai entre que hi ha entre el core drsquohistones i el DNA

En el nucleosoma lrsquoaigua juga un paper fonamental en lrsquoestabliment de les interaccions Histona-DNA ja que permet la interaccionar mitjanccedilant ponts drsquohidrogen de residus que es troben massa allunyats (distagravencia gt 28 Å) o que es troben mal orientats (els ponts drsquohidrogen nomeacutes es donen quan els residus estan disposats en linia recta en lrsquoespai admetent variacions de +- 35ordm) Lrsquoefecte principal que faragrave aixograve eacutes que permetragrave que la interaccioacute entre les histones i el DNA sigui sequumlegravencia independent (tot i que aixograve tambeacute es veu afavorit per altres coses) ja que permetragrave que aquesta no depengui dels residus concrets que hi hagi al DNA ni de la seva disposicioacute perquegrave podrem establir interaccions mitjanccedilant una o meacutes molegravecules drsquoaigua per tal drsquointeraccionar amb el DNA

2 Indica quina eacutes lrsquoestructura drsquoun octagravemer i digues quines proteiumlnes interaccionen entre elles per formar-lo

Lrsquooctagravemer estagrave format per dues cogravepies de cada una de les 4 histones core Es formen 2 heterodiacutemers H2A-H2B i dos heterodiacutemers H3-H4 gragravecies a interaccions hidrofogravebiques entre les hegravelix α2 i ponts H entre aa dels loops Les histones dels diacutemers interaccionen de manera capiculadaEls dos diacutemers H3-H4 srsquouneixen fortament als turns centrals del DNA formant el tetragravemer central Els altres dos diacutemers H2A-H2B interaccionen amb el tetragravemer per formar lrsquooctagravemer drsquohistones del nucleosoma El tetragravemer estagrave format per la unioacute dels 2 diacutemers H3-H4 formant una estructura del tipus 4-hegravelix-bundle Les uacuteniques histones que interaccionen directament soacuten H3-H3rsquo (les H4 queden als extrems del tetragravemer) Les interaccions que srsquoestableixen soacuten ponts H i interaccions hidrofogravebiquesLrsquooctagravemer es forma per la unioacute dels dos diacutemers H2A-H2B al tetragravemer Interaccioacute directa entre H4 i H2B mitjanccedilant ponts H i un cluster hidrofogravebic (aquest estagrave format per 3 Tyr que no interaccionen a traveacutes dels seus oxiacutegens sinoacute dels anells) Tambeacute es forma una estructura del tipus 4-hegravelix-bundleA meacutes tambeacute srsquoestableixen interaccions entre els dos diacutemers H2A-H2B

FI DE LA PRESENTACIOacutersquo

• Slide 1
• Slide 2
• CARACTERIacuteSTIQUES DEL NUCLEOSOMA
• El DNA al nucleosoma
• LOCALITZACIOacute DEL NUCLEOSOMA
• ESTRUCTURA DEL NUCLEOSOMA
• Slide 7
• Slide 8
• DINAgraveMICA DEL NUCLEOSOMA
• Slide 10
• Slide 11
• HISTONES
• CLASSIFICACIOacute SCOP
• TIPUS DrsquoHISTONES
• HISTONE FOLD
• 1KX5
• DOMINI HISTONE FOLD
• Slide 18
• Slide 19
• Slide 20
• Slide 21
• Slide 22
• Slide 23
• Slide 24
• INTERACCIONS AL NUCLEOSOMA
• TIPUS DrsquoINTERACCIONS
• TIPUS DrsquoINTERACCIONS
• INTERACCIONS HISTONA-HISTONA
• Slide 29
• Octagravemer drsquohistones (core nucleosomal)
• Slide 31
• Slide 32
• H3 i H4 interaccionen via histone fold formant un heterodiacutemer
• H2A i H2B interaccionen via histone fold formant un heterodiacutemer
• 1 INTERACCIONS HIDROFOgraveBIQUES
• Slide 36
• 3 ALTRES INTERACCIONS SECUNDAgraveRIES
• Per quegrave es formen aquests heterodiacutemers i no uns altres o homodiacutemers
• Slide 39
• Tetragravemer H3-H4H3rsquo-H4rsquo
• Slide 41
• 1 Ponts H entre H3-H3rsquo
• 2 Interaccions hidrofogravebiques entre H3-H3rsquo
• Slide 44
• Slide 45
• Tetragravemer-diacutemer interaccions H4-H2B
• Cluster hidrofogravebic
• Diacutemer-diacutemer interaccions H2A-H2BH2Arsquo
• Slide 49
• INTERACCIOacute AMB IONS
• INTERACCIONS HISTONA-DNA
• Slide 52
• IMPORTAgraveNCIA DE LrsquoAIGUA
• INTERACCIOacute PER PONTS DrsquoH
• Slide 55
• Slide 56
• Slide 57
• Slide 58
• Interaccioacute diacutemer H2AH2B -DNA
• Slide 60
• Slide 61
• Slide 62
• Slide 63
• Slide 64
• Interaccioacute H2B-DNA
• Slide 66
• Slide 67
• Interaccioacute diacutemer H3H4-DNA
• Slide 69
• Slide 70
• Slide 71
• Slide 72
• Slide 73
• Slide 74
• Slide 75
• Slide 76
• Slide 77
• Slide 78
• Slide 79
• Interaccioacute H3-DNA
• Slide 81
• Interaccioacute H4-DNA
• Slide 83
• Slide 84
• Slide 85
• Slide 86
• Slide 87
• Interaccioacute H2A-DNA
• Slide 89
• EVOLUCIOacute DE LES HISTONES
• SUPERPOSICIOacute
• Slide 92
• Slide 93
• Slide 94
• SUPERPOSICIOacute DE LES HISTONES
• Slide 96
• NUCLEOSOMA PROCARIOTA
• ALINIAMENT ESTRUCTURAL
• BIBLIOGRAFIA
• Slide 100
• Slide 102
• Slide 103
• Slide 104
• Slide 105
• Slide 106
• Slide 107
• Slide 108
• Slide 109
• FI DE LA PRESENTACIOacute

EVOLUCIOacute DE LES HISTONES

SUPERPOSICIOacuteSTAMP

ClustalW HMMER

STAMP STAMP

LOW SCORES

Alineament STAMP (H4 H2A H2B)

Alinear H3 manualment

STAMP

SUPERPOSICIOacute DE LES HISTONES

H2A At

H2A Dm

H2A Ce

H2A HsH2A Xl

H4 HsH4 Ce

H4 Dm

H4 AtH4 Xl

Mfervidus1

Mfervidus2

H3 CeH3 Hs

H3 XlH3 Dm

H2B At

H2B Hs

H2B Xl

H2B CeH2B Dm

H1 At

H1 CeH1 Dm

H1 Hs

H1 Xl

H5 Ggallus

NUCLEOSOMA PROCARIOTA

bull Mateixa funcioacute a eucariotes i procariotes resoldre el problema de lrsquoempaquetament del DNA

bull Nucleosoma arquea tetragravemer + ~80pb DNAbull 2 tipus drsquohistona amb sequumlegravencia i estructura

conservada bull Formen diacutemers perograve no especiacutefics homo i

heterodiacutemers

bull Histones arquees meacutes petites (nomeacutes histone fold)

CLUSTAL W(160) multiple sequence alignment

1A7W --------------------------MELPIAPIGRIIKDAGAERVSDDARI-TLAKILE 1HTA -------------------------MGELPIAPIGRIIKNAGAERVSDDARI-ALAKVLE 1kx5B SGRGKGGKGLGKGGAKRHRKVLRDNIQGITKPAIRRLARRGGVKRISGLIYEETRGVLKV 1A7W EMGRDIASEAIKLARHAGRKTIKAEDIELAVRRFK---------- 1HTA EMGEEIASEAVKLAKHAGRKTIKAEDIELARKMF-----------1kx5B FLENVIRDAVTYTEHA-KRKT--VTAMDVVYALKRQGRTLYGFGG

No Domain1 Domain2 Sc RMS Len1 Len2 Align NFit Eq Secs I S P(m)

Pair 1 1A7W 1HTA 934 059 68 68 67 67 66 0 8485 10000 736e-46 Pair 2 1A7W 1kx5B 567 152 68 102 68 67 65 0 2462 10000 000037

Pair 3 1HTA 1kx5B 574 131 68 102 68 65 64 0 2969 10000 761e-06

ALINIAMENT ESTRUCTURAL

BIBLIOGRAFIALlibresbull Wolfe A Chromatin (Structure amp Function) Academic Press 2a edicioacute (1995)bull Calladine Understanding DNA Acdameic Pressbull Sinden DNA Structure and Function Academic PressArticlesbull Curt A Davey et al Solvent mediated interactions in the structura of the

nucleosome core particle at 19 Aring resolution J Mol Biol 319 p1097-1113 (2002)

bull Luger et al Crystal structure of the nucleosome core particle at 28 Aring resolution Nature 389 p251-260 (1997)

bull Flaus A Et al Mechanisms for nucleosome mobilisation Biopolymers 68 p463-578 (2003)

bull Richmond T et al The structure of DNA in the nucleosome core Nature 423 p145-150 (2003)

bull Protacio RU et al Effects of Histone Tail Domains on the Rate of Transcriptional Elongation throught a Nucleosome Mol Cell Biol Vol 20 n 23 p8866-8878

Websbull httpwwwciencianetVerArticuloHistonaidArticulo=dsfjuhh7hqjeub9z1f58vkbull httpwwwbiosciohio-stateedu~microbioArchaealhistonesbull httpwwwweb-bookscomMoBioFreeCh3D1htmbull httpwwwbmbpsueducoursesbmb4004_9_active_cromatinpd

Bases de dadesbull SCOPbull PDBbull National Human Genome Research Institute (Histone Sequence Database)

Programesbull STAMPbull ClustalWbull HMMERbull Rasmol

1 Sobre lrsquoestructura del nucleosoma digues quines afirmacions soacuten certes

1) Serveix per resoldre el problema de compactacioacute del DNA

2) Les regions exograveniques del DNA acostumen a estar a les zones linker per aixiacute estar meacutes accesibles als factors de transcripcioacute

3) Les histones srsquouneixen al DNA de forma sequumlegravencia no-depenent

4) Eacutes un sistema molt poc dinagravemic per permetre lrsquoestabilitat dels cromosomas metafagravesics

a 123

b 24

c 13

d 4

e 1234

2 Sobre els components del nucleosoma sabem que

a) Les histones del core estan molt ben conservades mentre que la H1 no

b) El DNA srsquoenrotlla formant 176 voltes al voltant de les histones del nucli que correspon a uns 146pb

c) Les dues anteriors

d) LrsquoH1 estabilitza el nucleosoma i organitza el DNA linker

e) Totes les anteriors

3 Sobre les histones digues quina opcioacute eacutes falsa

a) Soacuten proteiumlnes globulars bagravesiques molt riques en Arg i Lys

b) Les histones desacetilades tenen molt baixa afinitat pel DNA i premetran la transcripcioacute gegravenica

c) Trobem dos tipus drsquohistones totes de baix per molecular

d) Apareixen en lrsquoSCOP com a all alpha protein amb dominis histone fold

e) Srsquoorganitzen en un octagravemer format per un tetragravemer 2(H3-H4) i dos diacutemers (H2A-H2B)

4 En relacioacute a les interaccions entre les histones i el DNA digues quinaes de les seguumlents afirmacions eacutessoacuten falsaes

1) La interaccioacute entre les histones i el DNA es sequumlegravencia depenent

2) Les treonines interaccionen mitjanccedilant ponts drsquohidrogen realitzats amb el grup alcohol de la cadena lateral

3) Les interaccions srsquoestableixen principalment entre residus bagravesics de la hegravelix C-terminal el loop L1 i el loop L2 de les histones i els fosfats del DNA

4) Les interaccions srsquoestableixen principalment entre residus bagravesics de la hegravelix N-terminal el loop L1 i el loop L2 de les histones i els fosfats del DNA

a 1 2 i 3

b 1 i 3

c 2 i 4

d 4

e 1 2 3 i 4

5 En lrsquoestabliment de les interaccions Histona-DNA digues quina de les seguumlents afirmacions eacutes CERTA en relacioacute amb el paper de lrsquoaigua

a Lrsquoaigua facilita les interaccions entre les proteiumlnes i el DNA permetent la interaccioacute per ponts drsquohidrogen entre residus de les histones i del DNA quan aquests estan massa allunyats o mal orientats

b Lrsquoestabliment de ponts drsquohidrogen indirectes suposen una disminucioacute de la estabilitat del sistema

c Les molegravecules dlsquoaigua srsquoordenen al voltant del DNA deixant el core del nucleosoma sense solvatar

d 1 i 2 soacuten certes

e Cap de les anteriors eacutes certa

6 Senyala lales afirmacions INCORRECTAES sobre el nucleosoma

a Les histones core i la histona linker comparteixen un mateix domini estructural anomenat histone fold b El tetragravemer central del nucleosoma estagrave format per 2 histones H3 i 2 histones H4

c El domini histone fold estagrave format per 3 hegravelix alfa i 2 loops (L1 i L2)

d Els monogravemers drsquohistona es capiculen per formar els diacutemers gragravecies a interaccions hidrofogravebiques entre les hegravelix alfa i entre els loops de les histones e Les afirmacions a i d soacuten falses

7 Senyala les afirmacions CORRECTES sobre el nucleosoma

1) La sequumlegravencia drsquoaminoagravecids del domini histone fold de les histones H2A H2B H3 i H4 estagrave menys conservada que la seva estructura i plegament

2) El nucleosoma procariota estagrave format per 2 homo o heterodiacutemers i resol el problema de lrsquoempaquetament del DNA

3) Lrsquoorientacioacute de les cadenes laterals dels aminoagravecids de les histones eacutes variable segons la presegravencia o absegravencia del DNA

4) Les histones H1 soacuten les meacutes conservades evolutivament mentre que les H3 soacuten les que ho estan menys

a) 123 b) 13c) 24 d) 4

e) 1234

8 Tria la resposta correcte

1) Les histones presenten alta homologia de sequumlegravencia i per tant destructura

2) Les interaccions directes per formar el tetragravemer sestableixen entre lH3 dun diacutemer H3-H4 i lH3 de lalatre diacutemer H3-H4lsquo

3) Els dos diacutemers H2AH2B no interaccionen entre ells per formar loctagravemer

4) Els cations divalents juguen un paper fonamental ja que se situen a la regioacute C-terminal de les hegravelix alfa estabilitzant-les

a) 1 i 3 b) 2 i 4 c) 12 i 3 d)123 i 4 e)4

PREGUNTES DrsquoASSAIG NUCLEOSOMA

1- Senyala quina importancia teacute lrsquoaigua en el nucleosoma

En el nucleosoma lrsquoaigua es disposa al voltant del DNA i en lrsquoespai entre que hi ha entre el core drsquohistones i el DNA

En el nucleosoma lrsquoaigua juga un paper fonamental en lrsquoestabliment de les interaccions Histona-DNA ja que permet la interaccionar mitjanccedilant ponts drsquohidrogen de residus que es troben massa allunyats (distagravencia gt 28 Å) o que es troben mal orientats (els ponts drsquohidrogen nomeacutes es donen quan els residus estan disposats en linia recta en lrsquoespai admetent variacions de +- 35ordm) Lrsquoefecte principal que faragrave aixograve eacutes que permetragrave que la interaccioacute entre les histones i el DNA sigui sequumlegravencia independent (tot i que aixograve tambeacute es veu afavorit per altres coses) ja que permetragrave que aquesta no depengui dels residus concrets que hi hagi al DNA ni de la seva disposicioacute perquegrave podrem establir interaccions mitjanccedilant una o meacutes molegravecules drsquoaigua per tal drsquointeraccionar amb el DNA

2 Indica quina eacutes lrsquoestructura drsquoun octagravemer i digues quines proteiumlnes interaccionen entre elles per formar-lo

Lrsquooctagravemer estagrave format per dues cogravepies de cada una de les 4 histones core Es formen 2 heterodiacutemers H2A-H2B i dos heterodiacutemers H3-H4 gragravecies a interaccions hidrofogravebiques entre les hegravelix α2 i ponts H entre aa dels loops Les histones dels diacutemers interaccionen de manera capiculadaEls dos diacutemers H3-H4 srsquouneixen fortament als turns centrals del DNA formant el tetragravemer central Els altres dos diacutemers H2A-H2B interaccionen amb el tetragravemer per formar lrsquooctagravemer drsquohistones del nucleosoma El tetragravemer estagrave format per la unioacute dels 2 diacutemers H3-H4 formant una estructura del tipus 4-hegravelix-bundle Les uacuteniques histones que interaccionen directament soacuten H3-H3rsquo (les H4 queden als extrems del tetragravemer) Les interaccions que srsquoestableixen soacuten ponts H i interaccions hidrofogravebiquesLrsquooctagravemer es forma per la unioacute dels dos diacutemers H2A-H2B al tetragravemer Interaccioacute directa entre H4 i H2B mitjanccedilant ponts H i un cluster hidrofogravebic (aquest estagrave format per 3 Tyr que no interaccionen a traveacutes dels seus oxiacutegens sinoacute dels anells) Tambeacute es forma una estructura del tipus 4-hegravelix-bundleA meacutes tambeacute srsquoestableixen interaccions entre els dos diacutemers H2A-H2B

FI DE LA PRESENTACIOacutersquo

• Slide 1
• Slide 2
• CARACTERIacuteSTIQUES DEL NUCLEOSOMA
• El DNA al nucleosoma
• LOCALITZACIOacute DEL NUCLEOSOMA
• ESTRUCTURA DEL NUCLEOSOMA
• Slide 7
• Slide 8
• DINAgraveMICA DEL NUCLEOSOMA
• Slide 10
• Slide 11
• HISTONES
• CLASSIFICACIOacute SCOP
• TIPUS DrsquoHISTONES
• HISTONE FOLD
• 1KX5
• DOMINI HISTONE FOLD
• Slide 18
• Slide 19
• Slide 20
• Slide 21
• Slide 22
• Slide 23
• Slide 24
• INTERACCIONS AL NUCLEOSOMA
• TIPUS DrsquoINTERACCIONS
• TIPUS DrsquoINTERACCIONS
• INTERACCIONS HISTONA-HISTONA
• Slide 29
• Octagravemer drsquohistones (core nucleosomal)
• Slide 31
• Slide 32
• H3 i H4 interaccionen via histone fold formant un heterodiacutemer
• H2A i H2B interaccionen via histone fold formant un heterodiacutemer
• 1 INTERACCIONS HIDROFOgraveBIQUES
• Slide 36
• 3 ALTRES INTERACCIONS SECUNDAgraveRIES
• Per quegrave es formen aquests heterodiacutemers i no uns altres o homodiacutemers
• Slide 39
• Tetragravemer H3-H4H3rsquo-H4rsquo
• Slide 41
• 1 Ponts H entre H3-H3rsquo
• 2 Interaccions hidrofogravebiques entre H3-H3rsquo
• Slide 44
• Slide 45
• Tetragravemer-diacutemer interaccions H4-H2B
• Cluster hidrofogravebic
• Diacutemer-diacutemer interaccions H2A-H2BH2Arsquo
• Slide 49
• INTERACCIOacute AMB IONS
• INTERACCIONS HISTONA-DNA
• Slide 52
• IMPORTAgraveNCIA DE LrsquoAIGUA
• INTERACCIOacute PER PONTS DrsquoH
• Slide 55
• Slide 56
• Slide 57
• Slide 58
• Interaccioacute diacutemer H2AH2B -DNA
• Slide 60
• Slide 61
• Slide 62
• Slide 63
• Slide 64
• Interaccioacute H2B-DNA
• Slide 66
• Slide 67
• Interaccioacute diacutemer H3H4-DNA
• Slide 69
• Slide 70
• Slide 71
• Slide 72
• Slide 73
• Slide 74
• Slide 75
• Slide 76
• Slide 77
• Slide 78
• Slide 79
• Interaccioacute H3-DNA
• Slide 81
• Interaccioacute H4-DNA
• Slide 83
• Slide 84
• Slide 85
• Slide 86
• Slide 87
• Interaccioacute H2A-DNA
• Slide 89
• EVOLUCIOacute DE LES HISTONES
• SUPERPOSICIOacute
• Slide 92
• Slide 93
• Slide 94
• SUPERPOSICIOacute DE LES HISTONES
• Slide 96
• NUCLEOSOMA PROCARIOTA
• ALINIAMENT ESTRUCTURAL
• BIBLIOGRAFIA
• Slide 100
• Slide 102
• Slide 103
• Slide 104
• Slide 105
• Slide 106
• Slide 107
• Slide 108
• Slide 109
• FI DE LA PRESENTACIOacute

SUPERPOSICIOacuteSTAMP

ClustalW HMMER

STAMP STAMP

LOW SCORES

Alineament STAMP (H4 H2A H2B)

Alinear H3 manualment

STAMP

SUPERPOSICIOacute DE LES HISTONES

H2A At

H2A Dm

H2A Ce

H2A HsH2A Xl

H4 HsH4 Ce

H4 Dm

H4 AtH4 Xl

Mfervidus1

Mfervidus2

H3 CeH3 Hs

H3 XlH3 Dm

H2B At

H2B Hs

H2B Xl

H2B CeH2B Dm

H1 At

H1 CeH1 Dm

H1 Hs

H1 Xl

H5 Ggallus

NUCLEOSOMA PROCARIOTA

bull Mateixa funcioacute a eucariotes i procariotes resoldre el problema de lrsquoempaquetament del DNA

bull Nucleosoma arquea tetragravemer + ~80pb DNAbull 2 tipus drsquohistona amb sequumlegravencia i estructura

conservada bull Formen diacutemers perograve no especiacutefics homo i

heterodiacutemers

bull Histones arquees meacutes petites (nomeacutes histone fold)

CLUSTAL W(160) multiple sequence alignment

1A7W --------------------------MELPIAPIGRIIKDAGAERVSDDARI-TLAKILE 1HTA -------------------------MGELPIAPIGRIIKNAGAERVSDDARI-ALAKVLE 1kx5B SGRGKGGKGLGKGGAKRHRKVLRDNIQGITKPAIRRLARRGGVKRISGLIYEETRGVLKV 1A7W EMGRDIASEAIKLARHAGRKTIKAEDIELAVRRFK---------- 1HTA EMGEEIASEAVKLAKHAGRKTIKAEDIELARKMF-----------1kx5B FLENVIRDAVTYTEHA-KRKT--VTAMDVVYALKRQGRTLYGFGG

No Domain1 Domain2 Sc RMS Len1 Len2 Align NFit Eq Secs I S P(m)

Pair 1 1A7W 1HTA 934 059 68 68 67 67 66 0 8485 10000 736e-46 Pair 2 1A7W 1kx5B 567 152 68 102 68 67 65 0 2462 10000 000037

Pair 3 1HTA 1kx5B 574 131 68 102 68 65 64 0 2969 10000 761e-06

ALINIAMENT ESTRUCTURAL

BIBLIOGRAFIALlibresbull Wolfe A Chromatin (Structure amp Function) Academic Press 2a edicioacute (1995)bull Calladine Understanding DNA Acdameic Pressbull Sinden DNA Structure and Function Academic PressArticlesbull Curt A Davey et al Solvent mediated interactions in the structura of the

nucleosome core particle at 19 Aring resolution J Mol Biol 319 p1097-1113 (2002)

bull Luger et al Crystal structure of the nucleosome core particle at 28 Aring resolution Nature 389 p251-260 (1997)

bull Flaus A Et al Mechanisms for nucleosome mobilisation Biopolymers 68 p463-578 (2003)

bull Richmond T et al The structure of DNA in the nucleosome core Nature 423 p145-150 (2003)

bull Protacio RU et al Effects of Histone Tail Domains on the Rate of Transcriptional Elongation throught a Nucleosome Mol Cell Biol Vol 20 n 23 p8866-8878

Websbull httpwwwciencianetVerArticuloHistonaidArticulo=dsfjuhh7hqjeub9z1f58vkbull httpwwwbiosciohio-stateedu~microbioArchaealhistonesbull httpwwwweb-bookscomMoBioFreeCh3D1htmbull httpwwwbmbpsueducoursesbmb4004_9_active_cromatinpd

Bases de dadesbull SCOPbull PDBbull National Human Genome Research Institute (Histone Sequence Database)

Programesbull STAMPbull ClustalWbull HMMERbull Rasmol

1 Sobre lrsquoestructura del nucleosoma digues quines afirmacions soacuten certes

1) Serveix per resoldre el problema de compactacioacute del DNA

2) Les regions exograveniques del DNA acostumen a estar a les zones linker per aixiacute estar meacutes accesibles als factors de transcripcioacute

3) Les histones srsquouneixen al DNA de forma sequumlegravencia no-depenent

4) Eacutes un sistema molt poc dinagravemic per permetre lrsquoestabilitat dels cromosomas metafagravesics

a 123

b 24

c 13

d 4

e 1234

2 Sobre els components del nucleosoma sabem que

a) Les histones del core estan molt ben conservades mentre que la H1 no

b) El DNA srsquoenrotlla formant 176 voltes al voltant de les histones del nucli que correspon a uns 146pb

c) Les dues anteriors

d) LrsquoH1 estabilitza el nucleosoma i organitza el DNA linker

e) Totes les anteriors

3 Sobre les histones digues quina opcioacute eacutes falsa

a) Soacuten proteiumlnes globulars bagravesiques molt riques en Arg i Lys

b) Les histones desacetilades tenen molt baixa afinitat pel DNA i premetran la transcripcioacute gegravenica

c) Trobem dos tipus drsquohistones totes de baix per molecular

d) Apareixen en lrsquoSCOP com a all alpha protein amb dominis histone fold

e) Srsquoorganitzen en un octagravemer format per un tetragravemer 2(H3-H4) i dos diacutemers (H2A-H2B)

4 En relacioacute a les interaccions entre les histones i el DNA digues quinaes de les seguumlents afirmacions eacutessoacuten falsaes

1) La interaccioacute entre les histones i el DNA es sequumlegravencia depenent

2) Les treonines interaccionen mitjanccedilant ponts drsquohidrogen realitzats amb el grup alcohol de la cadena lateral

3) Les interaccions srsquoestableixen principalment entre residus bagravesics de la hegravelix C-terminal el loop L1 i el loop L2 de les histones i els fosfats del DNA

4) Les interaccions srsquoestableixen principalment entre residus bagravesics de la hegravelix N-terminal el loop L1 i el loop L2 de les histones i els fosfats del DNA

a 1 2 i 3

b 1 i 3

c 2 i 4

d 4

e 1 2 3 i 4

5 En lrsquoestabliment de les interaccions Histona-DNA digues quina de les seguumlents afirmacions eacutes CERTA en relacioacute amb el paper de lrsquoaigua

a Lrsquoaigua facilita les interaccions entre les proteiumlnes i el DNA permetent la interaccioacute per ponts drsquohidrogen entre residus de les histones i del DNA quan aquests estan massa allunyats o mal orientats

b Lrsquoestabliment de ponts drsquohidrogen indirectes suposen una disminucioacute de la estabilitat del sistema

c Les molegravecules dlsquoaigua srsquoordenen al voltant del DNA deixant el core del nucleosoma sense solvatar

d 1 i 2 soacuten certes

e Cap de les anteriors eacutes certa

6 Senyala lales afirmacions INCORRECTAES sobre el nucleosoma

a Les histones core i la histona linker comparteixen un mateix domini estructural anomenat histone fold b El tetragravemer central del nucleosoma estagrave format per 2 histones H3 i 2 histones H4

c El domini histone fold estagrave format per 3 hegravelix alfa i 2 loops (L1 i L2)

d Els monogravemers drsquohistona es capiculen per formar els diacutemers gragravecies a interaccions hidrofogravebiques entre les hegravelix alfa i entre els loops de les histones e Les afirmacions a i d soacuten falses

7 Senyala les afirmacions CORRECTES sobre el nucleosoma

1) La sequumlegravencia drsquoaminoagravecids del domini histone fold de les histones H2A H2B H3 i H4 estagrave menys conservada que la seva estructura i plegament

2) El nucleosoma procariota estagrave format per 2 homo o heterodiacutemers i resol el problema de lrsquoempaquetament del DNA

3) Lrsquoorientacioacute de les cadenes laterals dels aminoagravecids de les histones eacutes variable segons la presegravencia o absegravencia del DNA

4) Les histones H1 soacuten les meacutes conservades evolutivament mentre que les H3 soacuten les que ho estan menys

a) 123 b) 13c) 24 d) 4

e) 1234

8 Tria la resposta correcte

1) Les histones presenten alta homologia de sequumlegravencia i per tant destructura

2) Les interaccions directes per formar el tetragravemer sestableixen entre lH3 dun diacutemer H3-H4 i lH3 de lalatre diacutemer H3-H4lsquo

3) Els dos diacutemers H2AH2B no interaccionen entre ells per formar loctagravemer

4) Els cations divalents juguen un paper fonamental ja que se situen a la regioacute C-terminal de les hegravelix alfa estabilitzant-les

a) 1 i 3 b) 2 i 4 c) 12 i 3 d)123 i 4 e)4

PREGUNTES DrsquoASSAIG NUCLEOSOMA

1- Senyala quina importancia teacute lrsquoaigua en el nucleosoma

En el nucleosoma lrsquoaigua es disposa al voltant del DNA i en lrsquoespai entre que hi ha entre el core drsquohistones i el DNA

En el nucleosoma lrsquoaigua juga un paper fonamental en lrsquoestabliment de les interaccions Histona-DNA ja que permet la interaccionar mitjanccedilant ponts drsquohidrogen de residus que es troben massa allunyats (distagravencia gt 28 Å) o que es troben mal orientats (els ponts drsquohidrogen nomeacutes es donen quan els residus estan disposats en linia recta en lrsquoespai admetent variacions de +- 35ordm) Lrsquoefecte principal que faragrave aixograve eacutes que permetragrave que la interaccioacute entre les histones i el DNA sigui sequumlegravencia independent (tot i que aixograve tambeacute es veu afavorit per altres coses) ja que permetragrave que aquesta no depengui dels residus concrets que hi hagi al DNA ni de la seva disposicioacute perquegrave podrem establir interaccions mitjanccedilant una o meacutes molegravecules drsquoaigua per tal drsquointeraccionar amb el DNA

2 Indica quina eacutes lrsquoestructura drsquoun octagravemer i digues quines proteiumlnes interaccionen entre elles per formar-lo

Lrsquooctagravemer estagrave format per dues cogravepies de cada una de les 4 histones core Es formen 2 heterodiacutemers H2A-H2B i dos heterodiacutemers H3-H4 gragravecies a interaccions hidrofogravebiques entre les hegravelix α2 i ponts H entre aa dels loops Les histones dels diacutemers interaccionen de manera capiculadaEls dos diacutemers H3-H4 srsquouneixen fortament als turns centrals del DNA formant el tetragravemer central Els altres dos diacutemers H2A-H2B interaccionen amb el tetragravemer per formar lrsquooctagravemer drsquohistones del nucleosoma El tetragravemer estagrave format per la unioacute dels 2 diacutemers H3-H4 formant una estructura del tipus 4-hegravelix-bundle Les uacuteniques histones que interaccionen directament soacuten H3-H3rsquo (les H4 queden als extrems del tetragravemer) Les interaccions que srsquoestableixen soacuten ponts H i interaccions hidrofogravebiquesLrsquooctagravemer es forma per la unioacute dels dos diacutemers H2A-H2B al tetragravemer Interaccioacute directa entre H4 i H2B mitjanccedilant ponts H i un cluster hidrofogravebic (aquest estagrave format per 3 Tyr que no interaccionen a traveacutes dels seus oxiacutegens sinoacute dels anells) Tambeacute es forma una estructura del tipus 4-hegravelix-bundleA meacutes tambeacute srsquoestableixen interaccions entre els dos diacutemers H2A-H2B

FI DE LA PRESENTACIOacutersquo

• Slide 1
• Slide 2
• CARACTERIacuteSTIQUES DEL NUCLEOSOMA
• El DNA al nucleosoma
• LOCALITZACIOacute DEL NUCLEOSOMA
• ESTRUCTURA DEL NUCLEOSOMA
• Slide 7
• Slide 8
• DINAgraveMICA DEL NUCLEOSOMA
• Slide 10
• Slide 11
• HISTONES
• CLASSIFICACIOacute SCOP
• TIPUS DrsquoHISTONES
• HISTONE FOLD
• 1KX5
• DOMINI HISTONE FOLD
• Slide 18
• Slide 19
• Slide 20
• Slide 21
• Slide 22
• Slide 23
• Slide 24
• INTERACCIONS AL NUCLEOSOMA
• TIPUS DrsquoINTERACCIONS
• TIPUS DrsquoINTERACCIONS
• INTERACCIONS HISTONA-HISTONA
• Slide 29
• Octagravemer drsquohistones (core nucleosomal)
• Slide 31
• Slide 32
• H3 i H4 interaccionen via histone fold formant un heterodiacutemer
• H2A i H2B interaccionen via histone fold formant un heterodiacutemer
• 1 INTERACCIONS HIDROFOgraveBIQUES
• Slide 36
• 3 ALTRES INTERACCIONS SECUNDAgraveRIES
• Per quegrave es formen aquests heterodiacutemers i no uns altres o homodiacutemers
• Slide 39
• Tetragravemer H3-H4H3rsquo-H4rsquo
• Slide 41
• 1 Ponts H entre H3-H3rsquo
• 2 Interaccions hidrofogravebiques entre H3-H3rsquo
• Slide 44
• Slide 45
• Tetragravemer-diacutemer interaccions H4-H2B
• Cluster hidrofogravebic
• Diacutemer-diacutemer interaccions H2A-H2BH2Arsquo
• Slide 49
• INTERACCIOacute AMB IONS
• INTERACCIONS HISTONA-DNA
• Slide 52
• IMPORTAgraveNCIA DE LrsquoAIGUA
• INTERACCIOacute PER PONTS DrsquoH
• Slide 55
• Slide 56
• Slide 57
• Slide 58
• Interaccioacute diacutemer H2AH2B -DNA
• Slide 60
• Slide 61
• Slide 62
• Slide 63
• Slide 64
• Interaccioacute H2B-DNA
• Slide 66
• Slide 67
• Interaccioacute diacutemer H3H4-DNA
• Slide 69
• Slide 70
• Slide 71
• Slide 72
• Slide 73
• Slide 74
• Slide 75
• Slide 76
• Slide 77
• Slide 78
• Slide 79
• Interaccioacute H3-DNA
• Slide 81
• Interaccioacute H4-DNA
• Slide 83
• Slide 84
• Slide 85
• Slide 86
• Slide 87
• Interaccioacute H2A-DNA
• Slide 89
• EVOLUCIOacute DE LES HISTONES
• SUPERPOSICIOacute
• Slide 92
• Slide 93
• Slide 94
• SUPERPOSICIOacute DE LES HISTONES
• Slide 96
• NUCLEOSOMA PROCARIOTA
• ALINIAMENT ESTRUCTURAL
• BIBLIOGRAFIA
• Slide 100
• Slide 102
• Slide 103
• Slide 104
• Slide 105
• Slide 106
• Slide 107
• Slide 108
• Slide 109
• FI DE LA PRESENTACIOacute

ClustalW HMMER

STAMP STAMP

LOW SCORES

Alineament STAMP (H4 H2A H2B)

Alinear H3 manualment

STAMP

SUPERPOSICIOacute DE LES HISTONES

H2A At

H2A Dm

H2A Ce

H2A HsH2A Xl

H4 HsH4 Ce

H4 Dm

H4 AtH4 Xl

Mfervidus1

Mfervidus2

H3 CeH3 Hs

H3 XlH3 Dm

H2B At

H2B Hs

H2B Xl

H2B CeH2B Dm

H1 At

H1 CeH1 Dm

H1 Hs

H1 Xl

H5 Ggallus

NUCLEOSOMA PROCARIOTA

bull Mateixa funcioacute a eucariotes i procariotes resoldre el problema de lrsquoempaquetament del DNA

bull Nucleosoma arquea tetragravemer + ~80pb DNAbull 2 tipus drsquohistona amb sequumlegravencia i estructura

conservada bull Formen diacutemers perograve no especiacutefics homo i

heterodiacutemers

bull Histones arquees meacutes petites (nomeacutes histone fold)

CLUSTAL W(160) multiple sequence alignment

1A7W --------------------------MELPIAPIGRIIKDAGAERVSDDARI-TLAKILE 1HTA -------------------------MGELPIAPIGRIIKNAGAERVSDDARI-ALAKVLE 1kx5B SGRGKGGKGLGKGGAKRHRKVLRDNIQGITKPAIRRLARRGGVKRISGLIYEETRGVLKV 1A7W EMGRDIASEAIKLARHAGRKTIKAEDIELAVRRFK---------- 1HTA EMGEEIASEAVKLAKHAGRKTIKAEDIELARKMF-----------1kx5B FLENVIRDAVTYTEHA-KRKT--VTAMDVVYALKRQGRTLYGFGG

No Domain1 Domain2 Sc RMS Len1 Len2 Align NFit Eq Secs I S P(m)

Pair 1 1A7W 1HTA 934 059 68 68 67 67 66 0 8485 10000 736e-46 Pair 2 1A7W 1kx5B 567 152 68 102 68 67 65 0 2462 10000 000037

Pair 3 1HTA 1kx5B 574 131 68 102 68 65 64 0 2969 10000 761e-06

ALINIAMENT ESTRUCTURAL

BIBLIOGRAFIALlibresbull Wolfe A Chromatin (Structure amp Function) Academic Press 2a edicioacute (1995)bull Calladine Understanding DNA Acdameic Pressbull Sinden DNA Structure and Function Academic PressArticlesbull Curt A Davey et al Solvent mediated interactions in the structura of the

nucleosome core particle at 19 Aring resolution J Mol Biol 319 p1097-1113 (2002)

bull Luger et al Crystal structure of the nucleosome core particle at 28 Aring resolution Nature 389 p251-260 (1997)

bull Flaus A Et al Mechanisms for nucleosome mobilisation Biopolymers 68 p463-578 (2003)

bull Richmond T et al The structure of DNA in the nucleosome core Nature 423 p145-150 (2003)

bull Protacio RU et al Effects of Histone Tail Domains on the Rate of Transcriptional Elongation throught a Nucleosome Mol Cell Biol Vol 20 n 23 p8866-8878

Websbull httpwwwciencianetVerArticuloHistonaidArticulo=dsfjuhh7hqjeub9z1f58vkbull httpwwwbiosciohio-stateedu~microbioArchaealhistonesbull httpwwwweb-bookscomMoBioFreeCh3D1htmbull httpwwwbmbpsueducoursesbmb4004_9_active_cromatinpd

Bases de dadesbull SCOPbull PDBbull National Human Genome Research Institute (Histone Sequence Database)

Programesbull STAMPbull ClustalWbull HMMERbull Rasmol

1 Sobre lrsquoestructura del nucleosoma digues quines afirmacions soacuten certes

1) Serveix per resoldre el problema de compactacioacute del DNA

2) Les regions exograveniques del DNA acostumen a estar a les zones linker per aixiacute estar meacutes accesibles als factors de transcripcioacute

3) Les histones srsquouneixen al DNA de forma sequumlegravencia no-depenent

4) Eacutes un sistema molt poc dinagravemic per permetre lrsquoestabilitat dels cromosomas metafagravesics

a 123

b 24

c 13

d 4

e 1234

2 Sobre els components del nucleosoma sabem que

a) Les histones del core estan molt ben conservades mentre que la H1 no

b) El DNA srsquoenrotlla formant 176 voltes al voltant de les histones del nucli que correspon a uns 146pb

c) Les dues anteriors

d) LrsquoH1 estabilitza el nucleosoma i organitza el DNA linker

e) Totes les anteriors

3 Sobre les histones digues quina opcioacute eacutes falsa

a) Soacuten proteiumlnes globulars bagravesiques molt riques en Arg i Lys

b) Les histones desacetilades tenen molt baixa afinitat pel DNA i premetran la transcripcioacute gegravenica

c) Trobem dos tipus drsquohistones totes de baix per molecular

d) Apareixen en lrsquoSCOP com a all alpha protein amb dominis histone fold

e) Srsquoorganitzen en un octagravemer format per un tetragravemer 2(H3-H4) i dos diacutemers (H2A-H2B)

4 En relacioacute a les interaccions entre les histones i el DNA digues quinaes de les seguumlents afirmacions eacutessoacuten falsaes

1) La interaccioacute entre les histones i el DNA es sequumlegravencia depenent

2) Les treonines interaccionen mitjanccedilant ponts drsquohidrogen realitzats amb el grup alcohol de la cadena lateral

3) Les interaccions srsquoestableixen principalment entre residus bagravesics de la hegravelix C-terminal el loop L1 i el loop L2 de les histones i els fosfats del DNA

4) Les interaccions srsquoestableixen principalment entre residus bagravesics de la hegravelix N-terminal el loop L1 i el loop L2 de les histones i els fosfats del DNA

a 1 2 i 3

b 1 i 3

c 2 i 4

d 4

e 1 2 3 i 4

5 En lrsquoestabliment de les interaccions Histona-DNA digues quina de les seguumlents afirmacions eacutes CERTA en relacioacute amb el paper de lrsquoaigua

a Lrsquoaigua facilita les interaccions entre les proteiumlnes i el DNA permetent la interaccioacute per ponts drsquohidrogen entre residus de les histones i del DNA quan aquests estan massa allunyats o mal orientats

b Lrsquoestabliment de ponts drsquohidrogen indirectes suposen una disminucioacute de la estabilitat del sistema

c Les molegravecules dlsquoaigua srsquoordenen al voltant del DNA deixant el core del nucleosoma sense solvatar

d 1 i 2 soacuten certes

e Cap de les anteriors eacutes certa

6 Senyala lales afirmacions INCORRECTAES sobre el nucleosoma

a Les histones core i la histona linker comparteixen un mateix domini estructural anomenat histone fold b El tetragravemer central del nucleosoma estagrave format per 2 histones H3 i 2 histones H4

c El domini histone fold estagrave format per 3 hegravelix alfa i 2 loops (L1 i L2)

d Els monogravemers drsquohistona es capiculen per formar els diacutemers gragravecies a interaccions hidrofogravebiques entre les hegravelix alfa i entre els loops de les histones e Les afirmacions a i d soacuten falses

7 Senyala les afirmacions CORRECTES sobre el nucleosoma

1) La sequumlegravencia drsquoaminoagravecids del domini histone fold de les histones H2A H2B H3 i H4 estagrave menys conservada que la seva estructura i plegament

2) El nucleosoma procariota estagrave format per 2 homo o heterodiacutemers i resol el problema de lrsquoempaquetament del DNA

3) Lrsquoorientacioacute de les cadenes laterals dels aminoagravecids de les histones eacutes variable segons la presegravencia o absegravencia del DNA

4) Les histones H1 soacuten les meacutes conservades evolutivament mentre que les H3 soacuten les que ho estan menys

a) 123 b) 13c) 24 d) 4

e) 1234

8 Tria la resposta correcte

1) Les histones presenten alta homologia de sequumlegravencia i per tant destructura

2) Les interaccions directes per formar el tetragravemer sestableixen entre lH3 dun diacutemer H3-H4 i lH3 de lalatre diacutemer H3-H4lsquo

3) Els dos diacutemers H2AH2B no interaccionen entre ells per formar loctagravemer

4) Els cations divalents juguen un paper fonamental ja que se situen a la regioacute C-terminal de les hegravelix alfa estabilitzant-les

a) 1 i 3 b) 2 i 4 c) 12 i 3 d)123 i 4 e)4

PREGUNTES DrsquoASSAIG NUCLEOSOMA

1- Senyala quina importancia teacute lrsquoaigua en el nucleosoma

En el nucleosoma lrsquoaigua es disposa al voltant del DNA i en lrsquoespai entre que hi ha entre el core drsquohistones i el DNA

En el nucleosoma lrsquoaigua juga un paper fonamental en lrsquoestabliment de les interaccions Histona-DNA ja que permet la interaccionar mitjanccedilant ponts drsquohidrogen de residus que es troben massa allunyats (distagravencia gt 28 Å) o que es troben mal orientats (els ponts drsquohidrogen nomeacutes es donen quan els residus estan disposats en linia recta en lrsquoespai admetent variacions de +- 35ordm) Lrsquoefecte principal que faragrave aixograve eacutes que permetragrave que la interaccioacute entre les histones i el DNA sigui sequumlegravencia independent (tot i que aixograve tambeacute es veu afavorit per altres coses) ja que permetragrave que aquesta no depengui dels residus concrets que hi hagi al DNA ni de la seva disposicioacute perquegrave podrem establir interaccions mitjanccedilant una o meacutes molegravecules drsquoaigua per tal drsquointeraccionar amb el DNA

2 Indica quina eacutes lrsquoestructura drsquoun octagravemer i digues quines proteiumlnes interaccionen entre elles per formar-lo

Lrsquooctagravemer estagrave format per dues cogravepies de cada una de les 4 histones core Es formen 2 heterodiacutemers H2A-H2B i dos heterodiacutemers H3-H4 gragravecies a interaccions hidrofogravebiques entre les hegravelix α2 i ponts H entre aa dels loops Les histones dels diacutemers interaccionen de manera capiculadaEls dos diacutemers H3-H4 srsquouneixen fortament als turns centrals del DNA formant el tetragravemer central Els altres dos diacutemers H2A-H2B interaccionen amb el tetragravemer per formar lrsquooctagravemer drsquohistones del nucleosoma El tetragravemer estagrave format per la unioacute dels 2 diacutemers H3-H4 formant una estructura del tipus 4-hegravelix-bundle Les uacuteniques histones que interaccionen directament soacuten H3-H3rsquo (les H4 queden als extrems del tetragravemer) Les interaccions que srsquoestableixen soacuten ponts H i interaccions hidrofogravebiquesLrsquooctagravemer es forma per la unioacute dels dos diacutemers H2A-H2B al tetragravemer Interaccioacute directa entre H4 i H2B mitjanccedilant ponts H i un cluster hidrofogravebic (aquest estagrave format per 3 Tyr que no interaccionen a traveacutes dels seus oxiacutegens sinoacute dels anells) Tambeacute es forma una estructura del tipus 4-hegravelix-bundleA meacutes tambeacute srsquoestableixen interaccions entre els dos diacutemers H2A-H2B

FI DE LA PRESENTACIOacutersquo

• Slide 1
• Slide 2
• CARACTERIacuteSTIQUES DEL NUCLEOSOMA
• El DNA al nucleosoma
• LOCALITZACIOacute DEL NUCLEOSOMA
• ESTRUCTURA DEL NUCLEOSOMA
• Slide 7
• Slide 8
• DINAgraveMICA DEL NUCLEOSOMA
• Slide 10
• Slide 11
• HISTONES
• CLASSIFICACIOacute SCOP
• TIPUS DrsquoHISTONES
• HISTONE FOLD
• 1KX5
• DOMINI HISTONE FOLD
• Slide 18
• Slide 19
• Slide 20
• Slide 21
• Slide 22
• Slide 23
• Slide 24
• INTERACCIONS AL NUCLEOSOMA
• TIPUS DrsquoINTERACCIONS
• TIPUS DrsquoINTERACCIONS
• INTERACCIONS HISTONA-HISTONA
• Slide 29
• Octagravemer drsquohistones (core nucleosomal)
• Slide 31
• Slide 32
• H3 i H4 interaccionen via histone fold formant un heterodiacutemer
• H2A i H2B interaccionen via histone fold formant un heterodiacutemer
• 1 INTERACCIONS HIDROFOgraveBIQUES
• Slide 36
• 3 ALTRES INTERACCIONS SECUNDAgraveRIES
• Per quegrave es formen aquests heterodiacutemers i no uns altres o homodiacutemers
• Slide 39
• Tetragravemer H3-H4H3rsquo-H4rsquo
• Slide 41
• 1 Ponts H entre H3-H3rsquo
• 2 Interaccions hidrofogravebiques entre H3-H3rsquo
• Slide 44
• Slide 45
• Tetragravemer-diacutemer interaccions H4-H2B
• Cluster hidrofogravebic
• Diacutemer-diacutemer interaccions H2A-H2BH2Arsquo
• Slide 49
• INTERACCIOacute AMB IONS
• INTERACCIONS HISTONA-DNA
• Slide 52
• IMPORTAgraveNCIA DE LrsquoAIGUA
• INTERACCIOacute PER PONTS DrsquoH
• Slide 55
• Slide 56
• Slide 57
• Slide 58
• Interaccioacute diacutemer H2AH2B -DNA
• Slide 60
• Slide 61
• Slide 62
• Slide 63
• Slide 64
• Interaccioacute H2B-DNA
• Slide 66
• Slide 67
• Interaccioacute diacutemer H3H4-DNA
• Slide 69
• Slide 70
• Slide 71
• Slide 72
• Slide 73
• Slide 74
• Slide 75
• Slide 76
• Slide 77
• Slide 78
• Slide 79
• Interaccioacute H3-DNA
• Slide 81
• Interaccioacute H4-DNA
• Slide 83
• Slide 84
• Slide 85
• Slide 86
• Slide 87
• Interaccioacute H2A-DNA
• Slide 89
• EVOLUCIOacute DE LES HISTONES
• SUPERPOSICIOacute
• Slide 92
• Slide 93
• Slide 94
• SUPERPOSICIOacute DE LES HISTONES
• Slide 96
• NUCLEOSOMA PROCARIOTA
• ALINIAMENT ESTRUCTURAL
• BIBLIOGRAFIA
• Slide 100
• Slide 102
• Slide 103
• Slide 104
• Slide 105
• Slide 106
• Slide 107
• Slide 108
• Slide 109
• FI DE LA PRESENTACIOacute

Alineament STAMP (H4 H2A H2B)

Alinear H3 manualment

STAMP

SUPERPOSICIOacute DE LES HISTONES

H2A At

H2A Dm

H2A Ce

H2A HsH2A Xl

H4 HsH4 Ce

H4 Dm

H4 AtH4 Xl

Mfervidus1

Mfervidus2

H3 CeH3 Hs

H3 XlH3 Dm

H2B At

H2B Hs

H2B Xl

H2B CeH2B Dm

H1 At

H1 CeH1 Dm

H1 Hs

H1 Xl

H5 Ggallus

NUCLEOSOMA PROCARIOTA

bull Mateixa funcioacute a eucariotes i procariotes resoldre el problema de lrsquoempaquetament del DNA

bull Nucleosoma arquea tetragravemer + ~80pb DNAbull 2 tipus drsquohistona amb sequumlegravencia i estructura

conservada bull Formen diacutemers perograve no especiacutefics homo i

heterodiacutemers

bull Histones arquees meacutes petites (nomeacutes histone fold)

CLUSTAL W(160) multiple sequence alignment

1A7W --------------------------MELPIAPIGRIIKDAGAERVSDDARI-TLAKILE 1HTA -------------------------MGELPIAPIGRIIKNAGAERVSDDARI-ALAKVLE 1kx5B SGRGKGGKGLGKGGAKRHRKVLRDNIQGITKPAIRRLARRGGVKRISGLIYEETRGVLKV 1A7W EMGRDIASEAIKLARHAGRKTIKAEDIELAVRRFK---------- 1HTA EMGEEIASEAVKLAKHAGRKTIKAEDIELARKMF-----------1kx5B FLENVIRDAVTYTEHA-KRKT--VTAMDVVYALKRQGRTLYGFGG

No Domain1 Domain2 Sc RMS Len1 Len2 Align NFit Eq Secs I S P(m)

Pair 1 1A7W 1HTA 934 059 68 68 67 67 66 0 8485 10000 736e-46 Pair 2 1A7W 1kx5B 567 152 68 102 68 67 65 0 2462 10000 000037

Pair 3 1HTA 1kx5B 574 131 68 102 68 65 64 0 2969 10000 761e-06

ALINIAMENT ESTRUCTURAL

BIBLIOGRAFIALlibresbull Wolfe A Chromatin (Structure amp Function) Academic Press 2a edicioacute (1995)bull Calladine Understanding DNA Acdameic Pressbull Sinden DNA Structure and Function Academic PressArticlesbull Curt A Davey et al Solvent mediated interactions in the structura of the

nucleosome core particle at 19 Aring resolution J Mol Biol 319 p1097-1113 (2002)

bull Luger et al Crystal structure of the nucleosome core particle at 28 Aring resolution Nature 389 p251-260 (1997)

bull Flaus A Et al Mechanisms for nucleosome mobilisation Biopolymers 68 p463-578 (2003)

bull Richmond T et al The structure of DNA in the nucleosome core Nature 423 p145-150 (2003)

bull Protacio RU et al Effects of Histone Tail Domains on the Rate of Transcriptional Elongation throught a Nucleosome Mol Cell Biol Vol 20 n 23 p8866-8878

Websbull httpwwwciencianetVerArticuloHistonaidArticulo=dsfjuhh7hqjeub9z1f58vkbull httpwwwbiosciohio-stateedu~microbioArchaealhistonesbull httpwwwweb-bookscomMoBioFreeCh3D1htmbull httpwwwbmbpsueducoursesbmb4004_9_active_cromatinpd

Bases de dadesbull SCOPbull PDBbull National Human Genome Research Institute (Histone Sequence Database)

Programesbull STAMPbull ClustalWbull HMMERbull Rasmol

1 Sobre lrsquoestructura del nucleosoma digues quines afirmacions soacuten certes

1) Serveix per resoldre el problema de compactacioacute del DNA

2) Les regions exograveniques del DNA acostumen a estar a les zones linker per aixiacute estar meacutes accesibles als factors de transcripcioacute

3) Les histones srsquouneixen al DNA de forma sequumlegravencia no-depenent

4) Eacutes un sistema molt poc dinagravemic per permetre lrsquoestabilitat dels cromosomas metafagravesics

a 123

b 24

c 13

d 4

e 1234

2 Sobre els components del nucleosoma sabem que

a) Les histones del core estan molt ben conservades mentre que la H1 no

b) El DNA srsquoenrotlla formant 176 voltes al voltant de les histones del nucli que correspon a uns 146pb

c) Les dues anteriors

d) LrsquoH1 estabilitza el nucleosoma i organitza el DNA linker

e) Totes les anteriors

3 Sobre les histones digues quina opcioacute eacutes falsa

a) Soacuten proteiumlnes globulars bagravesiques molt riques en Arg i Lys

b) Les histones desacetilades tenen molt baixa afinitat pel DNA i premetran la transcripcioacute gegravenica

c) Trobem dos tipus drsquohistones totes de baix per molecular

d) Apareixen en lrsquoSCOP com a all alpha protein amb dominis histone fold

e) Srsquoorganitzen en un octagravemer format per un tetragravemer 2(H3-H4) i dos diacutemers (H2A-H2B)

4 En relacioacute a les interaccions entre les histones i el DNA digues quinaes de les seguumlents afirmacions eacutessoacuten falsaes

1) La interaccioacute entre les histones i el DNA es sequumlegravencia depenent

2) Les treonines interaccionen mitjanccedilant ponts drsquohidrogen realitzats amb el grup alcohol de la cadena lateral

3) Les interaccions srsquoestableixen principalment entre residus bagravesics de la hegravelix C-terminal el loop L1 i el loop L2 de les histones i els fosfats del DNA

4) Les interaccions srsquoestableixen principalment entre residus bagravesics de la hegravelix N-terminal el loop L1 i el loop L2 de les histones i els fosfats del DNA

a 1 2 i 3

b 1 i 3

c 2 i 4

d 4

e 1 2 3 i 4

5 En lrsquoestabliment de les interaccions Histona-DNA digues quina de les seguumlents afirmacions eacutes CERTA en relacioacute amb el paper de lrsquoaigua

a Lrsquoaigua facilita les interaccions entre les proteiumlnes i el DNA permetent la interaccioacute per ponts drsquohidrogen entre residus de les histones i del DNA quan aquests estan massa allunyats o mal orientats

b Lrsquoestabliment de ponts drsquohidrogen indirectes suposen una disminucioacute de la estabilitat del sistema

c Les molegravecules dlsquoaigua srsquoordenen al voltant del DNA deixant el core del nucleosoma sense solvatar

d 1 i 2 soacuten certes

e Cap de les anteriors eacutes certa

6 Senyala lales afirmacions INCORRECTAES sobre el nucleosoma

a Les histones core i la histona linker comparteixen un mateix domini estructural anomenat histone fold b El tetragravemer central del nucleosoma estagrave format per 2 histones H3 i 2 histones H4

c El domini histone fold estagrave format per 3 hegravelix alfa i 2 loops (L1 i L2)

d Els monogravemers drsquohistona es capiculen per formar els diacutemers gragravecies a interaccions hidrofogravebiques entre les hegravelix alfa i entre els loops de les histones e Les afirmacions a i d soacuten falses

7 Senyala les afirmacions CORRECTES sobre el nucleosoma

1) La sequumlegravencia drsquoaminoagravecids del domini histone fold de les histones H2A H2B H3 i H4 estagrave menys conservada que la seva estructura i plegament

2) El nucleosoma procariota estagrave format per 2 homo o heterodiacutemers i resol el problema de lrsquoempaquetament del DNA

3) Lrsquoorientacioacute de les cadenes laterals dels aminoagravecids de les histones eacutes variable segons la presegravencia o absegravencia del DNA

4) Les histones H1 soacuten les meacutes conservades evolutivament mentre que les H3 soacuten les que ho estan menys

a) 123 b) 13c) 24 d) 4

e) 1234

8 Tria la resposta correcte

1) Les histones presenten alta homologia de sequumlegravencia i per tant destructura

2) Les interaccions directes per formar el tetragravemer sestableixen entre lH3 dun diacutemer H3-H4 i lH3 de lalatre diacutemer H3-H4lsquo

3) Els dos diacutemers H2AH2B no interaccionen entre ells per formar loctagravemer

4) Els cations divalents juguen un paper fonamental ja que se situen a la regioacute C-terminal de les hegravelix alfa estabilitzant-les

a) 1 i 3 b) 2 i 4 c) 12 i 3 d)123 i 4 e)4

PREGUNTES DrsquoASSAIG NUCLEOSOMA

1- Senyala quina importancia teacute lrsquoaigua en el nucleosoma

En el nucleosoma lrsquoaigua es disposa al voltant del DNA i en lrsquoespai entre que hi ha entre el core drsquohistones i el DNA

En el nucleosoma lrsquoaigua juga un paper fonamental en lrsquoestabliment de les interaccions Histona-DNA ja que permet la interaccionar mitjanccedilant ponts drsquohidrogen de residus que es troben massa allunyats (distagravencia gt 28 Å) o que es troben mal orientats (els ponts drsquohidrogen nomeacutes es donen quan els residus estan disposats en linia recta en lrsquoespai admetent variacions de +- 35ordm) Lrsquoefecte principal que faragrave aixograve eacutes que permetragrave que la interaccioacute entre les histones i el DNA sigui sequumlegravencia independent (tot i que aixograve tambeacute es veu afavorit per altres coses) ja que permetragrave que aquesta no depengui dels residus concrets que hi hagi al DNA ni de la seva disposicioacute perquegrave podrem establir interaccions mitjanccedilant una o meacutes molegravecules drsquoaigua per tal drsquointeraccionar amb el DNA

2 Indica quina eacutes lrsquoestructura drsquoun octagravemer i digues quines proteiumlnes interaccionen entre elles per formar-lo

Lrsquooctagravemer estagrave format per dues cogravepies de cada una de les 4 histones core Es formen 2 heterodiacutemers H2A-H2B i dos heterodiacutemers H3-H4 gragravecies a interaccions hidrofogravebiques entre les hegravelix α2 i ponts H entre aa dels loops Les histones dels diacutemers interaccionen de manera capiculadaEls dos diacutemers H3-H4 srsquouneixen fortament als turns centrals del DNA formant el tetragravemer central Els altres dos diacutemers H2A-H2B interaccionen amb el tetragravemer per formar lrsquooctagravemer drsquohistones del nucleosoma El tetragravemer estagrave format per la unioacute dels 2 diacutemers H3-H4 formant una estructura del tipus 4-hegravelix-bundle Les uacuteniques histones que interaccionen directament soacuten H3-H3rsquo (les H4 queden als extrems del tetragravemer) Les interaccions que srsquoestableixen soacuten ponts H i interaccions hidrofogravebiquesLrsquooctagravemer es forma per la unioacute dels dos diacutemers H2A-H2B al tetragravemer Interaccioacute directa entre H4 i H2B mitjanccedilant ponts H i un cluster hidrofogravebic (aquest estagrave format per 3 Tyr que no interaccionen a traveacutes dels seus oxiacutegens sinoacute dels anells) Tambeacute es forma una estructura del tipus 4-hegravelix-bundleA meacutes tambeacute srsquoestableixen interaccions entre els dos diacutemers H2A-H2B

FI DE LA PRESENTACIOacutersquo

• Slide 1
• Slide 2
• CARACTERIacuteSTIQUES DEL NUCLEOSOMA
• El DNA al nucleosoma
• LOCALITZACIOacute DEL NUCLEOSOMA
• ESTRUCTURA DEL NUCLEOSOMA
• Slide 7
• Slide 8
• DINAgraveMICA DEL NUCLEOSOMA
• Slide 10
• Slide 11
• HISTONES
• CLASSIFICACIOacute SCOP
• TIPUS DrsquoHISTONES
• HISTONE FOLD
• 1KX5
• DOMINI HISTONE FOLD
• Slide 18
• Slide 19
• Slide 20
• Slide 21
• Slide 22
• Slide 23
• Slide 24
• INTERACCIONS AL NUCLEOSOMA
• TIPUS DrsquoINTERACCIONS
• TIPUS DrsquoINTERACCIONS
• INTERACCIONS HISTONA-HISTONA
• Slide 29
• Octagravemer drsquohistones (core nucleosomal)
• Slide 31
• Slide 32
• H3 i H4 interaccionen via histone fold formant un heterodiacutemer
• H2A i H2B interaccionen via histone fold formant un heterodiacutemer
• 1 INTERACCIONS HIDROFOgraveBIQUES
• Slide 36
• 3 ALTRES INTERACCIONS SECUNDAgraveRIES
• Per quegrave es formen aquests heterodiacutemers i no uns altres o homodiacutemers
• Slide 39
• Tetragravemer H3-H4H3rsquo-H4rsquo
• Slide 41
• 1 Ponts H entre H3-H3rsquo
• 2 Interaccions hidrofogravebiques entre H3-H3rsquo
• Slide 44
• Slide 45
• Tetragravemer-diacutemer interaccions H4-H2B
• Cluster hidrofogravebic
• Diacutemer-diacutemer interaccions H2A-H2BH2Arsquo
• Slide 49
• INTERACCIOacute AMB IONS
• INTERACCIONS HISTONA-DNA
• Slide 52
• IMPORTAgraveNCIA DE LrsquoAIGUA
• INTERACCIOacute PER PONTS DrsquoH
• Slide 55
• Slide 56
• Slide 57
• Slide 58
• Interaccioacute diacutemer H2AH2B -DNA
• Slide 60
• Slide 61
• Slide 62
• Slide 63
• Slide 64
• Interaccioacute H2B-DNA
• Slide 66
• Slide 67
• Interaccioacute diacutemer H3H4-DNA
• Slide 69
• Slide 70
• Slide 71
• Slide 72
• Slide 73
• Slide 74
• Slide 75
• Slide 76
• Slide 77
• Slide 78
• Slide 79
• Interaccioacute H3-DNA
• Slide 81
• Interaccioacute H4-DNA
• Slide 83
• Slide 84
• Slide 85
• Slide 86
• Slide 87
• Interaccioacute H2A-DNA
• Slide 89
• EVOLUCIOacute DE LES HISTONES
• SUPERPOSICIOacute
• Slide 92
• Slide 93
• Slide 94
• SUPERPOSICIOacute DE LES HISTONES
• Slide 96
• NUCLEOSOMA PROCARIOTA
• ALINIAMENT ESTRUCTURAL
• BIBLIOGRAFIA
• Slide 100
• Slide 102
• Slide 103
• Slide 104
• Slide 105
• Slide 106
• Slide 107
• Slide 108
• Slide 109
• FI DE LA PRESENTACIOacute

SUPERPOSICIOacute DE LES HISTONES

H2A At

H2A Dm

H2A Ce

H2A HsH2A Xl

H4 HsH4 Ce

H4 Dm

H4 AtH4 Xl

Mfervidus1

Mfervidus2

H3 CeH3 Hs

H3 XlH3 Dm

H2B At

H2B Hs

H2B Xl

H2B CeH2B Dm

H1 At

H1 CeH1 Dm

H1 Hs

H1 Xl

H5 Ggallus

NUCLEOSOMA PROCARIOTA

bull Mateixa funcioacute a eucariotes i procariotes resoldre el problema de lrsquoempaquetament del DNA

bull Nucleosoma arquea tetragravemer + ~80pb DNAbull 2 tipus drsquohistona amb sequumlegravencia i estructura

conservada bull Formen diacutemers perograve no especiacutefics homo i

heterodiacutemers

bull Histones arquees meacutes petites (nomeacutes histone fold)

CLUSTAL W(160) multiple sequence alignment

1A7W --------------------------MELPIAPIGRIIKDAGAERVSDDARI-TLAKILE 1HTA -------------------------MGELPIAPIGRIIKNAGAERVSDDARI-ALAKVLE 1kx5B SGRGKGGKGLGKGGAKRHRKVLRDNIQGITKPAIRRLARRGGVKRISGLIYEETRGVLKV 1A7W EMGRDIASEAIKLARHAGRKTIKAEDIELAVRRFK---------- 1HTA EMGEEIASEAVKLAKHAGRKTIKAEDIELARKMF-----------1kx5B FLENVIRDAVTYTEHA-KRKT--VTAMDVVYALKRQGRTLYGFGG

No Domain1 Domain2 Sc RMS Len1 Len2 Align NFit Eq Secs I S P(m)

Pair 1 1A7W 1HTA 934 059 68 68 67 67 66 0 8485 10000 736e-46 Pair 2 1A7W 1kx5B 567 152 68 102 68 67 65 0 2462 10000 000037

Pair 3 1HTA 1kx5B 574 131 68 102 68 65 64 0 2969 10000 761e-06

ALINIAMENT ESTRUCTURAL

BIBLIOGRAFIALlibresbull Wolfe A Chromatin (Structure amp Function) Academic Press 2a edicioacute (1995)bull Calladine Understanding DNA Acdameic Pressbull Sinden DNA Structure and Function Academic PressArticlesbull Curt A Davey et al Solvent mediated interactions in the structura of the

nucleosome core particle at 19 Aring resolution J Mol Biol 319 p1097-1113 (2002)

bull Luger et al Crystal structure of the nucleosome core particle at 28 Aring resolution Nature 389 p251-260 (1997)

bull Flaus A Et al Mechanisms for nucleosome mobilisation Biopolymers 68 p463-578 (2003)

bull Richmond T et al The structure of DNA in the nucleosome core Nature 423 p145-150 (2003)

bull Protacio RU et al Effects of Histone Tail Domains on the Rate of Transcriptional Elongation throught a Nucleosome Mol Cell Biol Vol 20 n 23 p8866-8878

Websbull httpwwwciencianetVerArticuloHistonaidArticulo=dsfjuhh7hqjeub9z1f58vkbull httpwwwbiosciohio-stateedu~microbioArchaealhistonesbull httpwwwweb-bookscomMoBioFreeCh3D1htmbull httpwwwbmbpsueducoursesbmb4004_9_active_cromatinpd

Bases de dadesbull SCOPbull PDBbull National Human Genome Research Institute (Histone Sequence Database)

Programesbull STAMPbull ClustalWbull HMMERbull Rasmol

1 Sobre lrsquoestructura del nucleosoma digues quines afirmacions soacuten certes

1) Serveix per resoldre el problema de compactacioacute del DNA

2) Les regions exograveniques del DNA acostumen a estar a les zones linker per aixiacute estar meacutes accesibles als factors de transcripcioacute

3) Les histones srsquouneixen al DNA de forma sequumlegravencia no-depenent

4) Eacutes un sistema molt poc dinagravemic per permetre lrsquoestabilitat dels cromosomas metafagravesics

a 123

b 24

c 13

d 4

e 1234

2 Sobre els components del nucleosoma sabem que

a) Les histones del core estan molt ben conservades mentre que la H1 no

b) El DNA srsquoenrotlla formant 176 voltes al voltant de les histones del nucli que correspon a uns 146pb

c) Les dues anteriors

d) LrsquoH1 estabilitza el nucleosoma i organitza el DNA linker

e) Totes les anteriors

3 Sobre les histones digues quina opcioacute eacutes falsa

a) Soacuten proteiumlnes globulars bagravesiques molt riques en Arg i Lys

b) Les histones desacetilades tenen molt baixa afinitat pel DNA i premetran la transcripcioacute gegravenica

c) Trobem dos tipus drsquohistones totes de baix per molecular

d) Apareixen en lrsquoSCOP com a all alpha protein amb dominis histone fold

e) Srsquoorganitzen en un octagravemer format per un tetragravemer 2(H3-H4) i dos diacutemers (H2A-H2B)

4 En relacioacute a les interaccions entre les histones i el DNA digues quinaes de les seguumlents afirmacions eacutessoacuten falsaes

1) La interaccioacute entre les histones i el DNA es sequumlegravencia depenent

2) Les treonines interaccionen mitjanccedilant ponts drsquohidrogen realitzats amb el grup alcohol de la cadena lateral

3) Les interaccions srsquoestableixen principalment entre residus bagravesics de la hegravelix C-terminal el loop L1 i el loop L2 de les histones i els fosfats del DNA

4) Les interaccions srsquoestableixen principalment entre residus bagravesics de la hegravelix N-terminal el loop L1 i el loop L2 de les histones i els fosfats del DNA

a 1 2 i 3

b 1 i 3

c 2 i 4

d 4

e 1 2 3 i 4

5 En lrsquoestabliment de les interaccions Histona-DNA digues quina de les seguumlents afirmacions eacutes CERTA en relacioacute amb el paper de lrsquoaigua

a Lrsquoaigua facilita les interaccions entre les proteiumlnes i el DNA permetent la interaccioacute per ponts drsquohidrogen entre residus de les histones i del DNA quan aquests estan massa allunyats o mal orientats

b Lrsquoestabliment de ponts drsquohidrogen indirectes suposen una disminucioacute de la estabilitat del sistema

c Les molegravecules dlsquoaigua srsquoordenen al voltant del DNA deixant el core del nucleosoma sense solvatar

d 1 i 2 soacuten certes

e Cap de les anteriors eacutes certa

6 Senyala lales afirmacions INCORRECTAES sobre el nucleosoma

a Les histones core i la histona linker comparteixen un mateix domini estructural anomenat histone fold b El tetragravemer central del nucleosoma estagrave format per 2 histones H3 i 2 histones H4

c El domini histone fold estagrave format per 3 hegravelix alfa i 2 loops (L1 i L2)

d Els monogravemers drsquohistona es capiculen per formar els diacutemers gragravecies a interaccions hidrofogravebiques entre les hegravelix alfa i entre els loops de les histones e Les afirmacions a i d soacuten falses

7 Senyala les afirmacions CORRECTES sobre el nucleosoma

1) La sequumlegravencia drsquoaminoagravecids del domini histone fold de les histones H2A H2B H3 i H4 estagrave menys conservada que la seva estructura i plegament

2) El nucleosoma procariota estagrave format per 2 homo o heterodiacutemers i resol el problema de lrsquoempaquetament del DNA

3) Lrsquoorientacioacute de les cadenes laterals dels aminoagravecids de les histones eacutes variable segons la presegravencia o absegravencia del DNA

4) Les histones H1 soacuten les meacutes conservades evolutivament mentre que les H3 soacuten les que ho estan menys

a) 123 b) 13c) 24 d) 4

e) 1234

8 Tria la resposta correcte

1) Les histones presenten alta homologia de sequumlegravencia i per tant destructura

2) Les interaccions directes per formar el tetragravemer sestableixen entre lH3 dun diacutemer H3-H4 i lH3 de lalatre diacutemer H3-H4lsquo

3) Els dos diacutemers H2AH2B no interaccionen entre ells per formar loctagravemer

4) Els cations divalents juguen un paper fonamental ja que se situen a la regioacute C-terminal de les hegravelix alfa estabilitzant-les

a) 1 i 3 b) 2 i 4 c) 12 i 3 d)123 i 4 e)4

PREGUNTES DrsquoASSAIG NUCLEOSOMA

1- Senyala quina importancia teacute lrsquoaigua en el nucleosoma

En el nucleosoma lrsquoaigua es disposa al voltant del DNA i en lrsquoespai entre que hi ha entre el core drsquohistones i el DNA

En el nucleosoma lrsquoaigua juga un paper fonamental en lrsquoestabliment de les interaccions Histona-DNA ja que permet la interaccionar mitjanccedilant ponts drsquohidrogen de residus que es troben massa allunyats (distagravencia gt 28 Å) o que es troben mal orientats (els ponts drsquohidrogen nomeacutes es donen quan els residus estan disposats en linia recta en lrsquoespai admetent variacions de +- 35ordm) Lrsquoefecte principal que faragrave aixograve eacutes que permetragrave que la interaccioacute entre les histones i el DNA sigui sequumlegravencia independent (tot i que aixograve tambeacute es veu afavorit per altres coses) ja que permetragrave que aquesta no depengui dels residus concrets que hi hagi al DNA ni de la seva disposicioacute perquegrave podrem establir interaccions mitjanccedilant una o meacutes molegravecules drsquoaigua per tal drsquointeraccionar amb el DNA

2 Indica quina eacutes lrsquoestructura drsquoun octagravemer i digues quines proteiumlnes interaccionen entre elles per formar-lo

Lrsquooctagravemer estagrave format per dues cogravepies de cada una de les 4 histones core Es formen 2 heterodiacutemers H2A-H2B i dos heterodiacutemers H3-H4 gragravecies a interaccions hidrofogravebiques entre les hegravelix α2 i ponts H entre aa dels loops Les histones dels diacutemers interaccionen de manera capiculadaEls dos diacutemers H3-H4 srsquouneixen fortament als turns centrals del DNA formant el tetragravemer central Els altres dos diacutemers H2A-H2B interaccionen amb el tetragravemer per formar lrsquooctagravemer drsquohistones del nucleosoma El tetragravemer estagrave format per la unioacute dels 2 diacutemers H3-H4 formant una estructura del tipus 4-hegravelix-bundle Les uacuteniques histones que interaccionen directament soacuten H3-H3rsquo (les H4 queden als extrems del tetragravemer) Les interaccions que srsquoestableixen soacuten ponts H i interaccions hidrofogravebiquesLrsquooctagravemer es forma per la unioacute dels dos diacutemers H2A-H2B al tetragravemer Interaccioacute directa entre H4 i H2B mitjanccedilant ponts H i un cluster hidrofogravebic (aquest estagrave format per 3 Tyr que no interaccionen a traveacutes dels seus oxiacutegens sinoacute dels anells) Tambeacute es forma una estructura del tipus 4-hegravelix-bundleA meacutes tambeacute srsquoestableixen interaccions entre els dos diacutemers H2A-H2B

FI DE LA PRESENTACIOacutersquo

• Slide 1
• Slide 2
• CARACTERIacuteSTIQUES DEL NUCLEOSOMA
• El DNA al nucleosoma
• LOCALITZACIOacute DEL NUCLEOSOMA
• ESTRUCTURA DEL NUCLEOSOMA
• Slide 7
• Slide 8
• DINAgraveMICA DEL NUCLEOSOMA
• Slide 10
• Slide 11
• HISTONES
• CLASSIFICACIOacute SCOP
• TIPUS DrsquoHISTONES
• HISTONE FOLD
• 1KX5
• DOMINI HISTONE FOLD
• Slide 18
• Slide 19
• Slide 20
• Slide 21
• Slide 22
• Slide 23
• Slide 24
• INTERACCIONS AL NUCLEOSOMA
• TIPUS DrsquoINTERACCIONS
• TIPUS DrsquoINTERACCIONS
• INTERACCIONS HISTONA-HISTONA
• Slide 29
• Octagravemer drsquohistones (core nucleosomal)
• Slide 31
• Slide 32
• H3 i H4 interaccionen via histone fold formant un heterodiacutemer
• H2A i H2B interaccionen via histone fold formant un heterodiacutemer
• 1 INTERACCIONS HIDROFOgraveBIQUES
• Slide 36
• 3 ALTRES INTERACCIONS SECUNDAgraveRIES
• Per quegrave es formen aquests heterodiacutemers i no uns altres o homodiacutemers
• Slide 39
• Tetragravemer H3-H4H3rsquo-H4rsquo
• Slide 41
• 1 Ponts H entre H3-H3rsquo
• 2 Interaccions hidrofogravebiques entre H3-H3rsquo
• Slide 44
• Slide 45
• Tetragravemer-diacutemer interaccions H4-H2B
• Cluster hidrofogravebic
• Diacutemer-diacutemer interaccions H2A-H2BH2Arsquo
• Slide 49
• INTERACCIOacute AMB IONS
• INTERACCIONS HISTONA-DNA
• Slide 52
• IMPORTAgraveNCIA DE LrsquoAIGUA
• INTERACCIOacute PER PONTS DrsquoH
• Slide 55
• Slide 56
• Slide 57
• Slide 58
• Interaccioacute diacutemer H2AH2B -DNA
• Slide 60
• Slide 61
• Slide 62
• Slide 63
• Slide 64
• Interaccioacute H2B-DNA
• Slide 66
• Slide 67
• Interaccioacute diacutemer H3H4-DNA
• Slide 69
• Slide 70
• Slide 71
• Slide 72
• Slide 73
• Slide 74
• Slide 75
• Slide 76
• Slide 77
• Slide 78
• Slide 79
• Interaccioacute H3-DNA
• Slide 81
• Interaccioacute H4-DNA
• Slide 83
• Slide 84
• Slide 85
• Slide 86
• Slide 87
• Interaccioacute H2A-DNA
• Slide 89
• EVOLUCIOacute DE LES HISTONES
• SUPERPOSICIOacute
• Slide 92
• Slide 93
• Slide 94
• SUPERPOSICIOacute DE LES HISTONES
• Slide 96
• NUCLEOSOMA PROCARIOTA
• ALINIAMENT ESTRUCTURAL
• BIBLIOGRAFIA
• Slide 100
• Slide 102
• Slide 103
• Slide 104
• Slide 105
• Slide 106
• Slide 107
• Slide 108
• Slide 109
• FI DE LA PRESENTACIOacute

H2A At

H2A Dm

H2A Ce

H2A HsH2A Xl

H4 HsH4 Ce

H4 Dm

H4 AtH4 Xl

Mfervidus1

Mfervidus2

H3 CeH3 Hs

H3 XlH3 Dm

H2B At

H2B Hs

H2B Xl

H2B CeH2B Dm

H1 At

H1 CeH1 Dm

H1 Hs

H1 Xl

H5 Ggallus

NUCLEOSOMA PROCARIOTA

bull Mateixa funcioacute a eucariotes i procariotes resoldre el problema de lrsquoempaquetament del DNA

bull Nucleosoma arquea tetragravemer + ~80pb DNAbull 2 tipus drsquohistona amb sequumlegravencia i estructura

conservada bull Formen diacutemers perograve no especiacutefics homo i

heterodiacutemers

bull Histones arquees meacutes petites (nomeacutes histone fold)

CLUSTAL W(160) multiple sequence alignment

1A7W --------------------------MELPIAPIGRIIKDAGAERVSDDARI-TLAKILE 1HTA -------------------------MGELPIAPIGRIIKNAGAERVSDDARI-ALAKVLE 1kx5B SGRGKGGKGLGKGGAKRHRKVLRDNIQGITKPAIRRLARRGGVKRISGLIYEETRGVLKV 1A7W EMGRDIASEAIKLARHAGRKTIKAEDIELAVRRFK---------- 1HTA EMGEEIASEAVKLAKHAGRKTIKAEDIELARKMF-----------1kx5B FLENVIRDAVTYTEHA-KRKT--VTAMDVVYALKRQGRTLYGFGG

No Domain1 Domain2 Sc RMS Len1 Len2 Align NFit Eq Secs I S P(m)

Pair 1 1A7W 1HTA 934 059 68 68 67 67 66 0 8485 10000 736e-46 Pair 2 1A7W 1kx5B 567 152 68 102 68 67 65 0 2462 10000 000037

Pair 3 1HTA 1kx5B 574 131 68 102 68 65 64 0 2969 10000 761e-06

ALINIAMENT ESTRUCTURAL

BIBLIOGRAFIALlibresbull Wolfe A Chromatin (Structure amp Function) Academic Press 2a edicioacute (1995)bull Calladine Understanding DNA Acdameic Pressbull Sinden DNA Structure and Function Academic PressArticlesbull Curt A Davey et al Solvent mediated interactions in the structura of the

nucleosome core particle at 19 Aring resolution J Mol Biol 319 p1097-1113 (2002)

bull Luger et al Crystal structure of the nucleosome core particle at 28 Aring resolution Nature 389 p251-260 (1997)

bull Flaus A Et al Mechanisms for nucleosome mobilisation Biopolymers 68 p463-578 (2003)

bull Richmond T et al The structure of DNA in the nucleosome core Nature 423 p145-150 (2003)

bull Protacio RU et al Effects of Histone Tail Domains on the Rate of Transcriptional Elongation throught a Nucleosome Mol Cell Biol Vol 20 n 23 p8866-8878

Websbull httpwwwciencianetVerArticuloHistonaidArticulo=dsfjuhh7hqjeub9z1f58vkbull httpwwwbiosciohio-stateedu~microbioArchaealhistonesbull httpwwwweb-bookscomMoBioFreeCh3D1htmbull httpwwwbmbpsueducoursesbmb4004_9_active_cromatinpd

Bases de dadesbull SCOPbull PDBbull National Human Genome Research Institute (Histone Sequence Database)

Programesbull STAMPbull ClustalWbull HMMERbull Rasmol

1 Sobre lrsquoestructura del nucleosoma digues quines afirmacions soacuten certes

1) Serveix per resoldre el problema de compactacioacute del DNA

2) Les regions exograveniques del DNA acostumen a estar a les zones linker per aixiacute estar meacutes accesibles als factors de transcripcioacute

3) Les histones srsquouneixen al DNA de forma sequumlegravencia no-depenent

4) Eacutes un sistema molt poc dinagravemic per permetre lrsquoestabilitat dels cromosomas metafagravesics

a 123

b 24

c 13

d 4

e 1234

2 Sobre els components del nucleosoma sabem que

a) Les histones del core estan molt ben conservades mentre que la H1 no

b) El DNA srsquoenrotlla formant 176 voltes al voltant de les histones del nucli que correspon a uns 146pb

c) Les dues anteriors

d) LrsquoH1 estabilitza el nucleosoma i organitza el DNA linker

e) Totes les anteriors

3 Sobre les histones digues quina opcioacute eacutes falsa

a) Soacuten proteiumlnes globulars bagravesiques molt riques en Arg i Lys

b) Les histones desacetilades tenen molt baixa afinitat pel DNA i premetran la transcripcioacute gegravenica

c) Trobem dos tipus drsquohistones totes de baix per molecular

d) Apareixen en lrsquoSCOP com a all alpha protein amb dominis histone fold

e) Srsquoorganitzen en un octagravemer format per un tetragravemer 2(H3-H4) i dos diacutemers (H2A-H2B)

4 En relacioacute a les interaccions entre les histones i el DNA digues quinaes de les seguumlents afirmacions eacutessoacuten falsaes

1) La interaccioacute entre les histones i el DNA es sequumlegravencia depenent

2) Les treonines interaccionen mitjanccedilant ponts drsquohidrogen realitzats amb el grup alcohol de la cadena lateral

3) Les interaccions srsquoestableixen principalment entre residus bagravesics de la hegravelix C-terminal el loop L1 i el loop L2 de les histones i els fosfats del DNA

4) Les interaccions srsquoestableixen principalment entre residus bagravesics de la hegravelix N-terminal el loop L1 i el loop L2 de les histones i els fosfats del DNA

a 1 2 i 3

b 1 i 3

c 2 i 4

d 4

e 1 2 3 i 4

5 En lrsquoestabliment de les interaccions Histona-DNA digues quina de les seguumlents afirmacions eacutes CERTA en relacioacute amb el paper de lrsquoaigua

a Lrsquoaigua facilita les interaccions entre les proteiumlnes i el DNA permetent la interaccioacute per ponts drsquohidrogen entre residus de les histones i del DNA quan aquests estan massa allunyats o mal orientats

b Lrsquoestabliment de ponts drsquohidrogen indirectes suposen una disminucioacute de la estabilitat del sistema

c Les molegravecules dlsquoaigua srsquoordenen al voltant del DNA deixant el core del nucleosoma sense solvatar

d 1 i 2 soacuten certes

e Cap de les anteriors eacutes certa

6 Senyala lales afirmacions INCORRECTAES sobre el nucleosoma

a Les histones core i la histona linker comparteixen un mateix domini estructural anomenat histone fold b El tetragravemer central del nucleosoma estagrave format per 2 histones H3 i 2 histones H4

c El domini histone fold estagrave format per 3 hegravelix alfa i 2 loops (L1 i L2)

d Els monogravemers drsquohistona es capiculen per formar els diacutemers gragravecies a interaccions hidrofogravebiques entre les hegravelix alfa i entre els loops de les histones e Les afirmacions a i d soacuten falses

7 Senyala les afirmacions CORRECTES sobre el nucleosoma

1) La sequumlegravencia drsquoaminoagravecids del domini histone fold de les histones H2A H2B H3 i H4 estagrave menys conservada que la seva estructura i plegament

2) El nucleosoma procariota estagrave format per 2 homo o heterodiacutemers i resol el problema de lrsquoempaquetament del DNA

3) Lrsquoorientacioacute de les cadenes laterals dels aminoagravecids de les histones eacutes variable segons la presegravencia o absegravencia del DNA

4) Les histones H1 soacuten les meacutes conservades evolutivament mentre que les H3 soacuten les que ho estan menys

a) 123 b) 13c) 24 d) 4

e) 1234

8 Tria la resposta correcte

1) Les histones presenten alta homologia de sequumlegravencia i per tant destructura

2) Les interaccions directes per formar el tetragravemer sestableixen entre lH3 dun diacutemer H3-H4 i lH3 de lalatre diacutemer H3-H4lsquo

3) Els dos diacutemers H2AH2B no interaccionen entre ells per formar loctagravemer

4) Els cations divalents juguen un paper fonamental ja que se situen a la regioacute C-terminal de les hegravelix alfa estabilitzant-les

a) 1 i 3 b) 2 i 4 c) 12 i 3 d)123 i 4 e)4

PREGUNTES DrsquoASSAIG NUCLEOSOMA

1- Senyala quina importancia teacute lrsquoaigua en el nucleosoma

En el nucleosoma lrsquoaigua es disposa al voltant del DNA i en lrsquoespai entre que hi ha entre el core drsquohistones i el DNA

En el nucleosoma lrsquoaigua juga un paper fonamental en lrsquoestabliment de les interaccions Histona-DNA ja que permet la interaccionar mitjanccedilant ponts drsquohidrogen de residus que es troben massa allunyats (distagravencia gt 28 Å) o que es troben mal orientats (els ponts drsquohidrogen nomeacutes es donen quan els residus estan disposats en linia recta en lrsquoespai admetent variacions de +- 35ordm) Lrsquoefecte principal que faragrave aixograve eacutes que permetragrave que la interaccioacute entre les histones i el DNA sigui sequumlegravencia independent (tot i que aixograve tambeacute es veu afavorit per altres coses) ja que permetragrave que aquesta no depengui dels residus concrets que hi hagi al DNA ni de la seva disposicioacute perquegrave podrem establir interaccions mitjanccedilant una o meacutes molegravecules drsquoaigua per tal drsquointeraccionar amb el DNA

2 Indica quina eacutes lrsquoestructura drsquoun octagravemer i digues quines proteiumlnes interaccionen entre elles per formar-lo

Lrsquooctagravemer estagrave format per dues cogravepies de cada una de les 4 histones core Es formen 2 heterodiacutemers H2A-H2B i dos heterodiacutemers H3-H4 gragravecies a interaccions hidrofogravebiques entre les hegravelix α2 i ponts H entre aa dels loops Les histones dels diacutemers interaccionen de manera capiculadaEls dos diacutemers H3-H4 srsquouneixen fortament als turns centrals del DNA formant el tetragravemer central Els altres dos diacutemers H2A-H2B interaccionen amb el tetragravemer per formar lrsquooctagravemer drsquohistones del nucleosoma El tetragravemer estagrave format per la unioacute dels 2 diacutemers H3-H4 formant una estructura del tipus 4-hegravelix-bundle Les uacuteniques histones que interaccionen directament soacuten H3-H3rsquo (les H4 queden als extrems del tetragravemer) Les interaccions que srsquoestableixen soacuten ponts H i interaccions hidrofogravebiquesLrsquooctagravemer es forma per la unioacute dels dos diacutemers H2A-H2B al tetragravemer Interaccioacute directa entre H4 i H2B mitjanccedilant ponts H i un cluster hidrofogravebic (aquest estagrave format per 3 Tyr que no interaccionen a traveacutes dels seus oxiacutegens sinoacute dels anells) Tambeacute es forma una estructura del tipus 4-hegravelix-bundleA meacutes tambeacute srsquoestableixen interaccions entre els dos diacutemers H2A-H2B

FI DE LA PRESENTACIOacutersquo

• Slide 1
• Slide 2
• CARACTERIacuteSTIQUES DEL NUCLEOSOMA
• El DNA al nucleosoma
• LOCALITZACIOacute DEL NUCLEOSOMA
• ESTRUCTURA DEL NUCLEOSOMA
• Slide 7
• Slide 8
• DINAgraveMICA DEL NUCLEOSOMA
• Slide 10
• Slide 11
• HISTONES
• CLASSIFICACIOacute SCOP
• TIPUS DrsquoHISTONES
• HISTONE FOLD
• 1KX5
• DOMINI HISTONE FOLD
• Slide 18
• Slide 19
• Slide 20
• Slide 21
• Slide 22
• Slide 23
• Slide 24
• INTERACCIONS AL NUCLEOSOMA
• TIPUS DrsquoINTERACCIONS
• TIPUS DrsquoINTERACCIONS
• INTERACCIONS HISTONA-HISTONA
• Slide 29
• Octagravemer drsquohistones (core nucleosomal)
• Slide 31
• Slide 32
• H3 i H4 interaccionen via histone fold formant un heterodiacutemer
• H2A i H2B interaccionen via histone fold formant un heterodiacutemer
• 1 INTERACCIONS HIDROFOgraveBIQUES
• Slide 36
• 3 ALTRES INTERACCIONS SECUNDAgraveRIES
• Per quegrave es formen aquests heterodiacutemers i no uns altres o homodiacutemers
• Slide 39
• Tetragravemer H3-H4H3rsquo-H4rsquo
• Slide 41
• 1 Ponts H entre H3-H3rsquo
• 2 Interaccions hidrofogravebiques entre H3-H3rsquo
• Slide 44
• Slide 45
• Tetragravemer-diacutemer interaccions H4-H2B
• Cluster hidrofogravebic
• Diacutemer-diacutemer interaccions H2A-H2BH2Arsquo
• Slide 49
• INTERACCIOacute AMB IONS
• INTERACCIONS HISTONA-DNA
• Slide 52
• IMPORTAgraveNCIA DE LrsquoAIGUA
• INTERACCIOacute PER PONTS DrsquoH
• Slide 55
• Slide 56
• Slide 57
• Slide 58
• Interaccioacute diacutemer H2AH2B -DNA
• Slide 60
• Slide 61
• Slide 62
• Slide 63
• Slide 64
• Interaccioacute H2B-DNA
• Slide 66
• Slide 67
• Interaccioacute diacutemer H3H4-DNA
• Slide 69
• Slide 70
• Slide 71
• Slide 72
• Slide 73
• Slide 74
• Slide 75
• Slide 76
• Slide 77
• Slide 78
• Slide 79
• Interaccioacute H3-DNA
• Slide 81
• Interaccioacute H4-DNA
• Slide 83
• Slide 84
• Slide 85
• Slide 86
• Slide 87
• Interaccioacute H2A-DNA
• Slide 89
• EVOLUCIOacute DE LES HISTONES
• SUPERPOSICIOacute
• Slide 92
• Slide 93
• Slide 94
• SUPERPOSICIOacute DE LES HISTONES
• Slide 96
• NUCLEOSOMA PROCARIOTA
• ALINIAMENT ESTRUCTURAL
• BIBLIOGRAFIA
• Slide 100
• Slide 102
• Slide 103
• Slide 104
• Slide 105
• Slide 106
• Slide 107
• Slide 108
• Slide 109
• FI DE LA PRESENTACIOacute

NUCLEOSOMA PROCARIOTA

bull Mateixa funcioacute a eucariotes i procariotes resoldre el problema de lrsquoempaquetament del DNA

bull Nucleosoma arquea tetragravemer + ~80pb DNAbull 2 tipus drsquohistona amb sequumlegravencia i estructura

conservada bull Formen diacutemers perograve no especiacutefics homo i

heterodiacutemers

bull Histones arquees meacutes petites (nomeacutes histone fold)

CLUSTAL W(160) multiple sequence alignment

1A7W --------------------------MELPIAPIGRIIKDAGAERVSDDARI-TLAKILE 1HTA -------------------------MGELPIAPIGRIIKNAGAERVSDDARI-ALAKVLE 1kx5B SGRGKGGKGLGKGGAKRHRKVLRDNIQGITKPAIRRLARRGGVKRISGLIYEETRGVLKV 1A7W EMGRDIASEAIKLARHAGRKTIKAEDIELAVRRFK---------- 1HTA EMGEEIASEAVKLAKHAGRKTIKAEDIELARKMF-----------1kx5B FLENVIRDAVTYTEHA-KRKT--VTAMDVVYALKRQGRTLYGFGG

No Domain1 Domain2 Sc RMS Len1 Len2 Align NFit Eq Secs I S P(m)

Pair 1 1A7W 1HTA 934 059 68 68 67 67 66 0 8485 10000 736e-46 Pair 2 1A7W 1kx5B 567 152 68 102 68 67 65 0 2462 10000 000037

Pair 3 1HTA 1kx5B 574 131 68 102 68 65 64 0 2969 10000 761e-06

ALINIAMENT ESTRUCTURAL

BIBLIOGRAFIALlibresbull Wolfe A Chromatin (Structure amp Function) Academic Press 2a edicioacute (1995)bull Calladine Understanding DNA Acdameic Pressbull Sinden DNA Structure and Function Academic PressArticlesbull Curt A Davey et al Solvent mediated interactions in the structura of the

nucleosome core particle at 19 Aring resolution J Mol Biol 319 p1097-1113 (2002)

bull Luger et al Crystal structure of the nucleosome core particle at 28 Aring resolution Nature 389 p251-260 (1997)

bull Flaus A Et al Mechanisms for nucleosome mobilisation Biopolymers 68 p463-578 (2003)

bull Richmond T et al The structure of DNA in the nucleosome core Nature 423 p145-150 (2003)

bull Protacio RU et al Effects of Histone Tail Domains on the Rate of Transcriptional Elongation throught a Nucleosome Mol Cell Biol Vol 20 n 23 p8866-8878

Websbull httpwwwciencianetVerArticuloHistonaidArticulo=dsfjuhh7hqjeub9z1f58vkbull httpwwwbiosciohio-stateedu~microbioArchaealhistonesbull httpwwwweb-bookscomMoBioFreeCh3D1htmbull httpwwwbmbpsueducoursesbmb4004_9_active_cromatinpd

Bases de dadesbull SCOPbull PDBbull National Human Genome Research Institute (Histone Sequence Database)

Programesbull STAMPbull ClustalWbull HMMERbull Rasmol

1 Sobre lrsquoestructura del nucleosoma digues quines afirmacions soacuten certes

1) Serveix per resoldre el problema de compactacioacute del DNA

2) Les regions exograveniques del DNA acostumen a estar a les zones linker per aixiacute estar meacutes accesibles als factors de transcripcioacute

3) Les histones srsquouneixen al DNA de forma sequumlegravencia no-depenent

4) Eacutes un sistema molt poc dinagravemic per permetre lrsquoestabilitat dels cromosomas metafagravesics

a 123

b 24

c 13

d 4

e 1234

2 Sobre els components del nucleosoma sabem que

a) Les histones del core estan molt ben conservades mentre que la H1 no

b) El DNA srsquoenrotlla formant 176 voltes al voltant de les histones del nucli que correspon a uns 146pb

c) Les dues anteriors

d) LrsquoH1 estabilitza el nucleosoma i organitza el DNA linker

e) Totes les anteriors

3 Sobre les histones digues quina opcioacute eacutes falsa

a) Soacuten proteiumlnes globulars bagravesiques molt riques en Arg i Lys

b) Les histones desacetilades tenen molt baixa afinitat pel DNA i premetran la transcripcioacute gegravenica

c) Trobem dos tipus drsquohistones totes de baix per molecular

d) Apareixen en lrsquoSCOP com a all alpha protein amb dominis histone fold

e) Srsquoorganitzen en un octagravemer format per un tetragravemer 2(H3-H4) i dos diacutemers (H2A-H2B)

4 En relacioacute a les interaccions entre les histones i el DNA digues quinaes de les seguumlents afirmacions eacutessoacuten falsaes

1) La interaccioacute entre les histones i el DNA es sequumlegravencia depenent

2) Les treonines interaccionen mitjanccedilant ponts drsquohidrogen realitzats amb el grup alcohol de la cadena lateral

3) Les interaccions srsquoestableixen principalment entre residus bagravesics de la hegravelix C-terminal el loop L1 i el loop L2 de les histones i els fosfats del DNA

4) Les interaccions srsquoestableixen principalment entre residus bagravesics de la hegravelix N-terminal el loop L1 i el loop L2 de les histones i els fosfats del DNA

a 1 2 i 3

b 1 i 3

c 2 i 4

d 4

e 1 2 3 i 4

5 En lrsquoestabliment de les interaccions Histona-DNA digues quina de les seguumlents afirmacions eacutes CERTA en relacioacute amb el paper de lrsquoaigua

a Lrsquoaigua facilita les interaccions entre les proteiumlnes i el DNA permetent la interaccioacute per ponts drsquohidrogen entre residus de les histones i del DNA quan aquests estan massa allunyats o mal orientats

b Lrsquoestabliment de ponts drsquohidrogen indirectes suposen una disminucioacute de la estabilitat del sistema

c Les molegravecules dlsquoaigua srsquoordenen al voltant del DNA deixant el core del nucleosoma sense solvatar

d 1 i 2 soacuten certes

e Cap de les anteriors eacutes certa

6 Senyala lales afirmacions INCORRECTAES sobre el nucleosoma

a Les histones core i la histona linker comparteixen un mateix domini estructural anomenat histone fold b El tetragravemer central del nucleosoma estagrave format per 2 histones H3 i 2 histones H4

c El domini histone fold estagrave format per 3 hegravelix alfa i 2 loops (L1 i L2)

d Els monogravemers drsquohistona es capiculen per formar els diacutemers gragravecies a interaccions hidrofogravebiques entre les hegravelix alfa i entre els loops de les histones e Les afirmacions a i d soacuten falses

7 Senyala les afirmacions CORRECTES sobre el nucleosoma

1) La sequumlegravencia drsquoaminoagravecids del domini histone fold de les histones H2A H2B H3 i H4 estagrave menys conservada que la seva estructura i plegament

2) El nucleosoma procariota estagrave format per 2 homo o heterodiacutemers i resol el problema de lrsquoempaquetament del DNA

3) Lrsquoorientacioacute de les cadenes laterals dels aminoagravecids de les histones eacutes variable segons la presegravencia o absegravencia del DNA

4) Les histones H1 soacuten les meacutes conservades evolutivament mentre que les H3 soacuten les que ho estan menys

a) 123 b) 13c) 24 d) 4

e) 1234

8 Tria la resposta correcte

1) Les histones presenten alta homologia de sequumlegravencia i per tant destructura

2) Les interaccions directes per formar el tetragravemer sestableixen entre lH3 dun diacutemer H3-H4 i lH3 de lalatre diacutemer H3-H4lsquo

3) Els dos diacutemers H2AH2B no interaccionen entre ells per formar loctagravemer

4) Els cations divalents juguen un paper fonamental ja que se situen a la regioacute C-terminal de les hegravelix alfa estabilitzant-les

a) 1 i 3 b) 2 i 4 c) 12 i 3 d)123 i 4 e)4

PREGUNTES DrsquoASSAIG NUCLEOSOMA

1- Senyala quina importancia teacute lrsquoaigua en el nucleosoma

En el nucleosoma lrsquoaigua es disposa al voltant del DNA i en lrsquoespai entre que hi ha entre el core drsquohistones i el DNA

En el nucleosoma lrsquoaigua juga un paper fonamental en lrsquoestabliment de les interaccions Histona-DNA ja que permet la interaccionar mitjanccedilant ponts drsquohidrogen de residus que es troben massa allunyats (distagravencia gt 28 Å) o que es troben mal orientats (els ponts drsquohidrogen nomeacutes es donen quan els residus estan disposats en linia recta en lrsquoespai admetent variacions de +- 35ordm) Lrsquoefecte principal que faragrave aixograve eacutes que permetragrave que la interaccioacute entre les histones i el DNA sigui sequumlegravencia independent (tot i que aixograve tambeacute es veu afavorit per altres coses) ja que permetragrave que aquesta no depengui dels residus concrets que hi hagi al DNA ni de la seva disposicioacute perquegrave podrem establir interaccions mitjanccedilant una o meacutes molegravecules drsquoaigua per tal drsquointeraccionar amb el DNA

2 Indica quina eacutes lrsquoestructura drsquoun octagravemer i digues quines proteiumlnes interaccionen entre elles per formar-lo

Lrsquooctagravemer estagrave format per dues cogravepies de cada una de les 4 histones core Es formen 2 heterodiacutemers H2A-H2B i dos heterodiacutemers H3-H4 gragravecies a interaccions hidrofogravebiques entre les hegravelix α2 i ponts H entre aa dels loops Les histones dels diacutemers interaccionen de manera capiculadaEls dos diacutemers H3-H4 srsquouneixen fortament als turns centrals del DNA formant el tetragravemer central Els altres dos diacutemers H2A-H2B interaccionen amb el tetragravemer per formar lrsquooctagravemer drsquohistones del nucleosoma El tetragravemer estagrave format per la unioacute dels 2 diacutemers H3-H4 formant una estructura del tipus 4-hegravelix-bundle Les uacuteniques histones que interaccionen directament soacuten H3-H3rsquo (les H4 queden als extrems del tetragravemer) Les interaccions que srsquoestableixen soacuten ponts H i interaccions hidrofogravebiquesLrsquooctagravemer es forma per la unioacute dels dos diacutemers H2A-H2B al tetragravemer Interaccioacute directa entre H4 i H2B mitjanccedilant ponts H i un cluster hidrofogravebic (aquest estagrave format per 3 Tyr que no interaccionen a traveacutes dels seus oxiacutegens sinoacute dels anells) Tambeacute es forma una estructura del tipus 4-hegravelix-bundleA meacutes tambeacute srsquoestableixen interaccions entre els dos diacutemers H2A-H2B

FI DE LA PRESENTACIOacutersquo

• Slide 1
• Slide 2
• CARACTERIacuteSTIQUES DEL NUCLEOSOMA
• El DNA al nucleosoma
• LOCALITZACIOacute DEL NUCLEOSOMA
• ESTRUCTURA DEL NUCLEOSOMA
• Slide 7
• Slide 8
• DINAgraveMICA DEL NUCLEOSOMA
• Slide 10
• Slide 11
• HISTONES
• CLASSIFICACIOacute SCOP
• TIPUS DrsquoHISTONES
• HISTONE FOLD
• 1KX5
• DOMINI HISTONE FOLD
• Slide 18
• Slide 19
• Slide 20
• Slide 21
• Slide 22
• Slide 23
• Slide 24
• INTERACCIONS AL NUCLEOSOMA
• TIPUS DrsquoINTERACCIONS
• TIPUS DrsquoINTERACCIONS
• INTERACCIONS HISTONA-HISTONA
• Slide 29
• Octagravemer drsquohistones (core nucleosomal)
• Slide 31
• Slide 32
• H3 i H4 interaccionen via histone fold formant un heterodiacutemer
• H2A i H2B interaccionen via histone fold formant un heterodiacutemer
• 1 INTERACCIONS HIDROFOgraveBIQUES
• Slide 36
• 3 ALTRES INTERACCIONS SECUNDAgraveRIES
• Per quegrave es formen aquests heterodiacutemers i no uns altres o homodiacutemers
• Slide 39
• Tetragravemer H3-H4H3rsquo-H4rsquo
• Slide 41
• 1 Ponts H entre H3-H3rsquo
• 2 Interaccions hidrofogravebiques entre H3-H3rsquo
• Slide 44
• Slide 45
• Tetragravemer-diacutemer interaccions H4-H2B
• Cluster hidrofogravebic
• Diacutemer-diacutemer interaccions H2A-H2BH2Arsquo
• Slide 49
• INTERACCIOacute AMB IONS
• INTERACCIONS HISTONA-DNA
• Slide 52
• IMPORTAgraveNCIA DE LrsquoAIGUA
• INTERACCIOacute PER PONTS DrsquoH
• Slide 55
• Slide 56
• Slide 57
• Slide 58
• Interaccioacute diacutemer H2AH2B -DNA
• Slide 60
• Slide 61
• Slide 62
• Slide 63
• Slide 64
• Interaccioacute H2B-DNA
• Slide 66
• Slide 67
• Interaccioacute diacutemer H3H4-DNA
• Slide 69
• Slide 70
• Slide 71
• Slide 72
• Slide 73
• Slide 74
• Slide 75
• Slide 76
• Slide 77
• Slide 78
• Slide 79
• Interaccioacute H3-DNA
• Slide 81
• Interaccioacute H4-DNA
• Slide 83
• Slide 84
• Slide 85
• Slide 86
• Slide 87
• Interaccioacute H2A-DNA
• Slide 89
• EVOLUCIOacute DE LES HISTONES
• SUPERPOSICIOacute
• Slide 92
• Slide 93
• Slide 94
• SUPERPOSICIOacute DE LES HISTONES
• Slide 96
• NUCLEOSOMA PROCARIOTA
• ALINIAMENT ESTRUCTURAL
• BIBLIOGRAFIA
• Slide 100
• Slide 102
• Slide 103
• Slide 104
• Slide 105
• Slide 106
• Slide 107
• Slide 108
• Slide 109
• FI DE LA PRESENTACIOacute

CLUSTAL W(160) multiple sequence alignment

1A7W --------------------------MELPIAPIGRIIKDAGAERVSDDARI-TLAKILE 1HTA -------------------------MGELPIAPIGRIIKNAGAERVSDDARI-ALAKVLE 1kx5B SGRGKGGKGLGKGGAKRHRKVLRDNIQGITKPAIRRLARRGGVKRISGLIYEETRGVLKV 1A7W EMGRDIASEAIKLARHAGRKTIKAEDIELAVRRFK---------- 1HTA EMGEEIASEAVKLAKHAGRKTIKAEDIELARKMF-----------1kx5B FLENVIRDAVTYTEHA-KRKT--VTAMDVVYALKRQGRTLYGFGG

No Domain1 Domain2 Sc RMS Len1 Len2 Align NFit Eq Secs I S P(m)

Pair 1 1A7W 1HTA 934 059 68 68 67 67 66 0 8485 10000 736e-46 Pair 2 1A7W 1kx5B 567 152 68 102 68 67 65 0 2462 10000 000037

Pair 3 1HTA 1kx5B 574 131 68 102 68 65 64 0 2969 10000 761e-06

ALINIAMENT ESTRUCTURAL

BIBLIOGRAFIALlibresbull Wolfe A Chromatin (Structure amp Function) Academic Press 2a edicioacute (1995)bull Calladine Understanding DNA Acdameic Pressbull Sinden DNA Structure and Function Academic PressArticlesbull Curt A Davey et al Solvent mediated interactions in the structura of the

nucleosome core particle at 19 Aring resolution J Mol Biol 319 p1097-1113 (2002)

bull Luger et al Crystal structure of the nucleosome core particle at 28 Aring resolution Nature 389 p251-260 (1997)

bull Flaus A Et al Mechanisms for nucleosome mobilisation Biopolymers 68 p463-578 (2003)

bull Richmond T et al The structure of DNA in the nucleosome core Nature 423 p145-150 (2003)

bull Protacio RU et al Effects of Histone Tail Domains on the Rate of Transcriptional Elongation throught a Nucleosome Mol Cell Biol Vol 20 n 23 p8866-8878

Websbull httpwwwciencianetVerArticuloHistonaidArticulo=dsfjuhh7hqjeub9z1f58vkbull httpwwwbiosciohio-stateedu~microbioArchaealhistonesbull httpwwwweb-bookscomMoBioFreeCh3D1htmbull httpwwwbmbpsueducoursesbmb4004_9_active_cromatinpd

Bases de dadesbull SCOPbull PDBbull National Human Genome Research Institute (Histone Sequence Database)

Programesbull STAMPbull ClustalWbull HMMERbull Rasmol

1 Sobre lrsquoestructura del nucleosoma digues quines afirmacions soacuten certes

1) Serveix per resoldre el problema de compactacioacute del DNA

2) Les regions exograveniques del DNA acostumen a estar a les zones linker per aixiacute estar meacutes accesibles als factors de transcripcioacute

3) Les histones srsquouneixen al DNA de forma sequumlegravencia no-depenent

4) Eacutes un sistema molt poc dinagravemic per permetre lrsquoestabilitat dels cromosomas metafagravesics

a 123

b 24

c 13

d 4

e 1234

2 Sobre els components del nucleosoma sabem que

a) Les histones del core estan molt ben conservades mentre que la H1 no

b) El DNA srsquoenrotlla formant 176 voltes al voltant de les histones del nucli que correspon a uns 146pb

c) Les dues anteriors

d) LrsquoH1 estabilitza el nucleosoma i organitza el DNA linker

e) Totes les anteriors

3 Sobre les histones digues quina opcioacute eacutes falsa

a) Soacuten proteiumlnes globulars bagravesiques molt riques en Arg i Lys

b) Les histones desacetilades tenen molt baixa afinitat pel DNA i premetran la transcripcioacute gegravenica

c) Trobem dos tipus drsquohistones totes de baix per molecular

d) Apareixen en lrsquoSCOP com a all alpha protein amb dominis histone fold

e) Srsquoorganitzen en un octagravemer format per un tetragravemer 2(H3-H4) i dos diacutemers (H2A-H2B)

4 En relacioacute a les interaccions entre les histones i el DNA digues quinaes de les seguumlents afirmacions eacutessoacuten falsaes

1) La interaccioacute entre les histones i el DNA es sequumlegravencia depenent

2) Les treonines interaccionen mitjanccedilant ponts drsquohidrogen realitzats amb el grup alcohol de la cadena lateral

3) Les interaccions srsquoestableixen principalment entre residus bagravesics de la hegravelix C-terminal el loop L1 i el loop L2 de les histones i els fosfats del DNA

4) Les interaccions srsquoestableixen principalment entre residus bagravesics de la hegravelix N-terminal el loop L1 i el loop L2 de les histones i els fosfats del DNA

a 1 2 i 3

b 1 i 3

c 2 i 4

d 4

e 1 2 3 i 4

5 En lrsquoestabliment de les interaccions Histona-DNA digues quina de les seguumlents afirmacions eacutes CERTA en relacioacute amb el paper de lrsquoaigua

a Lrsquoaigua facilita les interaccions entre les proteiumlnes i el DNA permetent la interaccioacute per ponts drsquohidrogen entre residus de les histones i del DNA quan aquests estan massa allunyats o mal orientats

b Lrsquoestabliment de ponts drsquohidrogen indirectes suposen una disminucioacute de la estabilitat del sistema

c Les molegravecules dlsquoaigua srsquoordenen al voltant del DNA deixant el core del nucleosoma sense solvatar

d 1 i 2 soacuten certes

e Cap de les anteriors eacutes certa

6 Senyala lales afirmacions INCORRECTAES sobre el nucleosoma

a Les histones core i la histona linker comparteixen un mateix domini estructural anomenat histone fold b El tetragravemer central del nucleosoma estagrave format per 2 histones H3 i 2 histones H4

c El domini histone fold estagrave format per 3 hegravelix alfa i 2 loops (L1 i L2)

d Els monogravemers drsquohistona es capiculen per formar els diacutemers gragravecies a interaccions hidrofogravebiques entre les hegravelix alfa i entre els loops de les histones e Les afirmacions a i d soacuten falses

7 Senyala les afirmacions CORRECTES sobre el nucleosoma

1) La sequumlegravencia drsquoaminoagravecids del domini histone fold de les histones H2A H2B H3 i H4 estagrave menys conservada que la seva estructura i plegament

2) El nucleosoma procariota estagrave format per 2 homo o heterodiacutemers i resol el problema de lrsquoempaquetament del DNA

3) Lrsquoorientacioacute de les cadenes laterals dels aminoagravecids de les histones eacutes variable segons la presegravencia o absegravencia del DNA

4) Les histones H1 soacuten les meacutes conservades evolutivament mentre que les H3 soacuten les que ho estan menys

a) 123 b) 13c) 24 d) 4

e) 1234

8 Tria la resposta correcte

1) Les histones presenten alta homologia de sequumlegravencia i per tant destructura

2) Les interaccions directes per formar el tetragravemer sestableixen entre lH3 dun diacutemer H3-H4 i lH3 de lalatre diacutemer H3-H4lsquo

3) Els dos diacutemers H2AH2B no interaccionen entre ells per formar loctagravemer

4) Els cations divalents juguen un paper fonamental ja que se situen a la regioacute C-terminal de les hegravelix alfa estabilitzant-les

a) 1 i 3 b) 2 i 4 c) 12 i 3 d)123 i 4 e)4

PREGUNTES DrsquoASSAIG NUCLEOSOMA

1- Senyala quina importancia teacute lrsquoaigua en el nucleosoma

En el nucleosoma lrsquoaigua es disposa al voltant del DNA i en lrsquoespai entre que hi ha entre el core drsquohistones i el DNA

En el nucleosoma lrsquoaigua juga un paper fonamental en lrsquoestabliment de les interaccions Histona-DNA ja que permet la interaccionar mitjanccedilant ponts drsquohidrogen de residus que es troben massa allunyats (distagravencia gt 28 Å) o que es troben mal orientats (els ponts drsquohidrogen nomeacutes es donen quan els residus estan disposats en linia recta en lrsquoespai admetent variacions de +- 35ordm) Lrsquoefecte principal que faragrave aixograve eacutes que permetragrave que la interaccioacute entre les histones i el DNA sigui sequumlegravencia independent (tot i que aixograve tambeacute es veu afavorit per altres coses) ja que permetragrave que aquesta no depengui dels residus concrets que hi hagi al DNA ni de la seva disposicioacute perquegrave podrem establir interaccions mitjanccedilant una o meacutes molegravecules drsquoaigua per tal drsquointeraccionar amb el DNA

2 Indica quina eacutes lrsquoestructura drsquoun octagravemer i digues quines proteiumlnes interaccionen entre elles per formar-lo

Lrsquooctagravemer estagrave format per dues cogravepies de cada una de les 4 histones core Es formen 2 heterodiacutemers H2A-H2B i dos heterodiacutemers H3-H4 gragravecies a interaccions hidrofogravebiques entre les hegravelix α2 i ponts H entre aa dels loops Les histones dels diacutemers interaccionen de manera capiculadaEls dos diacutemers H3-H4 srsquouneixen fortament als turns centrals del DNA formant el tetragravemer central Els altres dos diacutemers H2A-H2B interaccionen amb el tetragravemer per formar lrsquooctagravemer drsquohistones del nucleosoma El tetragravemer estagrave format per la unioacute dels 2 diacutemers H3-H4 formant una estructura del tipus 4-hegravelix-bundle Les uacuteniques histones que interaccionen directament soacuten H3-H3rsquo (les H4 queden als extrems del tetragravemer) Les interaccions que srsquoestableixen soacuten ponts H i interaccions hidrofogravebiquesLrsquooctagravemer es forma per la unioacute dels dos diacutemers H2A-H2B al tetragravemer Interaccioacute directa entre H4 i H2B mitjanccedilant ponts H i un cluster hidrofogravebic (aquest estagrave format per 3 Tyr que no interaccionen a traveacutes dels seus oxiacutegens sinoacute dels anells) Tambeacute es forma una estructura del tipus 4-hegravelix-bundleA meacutes tambeacute srsquoestableixen interaccions entre els dos diacutemers H2A-H2B

FI DE LA PRESENTACIOacutersquo

• Slide 1
• Slide 2
• CARACTERIacuteSTIQUES DEL NUCLEOSOMA
• El DNA al nucleosoma
• LOCALITZACIOacute DEL NUCLEOSOMA
• ESTRUCTURA DEL NUCLEOSOMA
• Slide 7
• Slide 8
• DINAgraveMICA DEL NUCLEOSOMA
• Slide 10
• Slide 11
• HISTONES
• CLASSIFICACIOacute SCOP
• TIPUS DrsquoHISTONES
• HISTONE FOLD
• 1KX5
• DOMINI HISTONE FOLD
• Slide 18
• Slide 19
• Slide 20
• Slide 21
• Slide 22
• Slide 23
• Slide 24
• INTERACCIONS AL NUCLEOSOMA
• TIPUS DrsquoINTERACCIONS
• TIPUS DrsquoINTERACCIONS
• INTERACCIONS HISTONA-HISTONA
• Slide 29
• Octagravemer drsquohistones (core nucleosomal)
• Slide 31
• Slide 32
• H3 i H4 interaccionen via histone fold formant un heterodiacutemer
• H2A i H2B interaccionen via histone fold formant un heterodiacutemer
• 1 INTERACCIONS HIDROFOgraveBIQUES
• Slide 36
• 3 ALTRES INTERACCIONS SECUNDAgraveRIES
• Per quegrave es formen aquests heterodiacutemers i no uns altres o homodiacutemers
• Slide 39
• Tetragravemer H3-H4H3rsquo-H4rsquo
• Slide 41
• 1 Ponts H entre H3-H3rsquo
• 2 Interaccions hidrofogravebiques entre H3-H3rsquo
• Slide 44
• Slide 45
• Tetragravemer-diacutemer interaccions H4-H2B
• Cluster hidrofogravebic
• Diacutemer-diacutemer interaccions H2A-H2BH2Arsquo
• Slide 49
• INTERACCIOacute AMB IONS
• INTERACCIONS HISTONA-DNA
• Slide 52
• IMPORTAgraveNCIA DE LrsquoAIGUA
• INTERACCIOacute PER PONTS DrsquoH
• Slide 55
• Slide 56
• Slide 57
• Slide 58
• Interaccioacute diacutemer H2AH2B -DNA
• Slide 60
• Slide 61
• Slide 62
• Slide 63
• Slide 64
• Interaccioacute H2B-DNA
• Slide 66
• Slide 67
• Interaccioacute diacutemer H3H4-DNA
• Slide 69
• Slide 70
• Slide 71
• Slide 72
• Slide 73
• Slide 74
• Slide 75
• Slide 76
• Slide 77
• Slide 78
• Slide 79
• Interaccioacute H3-DNA
• Slide 81
• Interaccioacute H4-DNA
• Slide 83
• Slide 84
• Slide 85
• Slide 86
• Slide 87
• Interaccioacute H2A-DNA
• Slide 89
• EVOLUCIOacute DE LES HISTONES
• SUPERPOSICIOacute
• Slide 92
• Slide 93
• Slide 94
• SUPERPOSICIOacute DE LES HISTONES
• Slide 96
• NUCLEOSOMA PROCARIOTA
• ALINIAMENT ESTRUCTURAL
• BIBLIOGRAFIA
• Slide 100
• Slide 102
• Slide 103
• Slide 104
• Slide 105
• Slide 106
• Slide 107
• Slide 108
• Slide 109
• FI DE LA PRESENTACIOacute

BIBLIOGRAFIALlibresbull Wolfe A Chromatin (Structure amp Function) Academic Press 2a edicioacute (1995)bull Calladine Understanding DNA Acdameic Pressbull Sinden DNA Structure and Function Academic PressArticlesbull Curt A Davey et al Solvent mediated interactions in the structura of the

nucleosome core particle at 19 Aring resolution J Mol Biol 319 p1097-1113 (2002)

bull Luger et al Crystal structure of the nucleosome core particle at 28 Aring resolution Nature 389 p251-260 (1997)

bull Flaus A Et al Mechanisms for nucleosome mobilisation Biopolymers 68 p463-578 (2003)

bull Richmond T et al The structure of DNA in the nucleosome core Nature 423 p145-150 (2003)

bull Protacio RU et al Effects of Histone Tail Domains on the Rate of Transcriptional Elongation throught a Nucleosome Mol Cell Biol Vol 20 n 23 p8866-8878

Websbull httpwwwciencianetVerArticuloHistonaidArticulo=dsfjuhh7hqjeub9z1f58vkbull httpwwwbiosciohio-stateedu~microbioArchaealhistonesbull httpwwwweb-bookscomMoBioFreeCh3D1htmbull httpwwwbmbpsueducoursesbmb4004_9_active_cromatinpd

Bases de dadesbull SCOPbull PDBbull National Human Genome Research Institute (Histone Sequence Database)

Programesbull STAMPbull ClustalWbull HMMERbull Rasmol

1 Sobre lrsquoestructura del nucleosoma digues quines afirmacions soacuten certes

1) Serveix per resoldre el problema de compactacioacute del DNA

2) Les regions exograveniques del DNA acostumen a estar a les zones linker per aixiacute estar meacutes accesibles als factors de transcripcioacute

3) Les histones srsquouneixen al DNA de forma sequumlegravencia no-depenent

4) Eacutes un sistema molt poc dinagravemic per permetre lrsquoestabilitat dels cromosomas metafagravesics

a 123

b 24

c 13

d 4

e 1234

2 Sobre els components del nucleosoma sabem que

a) Les histones del core estan molt ben conservades mentre que la H1 no

b) El DNA srsquoenrotlla formant 176 voltes al voltant de les histones del nucli que correspon a uns 146pb

c) Les dues anteriors

d) LrsquoH1 estabilitza el nucleosoma i organitza el DNA linker

e) Totes les anteriors

3 Sobre les histones digues quina opcioacute eacutes falsa

a) Soacuten proteiumlnes globulars bagravesiques molt riques en Arg i Lys

b) Les histones desacetilades tenen molt baixa afinitat pel DNA i premetran la transcripcioacute gegravenica

c) Trobem dos tipus drsquohistones totes de baix per molecular

d) Apareixen en lrsquoSCOP com a all alpha protein amb dominis histone fold

e) Srsquoorganitzen en un octagravemer format per un tetragravemer 2(H3-H4) i dos diacutemers (H2A-H2B)

4 En relacioacute a les interaccions entre les histones i el DNA digues quinaes de les seguumlents afirmacions eacutessoacuten falsaes

1) La interaccioacute entre les histones i el DNA es sequumlegravencia depenent

2) Les treonines interaccionen mitjanccedilant ponts drsquohidrogen realitzats amb el grup alcohol de la cadena lateral

3) Les interaccions srsquoestableixen principalment entre residus bagravesics de la hegravelix C-terminal el loop L1 i el loop L2 de les histones i els fosfats del DNA

4) Les interaccions srsquoestableixen principalment entre residus bagravesics de la hegravelix N-terminal el loop L1 i el loop L2 de les histones i els fosfats del DNA

a 1 2 i 3

b 1 i 3

c 2 i 4

d 4

e 1 2 3 i 4

5 En lrsquoestabliment de les interaccions Histona-DNA digues quina de les seguumlents afirmacions eacutes CERTA en relacioacute amb el paper de lrsquoaigua

a Lrsquoaigua facilita les interaccions entre les proteiumlnes i el DNA permetent la interaccioacute per ponts drsquohidrogen entre residus de les histones i del DNA quan aquests estan massa allunyats o mal orientats

b Lrsquoestabliment de ponts drsquohidrogen indirectes suposen una disminucioacute de la estabilitat del sistema

c Les molegravecules dlsquoaigua srsquoordenen al voltant del DNA deixant el core del nucleosoma sense solvatar

d 1 i 2 soacuten certes

e Cap de les anteriors eacutes certa

6 Senyala lales afirmacions INCORRECTAES sobre el nucleosoma

a Les histones core i la histona linker comparteixen un mateix domini estructural anomenat histone fold b El tetragravemer central del nucleosoma estagrave format per 2 histones H3 i 2 histones H4

c El domini histone fold estagrave format per 3 hegravelix alfa i 2 loops (L1 i L2)

d Els monogravemers drsquohistona es capiculen per formar els diacutemers gragravecies a interaccions hidrofogravebiques entre les hegravelix alfa i entre els loops de les histones e Les afirmacions a i d soacuten falses

7 Senyala les afirmacions CORRECTES sobre el nucleosoma

1) La sequumlegravencia drsquoaminoagravecids del domini histone fold de les histones H2A H2B H3 i H4 estagrave menys conservada que la seva estructura i plegament

2) El nucleosoma procariota estagrave format per 2 homo o heterodiacutemers i resol el problema de lrsquoempaquetament del DNA

3) Lrsquoorientacioacute de les cadenes laterals dels aminoagravecids de les histones eacutes variable segons la presegravencia o absegravencia del DNA

4) Les histones H1 soacuten les meacutes conservades evolutivament mentre que les H3 soacuten les que ho estan menys

a) 123 b) 13c) 24 d) 4

e) 1234

8 Tria la resposta correcte

1) Les histones presenten alta homologia de sequumlegravencia i per tant destructura

2) Les interaccions directes per formar el tetragravemer sestableixen entre lH3 dun diacutemer H3-H4 i lH3 de lalatre diacutemer H3-H4lsquo

3) Els dos diacutemers H2AH2B no interaccionen entre ells per formar loctagravemer

4) Els cations divalents juguen un paper fonamental ja que se situen a la regioacute C-terminal de les hegravelix alfa estabilitzant-les

a) 1 i 3 b) 2 i 4 c) 12 i 3 d)123 i 4 e)4

PREGUNTES DrsquoASSAIG NUCLEOSOMA

1- Senyala quina importancia teacute lrsquoaigua en el nucleosoma

En el nucleosoma lrsquoaigua es disposa al voltant del DNA i en lrsquoespai entre que hi ha entre el core drsquohistones i el DNA

En el nucleosoma lrsquoaigua juga un paper fonamental en lrsquoestabliment de les interaccions Histona-DNA ja que permet la interaccionar mitjanccedilant ponts drsquohidrogen de residus que es troben massa allunyats (distagravencia gt 28 Å) o que es troben mal orientats (els ponts drsquohidrogen nomeacutes es donen quan els residus estan disposats en linia recta en lrsquoespai admetent variacions de +- 35ordm) Lrsquoefecte principal que faragrave aixograve eacutes que permetragrave que la interaccioacute entre les histones i el DNA sigui sequumlegravencia independent (tot i que aixograve tambeacute es veu afavorit per altres coses) ja que permetragrave que aquesta no depengui dels residus concrets que hi hagi al DNA ni de la seva disposicioacute perquegrave podrem establir interaccions mitjanccedilant una o meacutes molegravecules drsquoaigua per tal drsquointeraccionar amb el DNA

2 Indica quina eacutes lrsquoestructura drsquoun octagravemer i digues quines proteiumlnes interaccionen entre elles per formar-lo

Lrsquooctagravemer estagrave format per dues cogravepies de cada una de les 4 histones core Es formen 2 heterodiacutemers H2A-H2B i dos heterodiacutemers H3-H4 gragravecies a interaccions hidrofogravebiques entre les hegravelix α2 i ponts H entre aa dels loops Les histones dels diacutemers interaccionen de manera capiculadaEls dos diacutemers H3-H4 srsquouneixen fortament als turns centrals del DNA formant el tetragravemer central Els altres dos diacutemers H2A-H2B interaccionen amb el tetragravemer per formar lrsquooctagravemer drsquohistones del nucleosoma El tetragravemer estagrave format per la unioacute dels 2 diacutemers H3-H4 formant una estructura del tipus 4-hegravelix-bundle Les uacuteniques histones que interaccionen directament soacuten H3-H3rsquo (les H4 queden als extrems del tetragravemer) Les interaccions que srsquoestableixen soacuten ponts H i interaccions hidrofogravebiquesLrsquooctagravemer es forma per la unioacute dels dos diacutemers H2A-H2B al tetragravemer Interaccioacute directa entre H4 i H2B mitjanccedilant ponts H i un cluster hidrofogravebic (aquest estagrave format per 3 Tyr que no interaccionen a traveacutes dels seus oxiacutegens sinoacute dels anells) Tambeacute es forma una estructura del tipus 4-hegravelix-bundleA meacutes tambeacute srsquoestableixen interaccions entre els dos diacutemers H2A-H2B

FI DE LA PRESENTACIOacutersquo

• Slide 1
• Slide 2
• CARACTERIacuteSTIQUES DEL NUCLEOSOMA
• El DNA al nucleosoma
• LOCALITZACIOacute DEL NUCLEOSOMA
• ESTRUCTURA DEL NUCLEOSOMA
• Slide 7
• Slide 8
• DINAgraveMICA DEL NUCLEOSOMA
• Slide 10
• Slide 11
• HISTONES
• CLASSIFICACIOacute SCOP
• TIPUS DrsquoHISTONES
• HISTONE FOLD
• 1KX5
• DOMINI HISTONE FOLD
• Slide 18
• Slide 19
• Slide 20
• Slide 21
• Slide 22
• Slide 23
• Slide 24
• INTERACCIONS AL NUCLEOSOMA
• TIPUS DrsquoINTERACCIONS
• TIPUS DrsquoINTERACCIONS
• INTERACCIONS HISTONA-HISTONA
• Slide 29
• Octagravemer drsquohistones (core nucleosomal)
• Slide 31
• Slide 32
• H3 i H4 interaccionen via histone fold formant un heterodiacutemer
• H2A i H2B interaccionen via histone fold formant un heterodiacutemer
• 1 INTERACCIONS HIDROFOgraveBIQUES
• Slide 36
• 3 ALTRES INTERACCIONS SECUNDAgraveRIES
• Per quegrave es formen aquests heterodiacutemers i no uns altres o homodiacutemers
• Slide 39
• Tetragravemer H3-H4H3rsquo-H4rsquo
• Slide 41
• 1 Ponts H entre H3-H3rsquo
• 2 Interaccions hidrofogravebiques entre H3-H3rsquo
• Slide 44
• Slide 45
• Tetragravemer-diacutemer interaccions H4-H2B
• Cluster hidrofogravebic
• Diacutemer-diacutemer interaccions H2A-H2BH2Arsquo
• Slide 49
• INTERACCIOacute AMB IONS
• INTERACCIONS HISTONA-DNA
• Slide 52
• IMPORTAgraveNCIA DE LrsquoAIGUA
• INTERACCIOacute PER PONTS DrsquoH
• Slide 55
• Slide 56
• Slide 57
• Slide 58
• Interaccioacute diacutemer H2AH2B -DNA
• Slide 60
• Slide 61
• Slide 62
• Slide 63
• Slide 64
• Interaccioacute H2B-DNA
• Slide 66
• Slide 67
• Interaccioacute diacutemer H3H4-DNA
• Slide 69
• Slide 70
• Slide 71
• Slide 72
• Slide 73
• Slide 74
• Slide 75
• Slide 76
• Slide 77
• Slide 78
• Slide 79
• Interaccioacute H3-DNA
• Slide 81
• Interaccioacute H4-DNA
• Slide 83
• Slide 84
• Slide 85
• Slide 86
• Slide 87
• Interaccioacute H2A-DNA
• Slide 89
• EVOLUCIOacute DE LES HISTONES
• SUPERPOSICIOacute
• Slide 92
• Slide 93
• Slide 94
• SUPERPOSICIOacute DE LES HISTONES
• Slide 96
• NUCLEOSOMA PROCARIOTA
• ALINIAMENT ESTRUCTURAL
• BIBLIOGRAFIA
• Slide 100
• Slide 102
• Slide 103
• Slide 104
• Slide 105
• Slide 106
• Slide 107
• Slide 108
• Slide 109
• FI DE LA PRESENTACIOacute

1 Sobre lrsquoestructura del nucleosoma digues quines afirmacions soacuten certes

1) Serveix per resoldre el problema de compactacioacute del DNA

2) Les regions exograveniques del DNA acostumen a estar a les zones linker per aixiacute estar meacutes accesibles als factors de transcripcioacute

3) Les histones srsquouneixen al DNA de forma sequumlegravencia no-depenent

4) Eacutes un sistema molt poc dinagravemic per permetre lrsquoestabilitat dels cromosomas metafagravesics

a 123

b 24

c 13

d 4

e 1234

2 Sobre els components del nucleosoma sabem que

a) Les histones del core estan molt ben conservades mentre que la H1 no

b) El DNA srsquoenrotlla formant 176 voltes al voltant de les histones del nucli que correspon a uns 146pb

c) Les dues anteriors

d) LrsquoH1 estabilitza el nucleosoma i organitza el DNA linker

e) Totes les anteriors

3 Sobre les histones digues quina opcioacute eacutes falsa

a) Soacuten proteiumlnes globulars bagravesiques molt riques en Arg i Lys

b) Les histones desacetilades tenen molt baixa afinitat pel DNA i premetran la transcripcioacute gegravenica

c) Trobem dos tipus drsquohistones totes de baix per molecular

d) Apareixen en lrsquoSCOP com a all alpha protein amb dominis histone fold

e) Srsquoorganitzen en un octagravemer format per un tetragravemer 2(H3-H4) i dos diacutemers (H2A-H2B)

4 En relacioacute a les interaccions entre les histones i el DNA digues quinaes de les seguumlents afirmacions eacutessoacuten falsaes

1) La interaccioacute entre les histones i el DNA es sequumlegravencia depenent

2) Les treonines interaccionen mitjanccedilant ponts drsquohidrogen realitzats amb el grup alcohol de la cadena lateral

3) Les interaccions srsquoestableixen principalment entre residus bagravesics de la hegravelix C-terminal el loop L1 i el loop L2 de les histones i els fosfats del DNA

4) Les interaccions srsquoestableixen principalment entre residus bagravesics de la hegravelix N-terminal el loop L1 i el loop L2 de les histones i els fosfats del DNA

a 1 2 i 3

b 1 i 3

c 2 i 4

d 4

e 1 2 3 i 4

5 En lrsquoestabliment de les interaccions Histona-DNA digues quina de les seguumlents afirmacions eacutes CERTA en relacioacute amb el paper de lrsquoaigua

a Lrsquoaigua facilita les interaccions entre les proteiumlnes i el DNA permetent la interaccioacute per ponts drsquohidrogen entre residus de les histones i del DNA quan aquests estan massa allunyats o mal orientats

b Lrsquoestabliment de ponts drsquohidrogen indirectes suposen una disminucioacute de la estabilitat del sistema

c Les molegravecules dlsquoaigua srsquoordenen al voltant del DNA deixant el core del nucleosoma sense solvatar

d 1 i 2 soacuten certes

e Cap de les anteriors eacutes certa

6 Senyala lales afirmacions INCORRECTAES sobre el nucleosoma

a Les histones core i la histona linker comparteixen un mateix domini estructural anomenat histone fold b El tetragravemer central del nucleosoma estagrave format per 2 histones H3 i 2 histones H4

c El domini histone fold estagrave format per 3 hegravelix alfa i 2 loops (L1 i L2)

d Els monogravemers drsquohistona es capiculen per formar els diacutemers gragravecies a interaccions hidrofogravebiques entre les hegravelix alfa i entre els loops de les histones e Les afirmacions a i d soacuten falses

7 Senyala les afirmacions CORRECTES sobre el nucleosoma

1) La sequumlegravencia drsquoaminoagravecids del domini histone fold de les histones H2A H2B H3 i H4 estagrave menys conservada que la seva estructura i plegament

2) El nucleosoma procariota estagrave format per 2 homo o heterodiacutemers i resol el problema de lrsquoempaquetament del DNA

3) Lrsquoorientacioacute de les cadenes laterals dels aminoagravecids de les histones eacutes variable segons la presegravencia o absegravencia del DNA

4) Les histones H1 soacuten les meacutes conservades evolutivament mentre que les H3 soacuten les que ho estan menys

a) 123 b) 13c) 24 d) 4

e) 1234

8 Tria la resposta correcte

1) Les histones presenten alta homologia de sequumlegravencia i per tant destructura

2) Les interaccions directes per formar el tetragravemer sestableixen entre lH3 dun diacutemer H3-H4 i lH3 de lalatre diacutemer H3-H4lsquo

3) Els dos diacutemers H2AH2B no interaccionen entre ells per formar loctagravemer

4) Els cations divalents juguen un paper fonamental ja que se situen a la regioacute C-terminal de les hegravelix alfa estabilitzant-les

a) 1 i 3 b) 2 i 4 c) 12 i 3 d)123 i 4 e)4

PREGUNTES DrsquoASSAIG NUCLEOSOMA

1- Senyala quina importancia teacute lrsquoaigua en el nucleosoma

En el nucleosoma lrsquoaigua es disposa al voltant del DNA i en lrsquoespai entre que hi ha entre el core drsquohistones i el DNA

En el nucleosoma lrsquoaigua juga un paper fonamental en lrsquoestabliment de les interaccions Histona-DNA ja que permet la interaccionar mitjanccedilant ponts drsquohidrogen de residus que es troben massa allunyats (distagravencia gt 28 Å) o que es troben mal orientats (els ponts drsquohidrogen nomeacutes es donen quan els residus estan disposats en linia recta en lrsquoespai admetent variacions de +- 35ordm) Lrsquoefecte principal que faragrave aixograve eacutes que permetragrave que la interaccioacute entre les histones i el DNA sigui sequumlegravencia independent (tot i que aixograve tambeacute es veu afavorit per altres coses) ja que permetragrave que aquesta no depengui dels residus concrets que hi hagi al DNA ni de la seva disposicioacute perquegrave podrem establir interaccions mitjanccedilant una o meacutes molegravecules drsquoaigua per tal drsquointeraccionar amb el DNA

2 Indica quina eacutes lrsquoestructura drsquoun octagravemer i digues quines proteiumlnes interaccionen entre elles per formar-lo

Lrsquooctagravemer estagrave format per dues cogravepies de cada una de les 4 histones core Es formen 2 heterodiacutemers H2A-H2B i dos heterodiacutemers H3-H4 gragravecies a interaccions hidrofogravebiques entre les hegravelix α2 i ponts H entre aa dels loops Les histones dels diacutemers interaccionen de manera capiculadaEls dos diacutemers H3-H4 srsquouneixen fortament als turns centrals del DNA formant el tetragravemer central Els altres dos diacutemers H2A-H2B interaccionen amb el tetragravemer per formar lrsquooctagravemer drsquohistones del nucleosoma El tetragravemer estagrave format per la unioacute dels 2 diacutemers H3-H4 formant una estructura del tipus 4-hegravelix-bundle Les uacuteniques histones que interaccionen directament soacuten H3-H3rsquo (les H4 queden als extrems del tetragravemer) Les interaccions que srsquoestableixen soacuten ponts H i interaccions hidrofogravebiquesLrsquooctagravemer es forma per la unioacute dels dos diacutemers H2A-H2B al tetragravemer Interaccioacute directa entre H4 i H2B mitjanccedilant ponts H i un cluster hidrofogravebic (aquest estagrave format per 3 Tyr que no interaccionen a traveacutes dels seus oxiacutegens sinoacute dels anells) Tambeacute es forma una estructura del tipus 4-hegravelix-bundleA meacutes tambeacute srsquoestableixen interaccions entre els dos diacutemers H2A-H2B

FI DE LA PRESENTACIOacutersquo

• Slide 1
• Slide 2
• CARACTERIacuteSTIQUES DEL NUCLEOSOMA
• El DNA al nucleosoma
• LOCALITZACIOacute DEL NUCLEOSOMA
• ESTRUCTURA DEL NUCLEOSOMA
• Slide 7
• Slide 8
• DINAgraveMICA DEL NUCLEOSOMA
• Slide 10
• Slide 11
• HISTONES
• CLASSIFICACIOacute SCOP
• TIPUS DrsquoHISTONES
• HISTONE FOLD
• 1KX5
• DOMINI HISTONE FOLD
• Slide 18
• Slide 19
• Slide 20
• Slide 21
• Slide 22
• Slide 23
• Slide 24
• INTERACCIONS AL NUCLEOSOMA
• TIPUS DrsquoINTERACCIONS
• TIPUS DrsquoINTERACCIONS
• INTERACCIONS HISTONA-HISTONA
• Slide 29
• Octagravemer drsquohistones (core nucleosomal)
• Slide 31
• Slide 32
• H3 i H4 interaccionen via histone fold formant un heterodiacutemer
• H2A i H2B interaccionen via histone fold formant un heterodiacutemer
• 1 INTERACCIONS HIDROFOgraveBIQUES
• Slide 36
• 3 ALTRES INTERACCIONS SECUNDAgraveRIES
• Per quegrave es formen aquests heterodiacutemers i no uns altres o homodiacutemers
• Slide 39
• Tetragravemer H3-H4H3rsquo-H4rsquo
• Slide 41
• 1 Ponts H entre H3-H3rsquo
• 2 Interaccions hidrofogravebiques entre H3-H3rsquo
• Slide 44
• Slide 45
• Tetragravemer-diacutemer interaccions H4-H2B
• Cluster hidrofogravebic
• Diacutemer-diacutemer interaccions H2A-H2BH2Arsquo
• Slide 49
• INTERACCIOacute AMB IONS
• INTERACCIONS HISTONA-DNA
• Slide 52
• IMPORTAgraveNCIA DE LrsquoAIGUA
• INTERACCIOacute PER PONTS DrsquoH
• Slide 55
• Slide 56
• Slide 57
• Slide 58
• Interaccioacute diacutemer H2AH2B -DNA
• Slide 60
• Slide 61
• Slide 62
• Slide 63
• Slide 64
• Interaccioacute H2B-DNA
• Slide 66
• Slide 67
• Interaccioacute diacutemer H3H4-DNA
• Slide 69
• Slide 70
• Slide 71
• Slide 72
• Slide 73
• Slide 74
• Slide 75
• Slide 76
• Slide 77
• Slide 78
• Slide 79
• Interaccioacute H3-DNA
• Slide 81
• Interaccioacute H4-DNA
• Slide 83
• Slide 84
• Slide 85
• Slide 86
• Slide 87
• Interaccioacute H2A-DNA
• Slide 89
• EVOLUCIOacute DE LES HISTONES
• SUPERPOSICIOacute
• Slide 92
• Slide 93
• Slide 94
• SUPERPOSICIOacute DE LES HISTONES
• Slide 96
• NUCLEOSOMA PROCARIOTA
• ALINIAMENT ESTRUCTURAL
• BIBLIOGRAFIA
• Slide 100
• Slide 102
• Slide 103
• Slide 104
• Slide 105
• Slide 106
• Slide 107
• Slide 108
• Slide 109
• FI DE LA PRESENTACIOacute

2 Sobre els components del nucleosoma sabem que

a) Les histones del core estan molt ben conservades mentre que la H1 no

b) El DNA srsquoenrotlla formant 176 voltes al voltant de les histones del nucli que correspon a uns 146pb

c) Les dues anteriors

d) LrsquoH1 estabilitza el nucleosoma i organitza el DNA linker

e) Totes les anteriors

3 Sobre les histones digues quina opcioacute eacutes falsa

a) Soacuten proteiumlnes globulars bagravesiques molt riques en Arg i Lys

b) Les histones desacetilades tenen molt baixa afinitat pel DNA i premetran la transcripcioacute gegravenica

c) Trobem dos tipus drsquohistones totes de baix per molecular

d) Apareixen en lrsquoSCOP com a all alpha protein amb dominis histone fold

e) Srsquoorganitzen en un octagravemer format per un tetragravemer 2(H3-H4) i dos diacutemers (H2A-H2B)

4 En relacioacute a les interaccions entre les histones i el DNA digues quinaes de les seguumlents afirmacions eacutessoacuten falsaes

1) La interaccioacute entre les histones i el DNA es sequumlegravencia depenent

2) Les treonines interaccionen mitjanccedilant ponts drsquohidrogen realitzats amb el grup alcohol de la cadena lateral

3) Les interaccions srsquoestableixen principalment entre residus bagravesics de la hegravelix C-terminal el loop L1 i el loop L2 de les histones i els fosfats del DNA

4) Les interaccions srsquoestableixen principalment entre residus bagravesics de la hegravelix N-terminal el loop L1 i el loop L2 de les histones i els fosfats del DNA

a 1 2 i 3

b 1 i 3

c 2 i 4

d 4

e 1 2 3 i 4

5 En lrsquoestabliment de les interaccions Histona-DNA digues quina de les seguumlents afirmacions eacutes CERTA en relacioacute amb el paper de lrsquoaigua

a Lrsquoaigua facilita les interaccions entre les proteiumlnes i el DNA permetent la interaccioacute per ponts drsquohidrogen entre residus de les histones i del DNA quan aquests estan massa allunyats o mal orientats

b Lrsquoestabliment de ponts drsquohidrogen indirectes suposen una disminucioacute de la estabilitat del sistema

c Les molegravecules dlsquoaigua srsquoordenen al voltant del DNA deixant el core del nucleosoma sense solvatar

d 1 i 2 soacuten certes

e Cap de les anteriors eacutes certa

6 Senyala lales afirmacions INCORRECTAES sobre el nucleosoma

a Les histones core i la histona linker comparteixen un mateix domini estructural anomenat histone fold b El tetragravemer central del nucleosoma estagrave format per 2 histones H3 i 2 histones H4

c El domini histone fold estagrave format per 3 hegravelix alfa i 2 loops (L1 i L2)

d Els monogravemers drsquohistona es capiculen per formar els diacutemers gragravecies a interaccions hidrofogravebiques entre les hegravelix alfa i entre els loops de les histones e Les afirmacions a i d soacuten falses

7 Senyala les afirmacions CORRECTES sobre el nucleosoma

1) La sequumlegravencia drsquoaminoagravecids del domini histone fold de les histones H2A H2B H3 i H4 estagrave menys conservada que la seva estructura i plegament

2) El nucleosoma procariota estagrave format per 2 homo o heterodiacutemers i resol el problema de lrsquoempaquetament del DNA

3) Lrsquoorientacioacute de les cadenes laterals dels aminoagravecids de les histones eacutes variable segons la presegravencia o absegravencia del DNA

4) Les histones H1 soacuten les meacutes conservades evolutivament mentre que les H3 soacuten les que ho estan menys

a) 123 b) 13c) 24 d) 4

e) 1234

8 Tria la resposta correcte

1) Les histones presenten alta homologia de sequumlegravencia i per tant destructura

2) Les interaccions directes per formar el tetragravemer sestableixen entre lH3 dun diacutemer H3-H4 i lH3 de lalatre diacutemer H3-H4lsquo

3) Els dos diacutemers H2AH2B no interaccionen entre ells per formar loctagravemer

4) Els cations divalents juguen un paper fonamental ja que se situen a la regioacute C-terminal de les hegravelix alfa estabilitzant-les

a) 1 i 3 b) 2 i 4 c) 12 i 3 d)123 i 4 e)4

PREGUNTES DrsquoASSAIG NUCLEOSOMA

1- Senyala quina importancia teacute lrsquoaigua en el nucleosoma

En el nucleosoma lrsquoaigua es disposa al voltant del DNA i en lrsquoespai entre que hi ha entre el core drsquohistones i el DNA

En el nucleosoma lrsquoaigua juga un paper fonamental en lrsquoestabliment de les interaccions Histona-DNA ja que permet la interaccionar mitjanccedilant ponts drsquohidrogen de residus que es troben massa allunyats (distagravencia gt 28 Å) o que es troben mal orientats (els ponts drsquohidrogen nomeacutes es donen quan els residus estan disposats en linia recta en lrsquoespai admetent variacions de +- 35ordm) Lrsquoefecte principal que faragrave aixograve eacutes que permetragrave que la interaccioacute entre les histones i el DNA sigui sequumlegravencia independent (tot i que aixograve tambeacute es veu afavorit per altres coses) ja que permetragrave que aquesta no depengui dels residus concrets que hi hagi al DNA ni de la seva disposicioacute perquegrave podrem establir interaccions mitjanccedilant una o meacutes molegravecules drsquoaigua per tal drsquointeraccionar amb el DNA

2 Indica quina eacutes lrsquoestructura drsquoun octagravemer i digues quines proteiumlnes interaccionen entre elles per formar-lo

Lrsquooctagravemer estagrave format per dues cogravepies de cada una de les 4 histones core Es formen 2 heterodiacutemers H2A-H2B i dos heterodiacutemers H3-H4 gragravecies a interaccions hidrofogravebiques entre les hegravelix α2 i ponts H entre aa dels loops Les histones dels diacutemers interaccionen de manera capiculadaEls dos diacutemers H3-H4 srsquouneixen fortament als turns centrals del DNA formant el tetragravemer central Els altres dos diacutemers H2A-H2B interaccionen amb el tetragravemer per formar lrsquooctagravemer drsquohistones del nucleosoma El tetragravemer estagrave format per la unioacute dels 2 diacutemers H3-H4 formant una estructura del tipus 4-hegravelix-bundle Les uacuteniques histones que interaccionen directament soacuten H3-H3rsquo (les H4 queden als extrems del tetragravemer) Les interaccions que srsquoestableixen soacuten ponts H i interaccions hidrofogravebiquesLrsquooctagravemer es forma per la unioacute dels dos diacutemers H2A-H2B al tetragravemer Interaccioacute directa entre H4 i H2B mitjanccedilant ponts H i un cluster hidrofogravebic (aquest estagrave format per 3 Tyr que no interaccionen a traveacutes dels seus oxiacutegens sinoacute dels anells) Tambeacute es forma una estructura del tipus 4-hegravelix-bundleA meacutes tambeacute srsquoestableixen interaccions entre els dos diacutemers H2A-H2B

FI DE LA PRESENTACIOacutersquo

• Slide 1
• Slide 2
• CARACTERIacuteSTIQUES DEL NUCLEOSOMA
• El DNA al nucleosoma
• LOCALITZACIOacute DEL NUCLEOSOMA
• ESTRUCTURA DEL NUCLEOSOMA
• Slide 7
• Slide 8
• DINAgraveMICA DEL NUCLEOSOMA
• Slide 10
• Slide 11
• HISTONES
• CLASSIFICACIOacute SCOP
• TIPUS DrsquoHISTONES
• HISTONE FOLD
• 1KX5
• DOMINI HISTONE FOLD
• Slide 18
• Slide 19
• Slide 20
• Slide 21
• Slide 22
• Slide 23
• Slide 24
• INTERACCIONS AL NUCLEOSOMA
• TIPUS DrsquoINTERACCIONS
• TIPUS DrsquoINTERACCIONS
• INTERACCIONS HISTONA-HISTONA
• Slide 29
• Octagravemer drsquohistones (core nucleosomal)
• Slide 31
• Slide 32
• H3 i H4 interaccionen via histone fold formant un heterodiacutemer
• H2A i H2B interaccionen via histone fold formant un heterodiacutemer
• 1 INTERACCIONS HIDROFOgraveBIQUES
• Slide 36
• 3 ALTRES INTERACCIONS SECUNDAgraveRIES
• Per quegrave es formen aquests heterodiacutemers i no uns altres o homodiacutemers
• Slide 39
• Tetragravemer H3-H4H3rsquo-H4rsquo
• Slide 41
• 1 Ponts H entre H3-H3rsquo
• 2 Interaccions hidrofogravebiques entre H3-H3rsquo
• Slide 44
• Slide 45
• Tetragravemer-diacutemer interaccions H4-H2B
• Cluster hidrofogravebic
• Diacutemer-diacutemer interaccions H2A-H2BH2Arsquo
• Slide 49
• INTERACCIOacute AMB IONS
• INTERACCIONS HISTONA-DNA
• Slide 52
• IMPORTAgraveNCIA DE LrsquoAIGUA
• INTERACCIOacute PER PONTS DrsquoH
• Slide 55
• Slide 56
• Slide 57
• Slide 58
• Interaccioacute diacutemer H2AH2B -DNA
• Slide 60
• Slide 61
• Slide 62
• Slide 63
• Slide 64
• Interaccioacute H2B-DNA
• Slide 66
• Slide 67
• Interaccioacute diacutemer H3H4-DNA
• Slide 69
• Slide 70
• Slide 71
• Slide 72
• Slide 73
• Slide 74
• Slide 75
• Slide 76
• Slide 77
• Slide 78
• Slide 79
• Interaccioacute H3-DNA
• Slide 81
• Interaccioacute H4-DNA
• Slide 83
• Slide 84
• Slide 85
• Slide 86
• Slide 87
• Interaccioacute H2A-DNA
• Slide 89
• EVOLUCIOacute DE LES HISTONES
• SUPERPOSICIOacute
• Slide 92
• Slide 93
• Slide 94
• SUPERPOSICIOacute DE LES HISTONES
• Slide 96
• NUCLEOSOMA PROCARIOTA
• ALINIAMENT ESTRUCTURAL
• BIBLIOGRAFIA
• Slide 100
• Slide 102
• Slide 103
• Slide 104
• Slide 105
• Slide 106
• Slide 107
• Slide 108
• Slide 109
• FI DE LA PRESENTACIOacute

3 Sobre les histones digues quina opcioacute eacutes falsa

a) Soacuten proteiumlnes globulars bagravesiques molt riques en Arg i Lys

b) Les histones desacetilades tenen molt baixa afinitat pel DNA i premetran la transcripcioacute gegravenica

c) Trobem dos tipus drsquohistones totes de baix per molecular

d) Apareixen en lrsquoSCOP com a all alpha protein amb dominis histone fold

e) Srsquoorganitzen en un octagravemer format per un tetragravemer 2(H3-H4) i dos diacutemers (H2A-H2B)

4 En relacioacute a les interaccions entre les histones i el DNA digues quinaes de les seguumlents afirmacions eacutessoacuten falsaes

1) La interaccioacute entre les histones i el DNA es sequumlegravencia depenent

2) Les treonines interaccionen mitjanccedilant ponts drsquohidrogen realitzats amb el grup alcohol de la cadena lateral

3) Les interaccions srsquoestableixen principalment entre residus bagravesics de la hegravelix C-terminal el loop L1 i el loop L2 de les histones i els fosfats del DNA

4) Les interaccions srsquoestableixen principalment entre residus bagravesics de la hegravelix N-terminal el loop L1 i el loop L2 de les histones i els fosfats del DNA

a 1 2 i 3

b 1 i 3

c 2 i 4

d 4

e 1 2 3 i 4

5 En lrsquoestabliment de les interaccions Histona-DNA digues quina de les seguumlents afirmacions eacutes CERTA en relacioacute amb el paper de lrsquoaigua

a Lrsquoaigua facilita les interaccions entre les proteiumlnes i el DNA permetent la interaccioacute per ponts drsquohidrogen entre residus de les histones i del DNA quan aquests estan massa allunyats o mal orientats

b Lrsquoestabliment de ponts drsquohidrogen indirectes suposen una disminucioacute de la estabilitat del sistema

c Les molegravecules dlsquoaigua srsquoordenen al voltant del DNA deixant el core del nucleosoma sense solvatar

d 1 i 2 soacuten certes

e Cap de les anteriors eacutes certa

6 Senyala lales afirmacions INCORRECTAES sobre el nucleosoma

a Les histones core i la histona linker comparteixen un mateix domini estructural anomenat histone fold b El tetragravemer central del nucleosoma estagrave format per 2 histones H3 i 2 histones H4

c El domini histone fold estagrave format per 3 hegravelix alfa i 2 loops (L1 i L2)

d Els monogravemers drsquohistona es capiculen per formar els diacutemers gragravecies a interaccions hidrofogravebiques entre les hegravelix alfa i entre els loops de les histones e Les afirmacions a i d soacuten falses

7 Senyala les afirmacions CORRECTES sobre el nucleosoma

1) La sequumlegravencia drsquoaminoagravecids del domini histone fold de les histones H2A H2B H3 i H4 estagrave menys conservada que la seva estructura i plegament

2) El nucleosoma procariota estagrave format per 2 homo o heterodiacutemers i resol el problema de lrsquoempaquetament del DNA

3) Lrsquoorientacioacute de les cadenes laterals dels aminoagravecids de les histones eacutes variable segons la presegravencia o absegravencia del DNA

4) Les histones H1 soacuten les meacutes conservades evolutivament mentre que les H3 soacuten les que ho estan menys

a) 123 b) 13c) 24 d) 4

e) 1234

8 Tria la resposta correcte

1) Les histones presenten alta homologia de sequumlegravencia i per tant destructura

2) Les interaccions directes per formar el tetragravemer sestableixen entre lH3 dun diacutemer H3-H4 i lH3 de lalatre diacutemer H3-H4lsquo

3) Els dos diacutemers H2AH2B no interaccionen entre ells per formar loctagravemer

4) Els cations divalents juguen un paper fonamental ja que se situen a la regioacute C-terminal de les hegravelix alfa estabilitzant-les

a) 1 i 3 b) 2 i 4 c) 12 i 3 d)123 i 4 e)4

PREGUNTES DrsquoASSAIG NUCLEOSOMA

1- Senyala quina importancia teacute lrsquoaigua en el nucleosoma

En el nucleosoma lrsquoaigua es disposa al voltant del DNA i en lrsquoespai entre que hi ha entre el core drsquohistones i el DNA

En el nucleosoma lrsquoaigua juga un paper fonamental en lrsquoestabliment de les interaccions Histona-DNA ja que permet la interaccionar mitjanccedilant ponts drsquohidrogen de residus que es troben massa allunyats (distagravencia gt 28 Å) o que es troben mal orientats (els ponts drsquohidrogen nomeacutes es donen quan els residus estan disposats en linia recta en lrsquoespai admetent variacions de +- 35ordm) Lrsquoefecte principal que faragrave aixograve eacutes que permetragrave que la interaccioacute entre les histones i el DNA sigui sequumlegravencia independent (tot i que aixograve tambeacute es veu afavorit per altres coses) ja que permetragrave que aquesta no depengui dels residus concrets que hi hagi al DNA ni de la seva disposicioacute perquegrave podrem establir interaccions mitjanccedilant una o meacutes molegravecules drsquoaigua per tal drsquointeraccionar amb el DNA

2 Indica quina eacutes lrsquoestructura drsquoun octagravemer i digues quines proteiumlnes interaccionen entre elles per formar-lo

Lrsquooctagravemer estagrave format per dues cogravepies de cada una de les 4 histones core Es formen 2 heterodiacutemers H2A-H2B i dos heterodiacutemers H3-H4 gragravecies a interaccions hidrofogravebiques entre les hegravelix α2 i ponts H entre aa dels loops Les histones dels diacutemers interaccionen de manera capiculadaEls dos diacutemers H3-H4 srsquouneixen fortament als turns centrals del DNA formant el tetragravemer central Els altres dos diacutemers H2A-H2B interaccionen amb el tetragravemer per formar lrsquooctagravemer drsquohistones del nucleosoma El tetragravemer estagrave format per la unioacute dels 2 diacutemers H3-H4 formant una estructura del tipus 4-hegravelix-bundle Les uacuteniques histones que interaccionen directament soacuten H3-H3rsquo (les H4 queden als extrems del tetragravemer) Les interaccions que srsquoestableixen soacuten ponts H i interaccions hidrofogravebiquesLrsquooctagravemer es forma per la unioacute dels dos diacutemers H2A-H2B al tetragravemer Interaccioacute directa entre H4 i H2B mitjanccedilant ponts H i un cluster hidrofogravebic (aquest estagrave format per 3 Tyr que no interaccionen a traveacutes dels seus oxiacutegens sinoacute dels anells) Tambeacute es forma una estructura del tipus 4-hegravelix-bundleA meacutes tambeacute srsquoestableixen interaccions entre els dos diacutemers H2A-H2B

FI DE LA PRESENTACIOacutersquo

• Slide 1
• Slide 2
• CARACTERIacuteSTIQUES DEL NUCLEOSOMA
• El DNA al nucleosoma
• LOCALITZACIOacute DEL NUCLEOSOMA
• ESTRUCTURA DEL NUCLEOSOMA
• Slide 7
• Slide 8
• DINAgraveMICA DEL NUCLEOSOMA
• Slide 10
• Slide 11
• HISTONES
• CLASSIFICACIOacute SCOP
• TIPUS DrsquoHISTONES
• HISTONE FOLD
• 1KX5
• DOMINI HISTONE FOLD
• Slide 18
• Slide 19
• Slide 20
• Slide 21
• Slide 22
• Slide 23
• Slide 24
• INTERACCIONS AL NUCLEOSOMA
• TIPUS DrsquoINTERACCIONS
• TIPUS DrsquoINTERACCIONS
• INTERACCIONS HISTONA-HISTONA
• Slide 29
• Octagravemer drsquohistones (core nucleosomal)
• Slide 31
• Slide 32
• H3 i H4 interaccionen via histone fold formant un heterodiacutemer
• H2A i H2B interaccionen via histone fold formant un heterodiacutemer
• 1 INTERACCIONS HIDROFOgraveBIQUES
• Slide 36
• 3 ALTRES INTERACCIONS SECUNDAgraveRIES
• Per quegrave es formen aquests heterodiacutemers i no uns altres o homodiacutemers
• Slide 39
• Tetragravemer H3-H4H3rsquo-H4rsquo
• Slide 41
• 1 Ponts H entre H3-H3rsquo
• 2 Interaccions hidrofogravebiques entre H3-H3rsquo
• Slide 44
• Slide 45
• Tetragravemer-diacutemer interaccions H4-H2B
• Cluster hidrofogravebic
• Diacutemer-diacutemer interaccions H2A-H2BH2Arsquo
• Slide 49
• INTERACCIOacute AMB IONS
• INTERACCIONS HISTONA-DNA
• Slide 52
• IMPORTAgraveNCIA DE LrsquoAIGUA
• INTERACCIOacute PER PONTS DrsquoH
• Slide 55
• Slide 56
• Slide 57
• Slide 58
• Interaccioacute diacutemer H2AH2B -DNA
• Slide 60
• Slide 61
• Slide 62
• Slide 63
• Slide 64
• Interaccioacute H2B-DNA
• Slide 66
• Slide 67
• Interaccioacute diacutemer H3H4-DNA
• Slide 69
• Slide 70
• Slide 71
• Slide 72
• Slide 73
• Slide 74
• Slide 75
• Slide 76
• Slide 77
• Slide 78
• Slide 79
• Interaccioacute H3-DNA
• Slide 81
• Interaccioacute H4-DNA
• Slide 83
• Slide 84
• Slide 85
• Slide 86
• Slide 87
• Interaccioacute H2A-DNA
• Slide 89
• EVOLUCIOacute DE LES HISTONES
• SUPERPOSICIOacute
• Slide 92
• Slide 93
• Slide 94
• SUPERPOSICIOacute DE LES HISTONES
• Slide 96
• NUCLEOSOMA PROCARIOTA
• ALINIAMENT ESTRUCTURAL
• BIBLIOGRAFIA
• Slide 100
• Slide 102
• Slide 103
• Slide 104
• Slide 105
• Slide 106
• Slide 107
• Slide 108
• Slide 109
• FI DE LA PRESENTACIOacute

4 En relacioacute a les interaccions entre les histones i el DNA digues quinaes de les seguumlents afirmacions eacutessoacuten falsaes

1) La interaccioacute entre les histones i el DNA es sequumlegravencia depenent

2) Les treonines interaccionen mitjanccedilant ponts drsquohidrogen realitzats amb el grup alcohol de la cadena lateral

3) Les interaccions srsquoestableixen principalment entre residus bagravesics de la hegravelix C-terminal el loop L1 i el loop L2 de les histones i els fosfats del DNA

4) Les interaccions srsquoestableixen principalment entre residus bagravesics de la hegravelix N-terminal el loop L1 i el loop L2 de les histones i els fosfats del DNA

a 1 2 i 3

b 1 i 3

c 2 i 4

d 4

e 1 2 3 i 4

5 En lrsquoestabliment de les interaccions Histona-DNA digues quina de les seguumlents afirmacions eacutes CERTA en relacioacute amb el paper de lrsquoaigua

a Lrsquoaigua facilita les interaccions entre les proteiumlnes i el DNA permetent la interaccioacute per ponts drsquohidrogen entre residus de les histones i del DNA quan aquests estan massa allunyats o mal orientats

b Lrsquoestabliment de ponts drsquohidrogen indirectes suposen una disminucioacute de la estabilitat del sistema

c Les molegravecules dlsquoaigua srsquoordenen al voltant del DNA deixant el core del nucleosoma sense solvatar

d 1 i 2 soacuten certes

e Cap de les anteriors eacutes certa

6 Senyala lales afirmacions INCORRECTAES sobre el nucleosoma

a Les histones core i la histona linker comparteixen un mateix domini estructural anomenat histone fold b El tetragravemer central del nucleosoma estagrave format per 2 histones H3 i 2 histones H4

c El domini histone fold estagrave format per 3 hegravelix alfa i 2 loops (L1 i L2)

d Els monogravemers drsquohistona es capiculen per formar els diacutemers gragravecies a interaccions hidrofogravebiques entre les hegravelix alfa i entre els loops de les histones e Les afirmacions a i d soacuten falses

7 Senyala les afirmacions CORRECTES sobre el nucleosoma

1) La sequumlegravencia drsquoaminoagravecids del domini histone fold de les histones H2A H2B H3 i H4 estagrave menys conservada que la seva estructura i plegament

2) El nucleosoma procariota estagrave format per 2 homo o heterodiacutemers i resol el problema de lrsquoempaquetament del DNA

3) Lrsquoorientacioacute de les cadenes laterals dels aminoagravecids de les histones eacutes variable segons la presegravencia o absegravencia del DNA

4) Les histones H1 soacuten les meacutes conservades evolutivament mentre que les H3 soacuten les que ho estan menys

a) 123 b) 13c) 24 d) 4

e) 1234

8 Tria la resposta correcte

1) Les histones presenten alta homologia de sequumlegravencia i per tant destructura

2) Les interaccions directes per formar el tetragravemer sestableixen entre lH3 dun diacutemer H3-H4 i lH3 de lalatre diacutemer H3-H4lsquo

3) Els dos diacutemers H2AH2B no interaccionen entre ells per formar loctagravemer

4) Els cations divalents juguen un paper fonamental ja que se situen a la regioacute C-terminal de les hegravelix alfa estabilitzant-les

a) 1 i 3 b) 2 i 4 c) 12 i 3 d)123 i 4 e)4

PREGUNTES DrsquoASSAIG NUCLEOSOMA

1- Senyala quina importancia teacute lrsquoaigua en el nucleosoma

En el nucleosoma lrsquoaigua es disposa al voltant del DNA i en lrsquoespai entre que hi ha entre el core drsquohistones i el DNA

En el nucleosoma lrsquoaigua juga un paper fonamental en lrsquoestabliment de les interaccions Histona-DNA ja que permet la interaccionar mitjanccedilant ponts drsquohidrogen de residus que es troben massa allunyats (distagravencia gt 28 Å) o que es troben mal orientats (els ponts drsquohidrogen nomeacutes es donen quan els residus estan disposats en linia recta en lrsquoespai admetent variacions de +- 35ordm) Lrsquoefecte principal que faragrave aixograve eacutes que permetragrave que la interaccioacute entre les histones i el DNA sigui sequumlegravencia independent (tot i que aixograve tambeacute es veu afavorit per altres coses) ja que permetragrave que aquesta no depengui dels residus concrets que hi hagi al DNA ni de la seva disposicioacute perquegrave podrem establir interaccions mitjanccedilant una o meacutes molegravecules drsquoaigua per tal drsquointeraccionar amb el DNA

2 Indica quina eacutes lrsquoestructura drsquoun octagravemer i digues quines proteiumlnes interaccionen entre elles per formar-lo

Lrsquooctagravemer estagrave format per dues cogravepies de cada una de les 4 histones core Es formen 2 heterodiacutemers H2A-H2B i dos heterodiacutemers H3-H4 gragravecies a interaccions hidrofogravebiques entre les hegravelix α2 i ponts H entre aa dels loops Les histones dels diacutemers interaccionen de manera capiculadaEls dos diacutemers H3-H4 srsquouneixen fortament als turns centrals del DNA formant el tetragravemer central Els altres dos diacutemers H2A-H2B interaccionen amb el tetragravemer per formar lrsquooctagravemer drsquohistones del nucleosoma El tetragravemer estagrave format per la unioacute dels 2 diacutemers H3-H4 formant una estructura del tipus 4-hegravelix-bundle Les uacuteniques histones que interaccionen directament soacuten H3-H3rsquo (les H4 queden als extrems del tetragravemer) Les interaccions que srsquoestableixen soacuten ponts H i interaccions hidrofogravebiquesLrsquooctagravemer es forma per la unioacute dels dos diacutemers H2A-H2B al tetragravemer Interaccioacute directa entre H4 i H2B mitjanccedilant ponts H i un cluster hidrofogravebic (aquest estagrave format per 3 Tyr que no interaccionen a traveacutes dels seus oxiacutegens sinoacute dels anells) Tambeacute es forma una estructura del tipus 4-hegravelix-bundleA meacutes tambeacute srsquoestableixen interaccions entre els dos diacutemers H2A-H2B

FI DE LA PRESENTACIOacutersquo

• Slide 1
• Slide 2
• CARACTERIacuteSTIQUES DEL NUCLEOSOMA
• El DNA al nucleosoma
• LOCALITZACIOacute DEL NUCLEOSOMA
• ESTRUCTURA DEL NUCLEOSOMA
• Slide 7
• Slide 8
• DINAgraveMICA DEL NUCLEOSOMA
• Slide 10
• Slide 11
• HISTONES
• CLASSIFICACIOacute SCOP
• TIPUS DrsquoHISTONES
• HISTONE FOLD
• 1KX5
• DOMINI HISTONE FOLD
• Slide 18
• Slide 19
• Slide 20
• Slide 21
• Slide 22
• Slide 23
• Slide 24
• INTERACCIONS AL NUCLEOSOMA
• TIPUS DrsquoINTERACCIONS
• TIPUS DrsquoINTERACCIONS
• INTERACCIONS HISTONA-HISTONA
• Slide 29
• Octagravemer drsquohistones (core nucleosomal)
• Slide 31
• Slide 32
• H3 i H4 interaccionen via histone fold formant un heterodiacutemer
• H2A i H2B interaccionen via histone fold formant un heterodiacutemer
• 1 INTERACCIONS HIDROFOgraveBIQUES
• Slide 36
• 3 ALTRES INTERACCIONS SECUNDAgraveRIES
• Per quegrave es formen aquests heterodiacutemers i no uns altres o homodiacutemers
• Slide 39
• Tetragravemer H3-H4H3rsquo-H4rsquo
• Slide 41
• 1 Ponts H entre H3-H3rsquo
• 2 Interaccions hidrofogravebiques entre H3-H3rsquo
• Slide 44
• Slide 45
• Tetragravemer-diacutemer interaccions H4-H2B
• Cluster hidrofogravebic
• Diacutemer-diacutemer interaccions H2A-H2BH2Arsquo
• Slide 49
• INTERACCIOacute AMB IONS
• INTERACCIONS HISTONA-DNA
• Slide 52
• IMPORTAgraveNCIA DE LrsquoAIGUA
• INTERACCIOacute PER PONTS DrsquoH
• Slide 55
• Slide 56
• Slide 57
• Slide 58
• Interaccioacute diacutemer H2AH2B -DNA
• Slide 60
• Slide 61
• Slide 62
• Slide 63
• Slide 64
• Interaccioacute H2B-DNA
• Slide 66
• Slide 67
• Interaccioacute diacutemer H3H4-DNA
• Slide 69
• Slide 70
• Slide 71
• Slide 72
• Slide 73
• Slide 74
• Slide 75
• Slide 76
• Slide 77
• Slide 78
• Slide 79
• Interaccioacute H3-DNA
• Slide 81
• Interaccioacute H4-DNA
• Slide 83
• Slide 84
• Slide 85
• Slide 86
• Slide 87
• Interaccioacute H2A-DNA
• Slide 89
• EVOLUCIOacute DE LES HISTONES
• SUPERPOSICIOacute
• Slide 92
• Slide 93
• Slide 94
• SUPERPOSICIOacute DE LES HISTONES
• Slide 96
• NUCLEOSOMA PROCARIOTA
• ALINIAMENT ESTRUCTURAL
• BIBLIOGRAFIA
• Slide 100
• Slide 102
• Slide 103
• Slide 104
• Slide 105
• Slide 106
• Slide 107
• Slide 108
• Slide 109
• FI DE LA PRESENTACIOacute

5 En lrsquoestabliment de les interaccions Histona-DNA digues quina de les seguumlents afirmacions eacutes CERTA en relacioacute amb el paper de lrsquoaigua

a Lrsquoaigua facilita les interaccions entre les proteiumlnes i el DNA permetent la interaccioacute per ponts drsquohidrogen entre residus de les histones i del DNA quan aquests estan massa allunyats o mal orientats

b Lrsquoestabliment de ponts drsquohidrogen indirectes suposen una disminucioacute de la estabilitat del sistema

c Les molegravecules dlsquoaigua srsquoordenen al voltant del DNA deixant el core del nucleosoma sense solvatar

d 1 i 2 soacuten certes

e Cap de les anteriors eacutes certa

6 Senyala lales afirmacions INCORRECTAES sobre el nucleosoma

a Les histones core i la histona linker comparteixen un mateix domini estructural anomenat histone fold b El tetragravemer central del nucleosoma estagrave format per 2 histones H3 i 2 histones H4

c El domini histone fold estagrave format per 3 hegravelix alfa i 2 loops (L1 i L2)

d Els monogravemers drsquohistona es capiculen per formar els diacutemers gragravecies a interaccions hidrofogravebiques entre les hegravelix alfa i entre els loops de les histones e Les afirmacions a i d soacuten falses

7 Senyala les afirmacions CORRECTES sobre el nucleosoma

1) La sequumlegravencia drsquoaminoagravecids del domini histone fold de les histones H2A H2B H3 i H4 estagrave menys conservada que la seva estructura i plegament

2) El nucleosoma procariota estagrave format per 2 homo o heterodiacutemers i resol el problema de lrsquoempaquetament del DNA

3) Lrsquoorientacioacute de les cadenes laterals dels aminoagravecids de les histones eacutes variable segons la presegravencia o absegravencia del DNA

4) Les histones H1 soacuten les meacutes conservades evolutivament mentre que les H3 soacuten les que ho estan menys

a) 123 b) 13c) 24 d) 4

e) 1234

8 Tria la resposta correcte

1) Les histones presenten alta homologia de sequumlegravencia i per tant destructura

2) Les interaccions directes per formar el tetragravemer sestableixen entre lH3 dun diacutemer H3-H4 i lH3 de lalatre diacutemer H3-H4lsquo

3) Els dos diacutemers H2AH2B no interaccionen entre ells per formar loctagravemer

4) Els cations divalents juguen un paper fonamental ja que se situen a la regioacute C-terminal de les hegravelix alfa estabilitzant-les

a) 1 i 3 b) 2 i 4 c) 12 i 3 d)123 i 4 e)4

PREGUNTES DrsquoASSAIG NUCLEOSOMA

1- Senyala quina importancia teacute lrsquoaigua en el nucleosoma

En el nucleosoma lrsquoaigua es disposa al voltant del DNA i en lrsquoespai entre que hi ha entre el core drsquohistones i el DNA

En el nucleosoma lrsquoaigua juga un paper fonamental en lrsquoestabliment de les interaccions Histona-DNA ja que permet la interaccionar mitjanccedilant ponts drsquohidrogen de residus que es troben massa allunyats (distagravencia gt 28 Å) o que es troben mal orientats (els ponts drsquohidrogen nomeacutes es donen quan els residus estan disposats en linia recta en lrsquoespai admetent variacions de +- 35ordm) Lrsquoefecte principal que faragrave aixograve eacutes que permetragrave que la interaccioacute entre les histones i el DNA sigui sequumlegravencia independent (tot i que aixograve tambeacute es veu afavorit per altres coses) ja que permetragrave que aquesta no depengui dels residus concrets que hi hagi al DNA ni de la seva disposicioacute perquegrave podrem establir interaccions mitjanccedilant una o meacutes molegravecules drsquoaigua per tal drsquointeraccionar amb el DNA

2 Indica quina eacutes lrsquoestructura drsquoun octagravemer i digues quines proteiumlnes interaccionen entre elles per formar-lo

Lrsquooctagravemer estagrave format per dues cogravepies de cada una de les 4 histones core Es formen 2 heterodiacutemers H2A-H2B i dos heterodiacutemers H3-H4 gragravecies a interaccions hidrofogravebiques entre les hegravelix α2 i ponts H entre aa dels loops Les histones dels diacutemers interaccionen de manera capiculadaEls dos diacutemers H3-H4 srsquouneixen fortament als turns centrals del DNA formant el tetragravemer central Els altres dos diacutemers H2A-H2B interaccionen amb el tetragravemer per formar lrsquooctagravemer drsquohistones del nucleosoma El tetragravemer estagrave format per la unioacute dels 2 diacutemers H3-H4 formant una estructura del tipus 4-hegravelix-bundle Les uacuteniques histones que interaccionen directament soacuten H3-H3rsquo (les H4 queden als extrems del tetragravemer) Les interaccions que srsquoestableixen soacuten ponts H i interaccions hidrofogravebiquesLrsquooctagravemer es forma per la unioacute dels dos diacutemers H2A-H2B al tetragravemer Interaccioacute directa entre H4 i H2B mitjanccedilant ponts H i un cluster hidrofogravebic (aquest estagrave format per 3 Tyr que no interaccionen a traveacutes dels seus oxiacutegens sinoacute dels anells) Tambeacute es forma una estructura del tipus 4-hegravelix-bundleA meacutes tambeacute srsquoestableixen interaccions entre els dos diacutemers H2A-H2B

FI DE LA PRESENTACIOacutersquo

• Slide 1
• Slide 2
• CARACTERIacuteSTIQUES DEL NUCLEOSOMA
• El DNA al nucleosoma
• LOCALITZACIOacute DEL NUCLEOSOMA
• ESTRUCTURA DEL NUCLEOSOMA
• Slide 7
• Slide 8
• DINAgraveMICA DEL NUCLEOSOMA
• Slide 10
• Slide 11
• HISTONES
• CLASSIFICACIOacute SCOP
• TIPUS DrsquoHISTONES
• HISTONE FOLD
• 1KX5
• DOMINI HISTONE FOLD
• Slide 18
• Slide 19
• Slide 20
• Slide 21
• Slide 22
• Slide 23
• Slide 24
• INTERACCIONS AL NUCLEOSOMA
• TIPUS DrsquoINTERACCIONS
• TIPUS DrsquoINTERACCIONS
• INTERACCIONS HISTONA-HISTONA
• Slide 29
• Octagravemer drsquohistones (core nucleosomal)
• Slide 31
• Slide 32
• H3 i H4 interaccionen via histone fold formant un heterodiacutemer
• H2A i H2B interaccionen via histone fold formant un heterodiacutemer
• 1 INTERACCIONS HIDROFOgraveBIQUES
• Slide 36
• 3 ALTRES INTERACCIONS SECUNDAgraveRIES
• Per quegrave es formen aquests heterodiacutemers i no uns altres o homodiacutemers
• Slide 39
• Tetragravemer H3-H4H3rsquo-H4rsquo
• Slide 41
• 1 Ponts H entre H3-H3rsquo
• 2 Interaccions hidrofogravebiques entre H3-H3rsquo
• Slide 44
• Slide 45
• Tetragravemer-diacutemer interaccions H4-H2B
• Cluster hidrofogravebic
• Diacutemer-diacutemer interaccions H2A-H2BH2Arsquo
• Slide 49
• INTERACCIOacute AMB IONS
• INTERACCIONS HISTONA-DNA
• Slide 52
• IMPORTAgraveNCIA DE LrsquoAIGUA
• INTERACCIOacute PER PONTS DrsquoH
• Slide 55
• Slide 56
• Slide 57
• Slide 58
• Interaccioacute diacutemer H2AH2B -DNA
• Slide 60
• Slide 61
• Slide 62
• Slide 63
• Slide 64
• Interaccioacute H2B-DNA
• Slide 66
• Slide 67
• Interaccioacute diacutemer H3H4-DNA
• Slide 69
• Slide 70
• Slide 71
• Slide 72
• Slide 73
• Slide 74
• Slide 75
• Slide 76
• Slide 77
• Slide 78
• Slide 79
• Interaccioacute H3-DNA
• Slide 81
• Interaccioacute H4-DNA
• Slide 83
• Slide 84
• Slide 85
• Slide 86
• Slide 87
• Interaccioacute H2A-DNA
• Slide 89
• EVOLUCIOacute DE LES HISTONES
• SUPERPOSICIOacute
• Slide 92
• Slide 93
• Slide 94
• SUPERPOSICIOacute DE LES HISTONES
• Slide 96
• NUCLEOSOMA PROCARIOTA
• ALINIAMENT ESTRUCTURAL
• BIBLIOGRAFIA
• Slide 100
• Slide 102
• Slide 103
• Slide 104
• Slide 105
• Slide 106
• Slide 107
• Slide 108
• Slide 109
• FI DE LA PRESENTACIOacute

6 Senyala lales afirmacions INCORRECTAES sobre el nucleosoma

a Les histones core i la histona linker comparteixen un mateix domini estructural anomenat histone fold b El tetragravemer central del nucleosoma estagrave format per 2 histones H3 i 2 histones H4

c El domini histone fold estagrave format per 3 hegravelix alfa i 2 loops (L1 i L2)

d Els monogravemers drsquohistona es capiculen per formar els diacutemers gragravecies a interaccions hidrofogravebiques entre les hegravelix alfa i entre els loops de les histones e Les afirmacions a i d soacuten falses

7 Senyala les afirmacions CORRECTES sobre el nucleosoma

1) La sequumlegravencia drsquoaminoagravecids del domini histone fold de les histones H2A H2B H3 i H4 estagrave menys conservada que la seva estructura i plegament

2) El nucleosoma procariota estagrave format per 2 homo o heterodiacutemers i resol el problema de lrsquoempaquetament del DNA

3) Lrsquoorientacioacute de les cadenes laterals dels aminoagravecids de les histones eacutes variable segons la presegravencia o absegravencia del DNA

4) Les histones H1 soacuten les meacutes conservades evolutivament mentre que les H3 soacuten les que ho estan menys

a) 123 b) 13c) 24 d) 4

e) 1234

8 Tria la resposta correcte

1) Les histones presenten alta homologia de sequumlegravencia i per tant destructura

2) Les interaccions directes per formar el tetragravemer sestableixen entre lH3 dun diacutemer H3-H4 i lH3 de lalatre diacutemer H3-H4lsquo

3) Els dos diacutemers H2AH2B no interaccionen entre ells per formar loctagravemer

4) Els cations divalents juguen un paper fonamental ja que se situen a la regioacute C-terminal de les hegravelix alfa estabilitzant-les

a) 1 i 3 b) 2 i 4 c) 12 i 3 d)123 i 4 e)4

PREGUNTES DrsquoASSAIG NUCLEOSOMA

1- Senyala quina importancia teacute lrsquoaigua en el nucleosoma

En el nucleosoma lrsquoaigua es disposa al voltant del DNA i en lrsquoespai entre que hi ha entre el core drsquohistones i el DNA

En el nucleosoma lrsquoaigua juga un paper fonamental en lrsquoestabliment de les interaccions Histona-DNA ja que permet la interaccionar mitjanccedilant ponts drsquohidrogen de residus que es troben massa allunyats (distagravencia gt 28 Å) o que es troben mal orientats (els ponts drsquohidrogen nomeacutes es donen quan els residus estan disposats en linia recta en lrsquoespai admetent variacions de +- 35ordm) Lrsquoefecte principal que faragrave aixograve eacutes que permetragrave que la interaccioacute entre les histones i el DNA sigui sequumlegravencia independent (tot i que aixograve tambeacute es veu afavorit per altres coses) ja que permetragrave que aquesta no depengui dels residus concrets que hi hagi al DNA ni de la seva disposicioacute perquegrave podrem establir interaccions mitjanccedilant una o meacutes molegravecules drsquoaigua per tal drsquointeraccionar amb el DNA

2 Indica quina eacutes lrsquoestructura drsquoun octagravemer i digues quines proteiumlnes interaccionen entre elles per formar-lo

Lrsquooctagravemer estagrave format per dues cogravepies de cada una de les 4 histones core Es formen 2 heterodiacutemers H2A-H2B i dos heterodiacutemers H3-H4 gragravecies a interaccions hidrofogravebiques entre les hegravelix α2 i ponts H entre aa dels loops Les histones dels diacutemers interaccionen de manera capiculadaEls dos diacutemers H3-H4 srsquouneixen fortament als turns centrals del DNA formant el tetragravemer central Els altres dos diacutemers H2A-H2B interaccionen amb el tetragravemer per formar lrsquooctagravemer drsquohistones del nucleosoma El tetragravemer estagrave format per la unioacute dels 2 diacutemers H3-H4 formant una estructura del tipus 4-hegravelix-bundle Les uacuteniques histones que interaccionen directament soacuten H3-H3rsquo (les H4 queden als extrems del tetragravemer) Les interaccions que srsquoestableixen soacuten ponts H i interaccions hidrofogravebiquesLrsquooctagravemer es forma per la unioacute dels dos diacutemers H2A-H2B al tetragravemer Interaccioacute directa entre H4 i H2B mitjanccedilant ponts H i un cluster hidrofogravebic (aquest estagrave format per 3 Tyr que no interaccionen a traveacutes dels seus oxiacutegens sinoacute dels anells) Tambeacute es forma una estructura del tipus 4-hegravelix-bundleA meacutes tambeacute srsquoestableixen interaccions entre els dos diacutemers H2A-H2B

FI DE LA PRESENTACIOacutersquo

• Slide 1
• Slide 2
• CARACTERIacuteSTIQUES DEL NUCLEOSOMA
• El DNA al nucleosoma
• LOCALITZACIOacute DEL NUCLEOSOMA
• ESTRUCTURA DEL NUCLEOSOMA
• Slide 7
• Slide 8
• DINAgraveMICA DEL NUCLEOSOMA
• Slide 10
• Slide 11
• HISTONES
• CLASSIFICACIOacute SCOP
• TIPUS DrsquoHISTONES
• HISTONE FOLD
• 1KX5
• DOMINI HISTONE FOLD
• Slide 18
• Slide 19
• Slide 20
• Slide 21
• Slide 22
• Slide 23
• Slide 24
• INTERACCIONS AL NUCLEOSOMA
• TIPUS DrsquoINTERACCIONS
• TIPUS DrsquoINTERACCIONS
• INTERACCIONS HISTONA-HISTONA
• Slide 29
• Octagravemer drsquohistones (core nucleosomal)
• Slide 31
• Slide 32
• H3 i H4 interaccionen via histone fold formant un heterodiacutemer
• H2A i H2B interaccionen via histone fold formant un heterodiacutemer
• 1 INTERACCIONS HIDROFOgraveBIQUES
• Slide 36
• 3 ALTRES INTERACCIONS SECUNDAgraveRIES
• Per quegrave es formen aquests heterodiacutemers i no uns altres o homodiacutemers
• Slide 39
• Tetragravemer H3-H4H3rsquo-H4rsquo
• Slide 41
• 1 Ponts H entre H3-H3rsquo
• 2 Interaccions hidrofogravebiques entre H3-H3rsquo
• Slide 44
• Slide 45
• Tetragravemer-diacutemer interaccions H4-H2B
• Cluster hidrofogravebic
• Diacutemer-diacutemer interaccions H2A-H2BH2Arsquo
• Slide 49
• INTERACCIOacute AMB IONS
• INTERACCIONS HISTONA-DNA
• Slide 52
• IMPORTAgraveNCIA DE LrsquoAIGUA
• INTERACCIOacute PER PONTS DrsquoH
• Slide 55
• Slide 56
• Slide 57
• Slide 58
• Interaccioacute diacutemer H2AH2B -DNA
• Slide 60
• Slide 61
• Slide 62
• Slide 63
• Slide 64
• Interaccioacute H2B-DNA
• Slide 66
• Slide 67
• Interaccioacute diacutemer H3H4-DNA
• Slide 69
• Slide 70
• Slide 71
• Slide 72
• Slide 73
• Slide 74
• Slide 75
• Slide 76
• Slide 77
• Slide 78
• Slide 79
• Interaccioacute H3-DNA
• Slide 81
• Interaccioacute H4-DNA
• Slide 83
• Slide 84
• Slide 85
• Slide 86
• Slide 87
• Interaccioacute H2A-DNA
• Slide 89
• EVOLUCIOacute DE LES HISTONES
• SUPERPOSICIOacute
• Slide 92
• Slide 93
• Slide 94
• SUPERPOSICIOacute DE LES HISTONES
• Slide 96
• NUCLEOSOMA PROCARIOTA
• ALINIAMENT ESTRUCTURAL
• BIBLIOGRAFIA
• Slide 100
• Slide 102
• Slide 103
• Slide 104
• Slide 105
• Slide 106
• Slide 107
• Slide 108
• Slide 109
• FI DE LA PRESENTACIOacute

7 Senyala les afirmacions CORRECTES sobre el nucleosoma

1) La sequumlegravencia drsquoaminoagravecids del domini histone fold de les histones H2A H2B H3 i H4 estagrave menys conservada que la seva estructura i plegament

2) El nucleosoma procariota estagrave format per 2 homo o heterodiacutemers i resol el problema de lrsquoempaquetament del DNA

3) Lrsquoorientacioacute de les cadenes laterals dels aminoagravecids de les histones eacutes variable segons la presegravencia o absegravencia del DNA

4) Les histones H1 soacuten les meacutes conservades evolutivament mentre que les H3 soacuten les que ho estan menys

a) 123 b) 13c) 24 d) 4

e) 1234

8 Tria la resposta correcte

1) Les histones presenten alta homologia de sequumlegravencia i per tant destructura

2) Les interaccions directes per formar el tetragravemer sestableixen entre lH3 dun diacutemer H3-H4 i lH3 de lalatre diacutemer H3-H4lsquo

3) Els dos diacutemers H2AH2B no interaccionen entre ells per formar loctagravemer

4) Els cations divalents juguen un paper fonamental ja que se situen a la regioacute C-terminal de les hegravelix alfa estabilitzant-les

a) 1 i 3 b) 2 i 4 c) 12 i 3 d)123 i 4 e)4

PREGUNTES DrsquoASSAIG NUCLEOSOMA

1- Senyala quina importancia teacute lrsquoaigua en el nucleosoma

En el nucleosoma lrsquoaigua es disposa al voltant del DNA i en lrsquoespai entre que hi ha entre el core drsquohistones i el DNA

En el nucleosoma lrsquoaigua juga un paper fonamental en lrsquoestabliment de les interaccions Histona-DNA ja que permet la interaccionar mitjanccedilant ponts drsquohidrogen de residus que es troben massa allunyats (distagravencia gt 28 Å) o que es troben mal orientats (els ponts drsquohidrogen nomeacutes es donen quan els residus estan disposats en linia recta en lrsquoespai admetent variacions de +- 35ordm) Lrsquoefecte principal que faragrave aixograve eacutes que permetragrave que la interaccioacute entre les histones i el DNA sigui sequumlegravencia independent (tot i que aixograve tambeacute es veu afavorit per altres coses) ja que permetragrave que aquesta no depengui dels residus concrets que hi hagi al DNA ni de la seva disposicioacute perquegrave podrem establir interaccions mitjanccedilant una o meacutes molegravecules drsquoaigua per tal drsquointeraccionar amb el DNA

2 Indica quina eacutes lrsquoestructura drsquoun octagravemer i digues quines proteiumlnes interaccionen entre elles per formar-lo

Lrsquooctagravemer estagrave format per dues cogravepies de cada una de les 4 histones core Es formen 2 heterodiacutemers H2A-H2B i dos heterodiacutemers H3-H4 gragravecies a interaccions hidrofogravebiques entre les hegravelix α2 i ponts H entre aa dels loops Les histones dels diacutemers interaccionen de manera capiculadaEls dos diacutemers H3-H4 srsquouneixen fortament als turns centrals del DNA formant el tetragravemer central Els altres dos diacutemers H2A-H2B interaccionen amb el tetragravemer per formar lrsquooctagravemer drsquohistones del nucleosoma El tetragravemer estagrave format per la unioacute dels 2 diacutemers H3-H4 formant una estructura del tipus 4-hegravelix-bundle Les uacuteniques histones que interaccionen directament soacuten H3-H3rsquo (les H4 queden als extrems del tetragravemer) Les interaccions que srsquoestableixen soacuten ponts H i interaccions hidrofogravebiquesLrsquooctagravemer es forma per la unioacute dels dos diacutemers H2A-H2B al tetragravemer Interaccioacute directa entre H4 i H2B mitjanccedilant ponts H i un cluster hidrofogravebic (aquest estagrave format per 3 Tyr que no interaccionen a traveacutes dels seus oxiacutegens sinoacute dels anells) Tambeacute es forma una estructura del tipus 4-hegravelix-bundleA meacutes tambeacute srsquoestableixen interaccions entre els dos diacutemers H2A-H2B

FI DE LA PRESENTACIOacutersquo

• Slide 1
• Slide 2
• CARACTERIacuteSTIQUES DEL NUCLEOSOMA
• El DNA al nucleosoma
• LOCALITZACIOacute DEL NUCLEOSOMA
• ESTRUCTURA DEL NUCLEOSOMA
• Slide 7
• Slide 8
• DINAgraveMICA DEL NUCLEOSOMA
• Slide 10
• Slide 11
• HISTONES
• CLASSIFICACIOacute SCOP
• TIPUS DrsquoHISTONES
• HISTONE FOLD
• 1KX5
• DOMINI HISTONE FOLD
• Slide 18
• Slide 19
• Slide 20
• Slide 21
• Slide 22
• Slide 23
• Slide 24
• INTERACCIONS AL NUCLEOSOMA
• TIPUS DrsquoINTERACCIONS
• TIPUS DrsquoINTERACCIONS
• INTERACCIONS HISTONA-HISTONA
• Slide 29
• Octagravemer drsquohistones (core nucleosomal)
• Slide 31
• Slide 32
• H3 i H4 interaccionen via histone fold formant un heterodiacutemer
• H2A i H2B interaccionen via histone fold formant un heterodiacutemer
• 1 INTERACCIONS HIDROFOgraveBIQUES
• Slide 36
• 3 ALTRES INTERACCIONS SECUNDAgraveRIES
• Per quegrave es formen aquests heterodiacutemers i no uns altres o homodiacutemers
• Slide 39
• Tetragravemer H3-H4H3rsquo-H4rsquo
• Slide 41
• 1 Ponts H entre H3-H3rsquo
• 2 Interaccions hidrofogravebiques entre H3-H3rsquo
• Slide 44
• Slide 45
• Tetragravemer-diacutemer interaccions H4-H2B
• Cluster hidrofogravebic
• Diacutemer-diacutemer interaccions H2A-H2BH2Arsquo
• Slide 49
• INTERACCIOacute AMB IONS
• INTERACCIONS HISTONA-DNA
• Slide 52
• IMPORTAgraveNCIA DE LrsquoAIGUA
• INTERACCIOacute PER PONTS DrsquoH
• Slide 55
• Slide 56
• Slide 57
• Slide 58
• Interaccioacute diacutemer H2AH2B -DNA
• Slide 60
• Slide 61
• Slide 62
• Slide 63
• Slide 64
• Interaccioacute H2B-DNA
• Slide 66
• Slide 67
• Interaccioacute diacutemer H3H4-DNA
• Slide 69
• Slide 70
• Slide 71
• Slide 72
• Slide 73
• Slide 74
• Slide 75
• Slide 76
• Slide 77
• Slide 78
• Slide 79
• Interaccioacute H3-DNA
• Slide 81
• Interaccioacute H4-DNA
• Slide 83
• Slide 84
• Slide 85
• Slide 86
• Slide 87
• Interaccioacute H2A-DNA
• Slide 89
• EVOLUCIOacute DE LES HISTONES
• SUPERPOSICIOacute
• Slide 92
• Slide 93
• Slide 94
• SUPERPOSICIOacute DE LES HISTONES
• Slide 96
• NUCLEOSOMA PROCARIOTA
• ALINIAMENT ESTRUCTURAL
• BIBLIOGRAFIA
• Slide 100
• Slide 102
• Slide 103
• Slide 104
• Slide 105
• Slide 106
• Slide 107
• Slide 108
• Slide 109
• FI DE LA PRESENTACIOacute

8 Tria la resposta correcte

1) Les histones presenten alta homologia de sequumlegravencia i per tant destructura

2) Les interaccions directes per formar el tetragravemer sestableixen entre lH3 dun diacutemer H3-H4 i lH3 de lalatre diacutemer H3-H4lsquo

3) Els dos diacutemers H2AH2B no interaccionen entre ells per formar loctagravemer

4) Els cations divalents juguen un paper fonamental ja que se situen a la regioacute C-terminal de les hegravelix alfa estabilitzant-les

a) 1 i 3 b) 2 i 4 c) 12 i 3 d)123 i 4 e)4

PREGUNTES DrsquoASSAIG NUCLEOSOMA

1- Senyala quina importancia teacute lrsquoaigua en el nucleosoma

En el nucleosoma lrsquoaigua es disposa al voltant del DNA i en lrsquoespai entre que hi ha entre el core drsquohistones i el DNA

En el nucleosoma lrsquoaigua juga un paper fonamental en lrsquoestabliment de les interaccions Histona-DNA ja que permet la interaccionar mitjanccedilant ponts drsquohidrogen de residus que es troben massa allunyats (distagravencia gt 28 Å) o que es troben mal orientats (els ponts drsquohidrogen nomeacutes es donen quan els residus estan disposats en linia recta en lrsquoespai admetent variacions de +- 35ordm) Lrsquoefecte principal que faragrave aixograve eacutes que permetragrave que la interaccioacute entre les histones i el DNA sigui sequumlegravencia independent (tot i que aixograve tambeacute es veu afavorit per altres coses) ja que permetragrave que aquesta no depengui dels residus concrets que hi hagi al DNA ni de la seva disposicioacute perquegrave podrem establir interaccions mitjanccedilant una o meacutes molegravecules drsquoaigua per tal drsquointeraccionar amb el DNA

2 Indica quina eacutes lrsquoestructura drsquoun octagravemer i digues quines proteiumlnes interaccionen entre elles per formar-lo

Lrsquooctagravemer estagrave format per dues cogravepies de cada una de les 4 histones core Es formen 2 heterodiacutemers H2A-H2B i dos heterodiacutemers H3-H4 gragravecies a interaccions hidrofogravebiques entre les hegravelix α2 i ponts H entre aa dels loops Les histones dels diacutemers interaccionen de manera capiculadaEls dos diacutemers H3-H4 srsquouneixen fortament als turns centrals del DNA formant el tetragravemer central Els altres dos diacutemers H2A-H2B interaccionen amb el tetragravemer per formar lrsquooctagravemer drsquohistones del nucleosoma El tetragravemer estagrave format per la unioacute dels 2 diacutemers H3-H4 formant una estructura del tipus 4-hegravelix-bundle Les uacuteniques histones que interaccionen directament soacuten H3-H3rsquo (les H4 queden als extrems del tetragravemer) Les interaccions que srsquoestableixen soacuten ponts H i interaccions hidrofogravebiquesLrsquooctagravemer es forma per la unioacute dels dos diacutemers H2A-H2B al tetragravemer Interaccioacute directa entre H4 i H2B mitjanccedilant ponts H i un cluster hidrofogravebic (aquest estagrave format per 3 Tyr que no interaccionen a traveacutes dels seus oxiacutegens sinoacute dels anells) Tambeacute es forma una estructura del tipus 4-hegravelix-bundleA meacutes tambeacute srsquoestableixen interaccions entre els dos diacutemers H2A-H2B

FI DE LA PRESENTACIOacutersquo

• Slide 1
• Slide 2
• CARACTERIacuteSTIQUES DEL NUCLEOSOMA
• El DNA al nucleosoma
• LOCALITZACIOacute DEL NUCLEOSOMA
• ESTRUCTURA DEL NUCLEOSOMA
• Slide 7
• Slide 8
• DINAgraveMICA DEL NUCLEOSOMA
• Slide 10
• Slide 11
• HISTONES
• CLASSIFICACIOacute SCOP
• TIPUS DrsquoHISTONES
• HISTONE FOLD
• 1KX5
• DOMINI HISTONE FOLD
• Slide 18
• Slide 19
• Slide 20
• Slide 21
• Slide 22
• Slide 23
• Slide 24
• INTERACCIONS AL NUCLEOSOMA
• TIPUS DrsquoINTERACCIONS
• TIPUS DrsquoINTERACCIONS
• INTERACCIONS HISTONA-HISTONA
• Slide 29
• Octagravemer drsquohistones (core nucleosomal)
• Slide 31
• Slide 32
• H3 i H4 interaccionen via histone fold formant un heterodiacutemer
• H2A i H2B interaccionen via histone fold formant un heterodiacutemer
• 1 INTERACCIONS HIDROFOgraveBIQUES
• Slide 36
• 3 ALTRES INTERACCIONS SECUNDAgraveRIES
• Per quegrave es formen aquests heterodiacutemers i no uns altres o homodiacutemers
• Slide 39
• Tetragravemer H3-H4H3rsquo-H4rsquo
• Slide 41
• 1 Ponts H entre H3-H3rsquo
• 2 Interaccions hidrofogravebiques entre H3-H3rsquo
• Slide 44
• Slide 45
• Tetragravemer-diacutemer interaccions H4-H2B
• Cluster hidrofogravebic
• Diacutemer-diacutemer interaccions H2A-H2BH2Arsquo
• Slide 49
• INTERACCIOacute AMB IONS
• INTERACCIONS HISTONA-DNA
• Slide 52
• IMPORTAgraveNCIA DE LrsquoAIGUA
• INTERACCIOacute PER PONTS DrsquoH
• Slide 55
• Slide 56
• Slide 57
• Slide 58
• Interaccioacute diacutemer H2AH2B -DNA
• Slide 60
• Slide 61
• Slide 62
• Slide 63
• Slide 64
• Interaccioacute H2B-DNA
• Slide 66
• Slide 67
• Interaccioacute diacutemer H3H4-DNA
• Slide 69
• Slide 70
• Slide 71
• Slide 72
• Slide 73
• Slide 74
• Slide 75
• Slide 76
• Slide 77
• Slide 78
• Slide 79
• Interaccioacute H3-DNA
• Slide 81
• Interaccioacute H4-DNA
• Slide 83
• Slide 84
• Slide 85
• Slide 86
• Slide 87
• Interaccioacute H2A-DNA
• Slide 89
• EVOLUCIOacute DE LES HISTONES
• SUPERPOSICIOacute
• Slide 92
• Slide 93
• Slide 94
• SUPERPOSICIOacute DE LES HISTONES
• Slide 96
• NUCLEOSOMA PROCARIOTA
• ALINIAMENT ESTRUCTURAL
• BIBLIOGRAFIA
• Slide 100
• Slide 102
• Slide 103
• Slide 104
• Slide 105
• Slide 106
• Slide 107
• Slide 108
• Slide 109
• FI DE LA PRESENTACIOacute

PREGUNTES DrsquoASSAIG NUCLEOSOMA

1- Senyala quina importancia teacute lrsquoaigua en el nucleosoma

En el nucleosoma lrsquoaigua es disposa al voltant del DNA i en lrsquoespai entre que hi ha entre el core drsquohistones i el DNA

En el nucleosoma lrsquoaigua juga un paper fonamental en lrsquoestabliment de les interaccions Histona-DNA ja que permet la interaccionar mitjanccedilant ponts drsquohidrogen de residus que es troben massa allunyats (distagravencia gt 28 Å) o que es troben mal orientats (els ponts drsquohidrogen nomeacutes es donen quan els residus estan disposats en linia recta en lrsquoespai admetent variacions de +- 35ordm) Lrsquoefecte principal que faragrave aixograve eacutes que permetragrave que la interaccioacute entre les histones i el DNA sigui sequumlegravencia independent (tot i que aixograve tambeacute es veu afavorit per altres coses) ja que permetragrave que aquesta no depengui dels residus concrets que hi hagi al DNA ni de la seva disposicioacute perquegrave podrem establir interaccions mitjanccedilant una o meacutes molegravecules drsquoaigua per tal drsquointeraccionar amb el DNA

2 Indica quina eacutes lrsquoestructura drsquoun octagravemer i digues quines proteiumlnes interaccionen entre elles per formar-lo

Lrsquooctagravemer estagrave format per dues cogravepies de cada una de les 4 histones core Es formen 2 heterodiacutemers H2A-H2B i dos heterodiacutemers H3-H4 gragravecies a interaccions hidrofogravebiques entre les hegravelix α2 i ponts H entre aa dels loops Les histones dels diacutemers interaccionen de manera capiculadaEls dos diacutemers H3-H4 srsquouneixen fortament als turns centrals del DNA formant el tetragravemer central Els altres dos diacutemers H2A-H2B interaccionen amb el tetragravemer per formar lrsquooctagravemer drsquohistones del nucleosoma El tetragravemer estagrave format per la unioacute dels 2 diacutemers H3-H4 formant una estructura del tipus 4-hegravelix-bundle Les uacuteniques histones que interaccionen directament soacuten H3-H3rsquo (les H4 queden als extrems del tetragravemer) Les interaccions que srsquoestableixen soacuten ponts H i interaccions hidrofogravebiquesLrsquooctagravemer es forma per la unioacute dels dos diacutemers H2A-H2B al tetragravemer Interaccioacute directa entre H4 i H2B mitjanccedilant ponts H i un cluster hidrofogravebic (aquest estagrave format per 3 Tyr que no interaccionen a traveacutes dels seus oxiacutegens sinoacute dels anells) Tambeacute es forma una estructura del tipus 4-hegravelix-bundleA meacutes tambeacute srsquoestableixen interaccions entre els dos diacutemers H2A-H2B

FI DE LA PRESENTACIOacutersquo

• Slide 1
• Slide 2
• CARACTERIacuteSTIQUES DEL NUCLEOSOMA
• El DNA al nucleosoma
• LOCALITZACIOacute DEL NUCLEOSOMA
• ESTRUCTURA DEL NUCLEOSOMA
• Slide 7
• Slide 8
• DINAgraveMICA DEL NUCLEOSOMA
• Slide 10
• Slide 11
• HISTONES
• CLASSIFICACIOacute SCOP
• TIPUS DrsquoHISTONES
• HISTONE FOLD
• 1KX5
• DOMINI HISTONE FOLD
• Slide 18
• Slide 19
• Slide 20
• Slide 21
• Slide 22
• Slide 23
• Slide 24
• INTERACCIONS AL NUCLEOSOMA
• TIPUS DrsquoINTERACCIONS
• TIPUS DrsquoINTERACCIONS
• INTERACCIONS HISTONA-HISTONA
• Slide 29
• Octagravemer drsquohistones (core nucleosomal)
• Slide 31
• Slide 32
• H3 i H4 interaccionen via histone fold formant un heterodiacutemer
• H2A i H2B interaccionen via histone fold formant un heterodiacutemer
• 1 INTERACCIONS HIDROFOgraveBIQUES
• Slide 36
• 3 ALTRES INTERACCIONS SECUNDAgraveRIES
• Per quegrave es formen aquests heterodiacutemers i no uns altres o homodiacutemers
• Slide 39
• Tetragravemer H3-H4H3rsquo-H4rsquo
• Slide 41
• 1 Ponts H entre H3-H3rsquo
• 2 Interaccions hidrofogravebiques entre H3-H3rsquo
• Slide 44
• Slide 45
• Tetragravemer-diacutemer interaccions H4-H2B
• Cluster hidrofogravebic
• Diacutemer-diacutemer interaccions H2A-H2BH2Arsquo
• Slide 49
• INTERACCIOacute AMB IONS
• INTERACCIONS HISTONA-DNA
• Slide 52
• IMPORTAgraveNCIA DE LrsquoAIGUA
• INTERACCIOacute PER PONTS DrsquoH
• Slide 55
• Slide 56
• Slide 57
• Slide 58
• Interaccioacute diacutemer H2AH2B -DNA
• Slide 60
• Slide 61
• Slide 62
• Slide 63
• Slide 64
• Interaccioacute H2B-DNA
• Slide 66
• Slide 67
• Interaccioacute diacutemer H3H4-DNA
• Slide 69
• Slide 70
• Slide 71
• Slide 72
• Slide 73
• Slide 74
• Slide 75
• Slide 76
• Slide 77
• Slide 78
• Slide 79
• Interaccioacute H3-DNA
• Slide 81
• Interaccioacute H4-DNA
• Slide 83
• Slide 84
• Slide 85
• Slide 86
• Slide 87
• Interaccioacute H2A-DNA
• Slide 89
• EVOLUCIOacute DE LES HISTONES
• SUPERPOSICIOacute
• Slide 92
• Slide 93
• Slide 94
• SUPERPOSICIOacute DE LES HISTONES
• Slide 96
• NUCLEOSOMA PROCARIOTA
• ALINIAMENT ESTRUCTURAL
• BIBLIOGRAFIA
• Slide 100
• Slide 102
• Slide 103
• Slide 104
• Slide 105
• Slide 106
• Slide 107
• Slide 108
• Slide 109
• FI DE LA PRESENTACIOacute

2 Indica quina eacutes lrsquoestructura drsquoun octagravemer i digues quines proteiumlnes interaccionen entre elles per formar-lo

Lrsquooctagravemer estagrave format per dues cogravepies de cada una de les 4 histones core Es formen 2 heterodiacutemers H2A-H2B i dos heterodiacutemers H3-H4 gragravecies a interaccions hidrofogravebiques entre les hegravelix α2 i ponts H entre aa dels loops Les histones dels diacutemers interaccionen de manera capiculadaEls dos diacutemers H3-H4 srsquouneixen fortament als turns centrals del DNA formant el tetragravemer central Els altres dos diacutemers H2A-H2B interaccionen amb el tetragravemer per formar lrsquooctagravemer drsquohistones del nucleosoma El tetragravemer estagrave format per la unioacute dels 2 diacutemers H3-H4 formant una estructura del tipus 4-hegravelix-bundle Les uacuteniques histones que interaccionen directament soacuten H3-H3rsquo (les H4 queden als extrems del tetragravemer) Les interaccions que srsquoestableixen soacuten ponts H i interaccions hidrofogravebiquesLrsquooctagravemer es forma per la unioacute dels dos diacutemers H2A-H2B al tetragravemer Interaccioacute directa entre H4 i H2B mitjanccedilant ponts H i un cluster hidrofogravebic (aquest estagrave format per 3 Tyr que no interaccionen a traveacutes dels seus oxiacutegens sinoacute dels anells) Tambeacute es forma una estructura del tipus 4-hegravelix-bundleA meacutes tambeacute srsquoestableixen interaccions entre els dos diacutemers H2A-H2B

FI DE LA PRESENTACIOacutersquo

• Slide 1
• Slide 2
• CARACTERIacuteSTIQUES DEL NUCLEOSOMA
• El DNA al nucleosoma
• LOCALITZACIOacute DEL NUCLEOSOMA
• ESTRUCTURA DEL NUCLEOSOMA
• Slide 7
• Slide 8
• DINAgraveMICA DEL NUCLEOSOMA
• Slide 10
• Slide 11
• HISTONES
• CLASSIFICACIOacute SCOP
• TIPUS DrsquoHISTONES
• HISTONE FOLD
• 1KX5
• DOMINI HISTONE FOLD
• Slide 18
• Slide 19
• Slide 20
• Slide 21
• Slide 22
• Slide 23
• Slide 24
• INTERACCIONS AL NUCLEOSOMA
• TIPUS DrsquoINTERACCIONS
• TIPUS DrsquoINTERACCIONS
• INTERACCIONS HISTONA-HISTONA
• Slide 29
• Octagravemer drsquohistones (core nucleosomal)
• Slide 31
• Slide 32
• H3 i H4 interaccionen via histone fold formant un heterodiacutemer
• H2A i H2B interaccionen via histone fold formant un heterodiacutemer
• 1 INTERACCIONS HIDROFOgraveBIQUES
• Slide 36
• 3 ALTRES INTERACCIONS SECUNDAgraveRIES
• Per quegrave es formen aquests heterodiacutemers i no uns altres o homodiacutemers
• Slide 39
• Tetragravemer H3-H4H3rsquo-H4rsquo
• Slide 41
• 1 Ponts H entre H3-H3rsquo
• 2 Interaccions hidrofogravebiques entre H3-H3rsquo
• Slide 44
• Slide 45
• Tetragravemer-diacutemer interaccions H4-H2B
• Cluster hidrofogravebic
• Diacutemer-diacutemer interaccions H2A-H2BH2Arsquo
• Slide 49
• INTERACCIOacute AMB IONS
• INTERACCIONS HISTONA-DNA
• Slide 52
• IMPORTAgraveNCIA DE LrsquoAIGUA
• INTERACCIOacute PER PONTS DrsquoH
• Slide 55
• Slide 56
• Slide 57
• Slide 58
• Interaccioacute diacutemer H2AH2B -DNA
• Slide 60
• Slide 61
• Slide 62
• Slide 63
• Slide 64
• Interaccioacute H2B-DNA
• Slide 66
• Slide 67
• Interaccioacute diacutemer H3H4-DNA
• Slide 69
• Slide 70
• Slide 71
• Slide 72
• Slide 73
• Slide 74
• Slide 75
• Slide 76
• Slide 77
• Slide 78
• Slide 79
• Interaccioacute H3-DNA
• Slide 81
• Interaccioacute H4-DNA
• Slide 83
• Slide 84
• Slide 85
• Slide 86
• Slide 87
• Interaccioacute H2A-DNA
• Slide 89
• EVOLUCIOacute DE LES HISTONES
• SUPERPOSICIOacute
• Slide 92
• Slide 93
• Slide 94
• SUPERPOSICIOacute DE LES HISTONES
• Slide 96
• NUCLEOSOMA PROCARIOTA
• ALINIAMENT ESTRUCTURAL
• BIBLIOGRAFIA
• Slide 100
• Slide 102
• Slide 103
• Slide 104
• Slide 105
• Slide 106
• Slide 107
• Slide 108
• Slide 109
• FI DE LA PRESENTACIOacute

FI DE LA PRESENTACIOacutersquo

• Slide 1
• Slide 2
• CARACTERIacuteSTIQUES DEL NUCLEOSOMA
• El DNA al nucleosoma
• LOCALITZACIOacute DEL NUCLEOSOMA
• ESTRUCTURA DEL NUCLEOSOMA
• Slide 7
• Slide 8
• DINAgraveMICA DEL NUCLEOSOMA
• Slide 10
• Slide 11
• HISTONES
• CLASSIFICACIOacute SCOP
• TIPUS DrsquoHISTONES
• HISTONE FOLD
• 1KX5
• DOMINI HISTONE FOLD
• Slide 18
• Slide 19
• Slide 20
• Slide 21
• Slide 22
• Slide 23
• Slide 24
• INTERACCIONS AL NUCLEOSOMA
• TIPUS DrsquoINTERACCIONS
• TIPUS DrsquoINTERACCIONS
• INTERACCIONS HISTONA-HISTONA
• Slide 29
• Octagravemer drsquohistones (core nucleosomal)
• Slide 31
• Slide 32
• H3 i H4 interaccionen via histone fold formant un heterodiacutemer
• H2A i H2B interaccionen via histone fold formant un heterodiacutemer
• 1 INTERACCIONS HIDROFOgraveBIQUES
• Slide 36
• 3 ALTRES INTERACCIONS SECUNDAgraveRIES
• Per quegrave es formen aquests heterodiacutemers i no uns altres o homodiacutemers
• Slide 39
• Tetragravemer H3-H4H3rsquo-H4rsquo
• Slide 41
• 1 Ponts H entre H3-H3rsquo
• 2 Interaccions hidrofogravebiques entre H3-H3rsquo
• Slide 44
• Slide 45
• Tetragravemer-diacutemer interaccions H4-H2B
• Cluster hidrofogravebic
• Diacutemer-diacutemer interaccions H2A-H2BH2Arsquo
• Slide 49
• INTERACCIOacute AMB IONS
• INTERACCIONS HISTONA-DNA
• Slide 52
• IMPORTAgraveNCIA DE LrsquoAIGUA
• INTERACCIOacute PER PONTS DrsquoH
• Slide 55
• Slide 56
• Slide 57
• Slide 58
• Interaccioacute diacutemer H2AH2B -DNA
• Slide 60
• Slide 61
• Slide 62
• Slide 63
• Slide 64
• Interaccioacute H2B-DNA
• Slide 66
• Slide 67
• Interaccioacute diacutemer H3H4-DNA
• Slide 69
• Slide 70
• Slide 71
• Slide 72
• Slide 73
• Slide 74
• Slide 75
• Slide 76
• Slide 77
• Slide 78
• Slide 79
• Interaccioacute H3-DNA
• Slide 81
• Interaccioacute H4-DNA
• Slide 83
• Slide 84
• Slide 85
• Slide 86
• Slide 87
• Interaccioacute H2A-DNA
• Slide 89
• EVOLUCIOacute DE LES HISTONES
• SUPERPOSICIOacute
• Slide 92
• Slide 93
• Slide 94
• SUPERPOSICIOacute DE LES HISTONES
• Slide 96
• NUCLEOSOMA PROCARIOTA
• ALINIAMENT ESTRUCTURAL
• BIBLIOGRAFIA
• Slide 100
• Slide 102
• Slide 103
• Slide 104
• Slide 105
• Slide 106
• Slide 107
• Slide 108
• Slide 109
• FI DE LA PRESENTACIOacute