O genoma é agrupado em cromossomos por meio de um processo complexo e rigorosamente regulado que envolve vários níveis de organização.

Permite a distribuição eficiente e precisa do material genético às células-filhas durante a divisão celular, garantindo a preservação da informação genética e o bom funcionamento do organismo.

Os níveis hierárquicos de empacotamento do genoma são os seguintes:

1. Nucleossomos:
O nível primário de empacotamento do DNA envolve a formação de nucleossomos, que são unidades repetidas de DNA enroladas em proteínas histonas. O DNA enrola-se em torno de octâmeros de histonas, consistindo em duas cópias de cada uma das histonas H2A, H2B, H3 e H4 para formar uma estrutura chamada núcleo do nucleossomo. O DNA envolve o núcleo da histona de maneira super-hélice canhota. Os nucleossomos são ainda conectados pelo DNA ligante e pela histona H1, o que ajuda a estabilizar a estrutura do nucleossomo e a condensar o DNA.

2. Fibra de Cromatina:
Os nucleossomos ainda se agrupam em uma estrutura de ordem superior conhecida como fibra de cromatina ou fibra de 10 nm. Este nível de organização envolve o envolvimento dos nucleossomos em uma estrutura solenóide. O DNA ligante entre os nucleossomos interage com a histona H1 e se curva, permitindo que os nucleossomos entrem em contato mais próximo. Isso cria um arranjo em zigue-zague ou espiral de nucleossomos, formando a fibra da cromatina.

3. Domínios de Loop e Domínios Topologicamente Associados (TADs):
A fibra da cromatina se organiza ainda em domínios de alça ou estruturas de alça, que são mantidas por proteínas chamadas coesinas. Esses domínios de loop ajudam a regular a expressão gênica e o dobramento do genoma. Dentro dos domínios de loop, regiões do genoma que interagem frequentemente ou estão envolvidas em processos regulatórios ficam próximas, formando domínios de associação topológica (TADs). Os TADs são importantes para a organização e função do genoma, pois facilitam as interações entre elementos reguladores distantes e genes alvo.

4. Cromossomos Metáfase:
Durante a divisão celular, particularmente na mitose, a cromatina sofre extensa compactação e condensação para formar cromossomos metafásicos visíveis. Essas estruturas são altamente condensadas e organizadas, permitindo sua segregação durante a divisão celular. O processo de condensação envolve a ação das condensinas, que são complexos proteicos que estabilizam e mantêm a estrutura de ordem superior dos cromossomos. As coesinas também desempenham um papel vital na manutenção das cromátides irmãs unidas até o momento apropriado para a separação durante a anáfase.

5. Cromossomos Mitóticos:
Os cromossomos mitóticos são a forma mais condensada do genoma e são observados durante o estágio de metáfase da mitose. Cada cromossomo consiste em duas cromátides irmãs, resultantes da replicação do DNA durante a fase S do ciclo celular. As cromátides irmãs são cópias idênticas do DNA e são mantidas unidas por coesinas. O centrômero, uma região especializada do cromossomo, serve como ponto de fixação das fibras do fuso durante a divisão celular, garantindo a separação e distribuição adequadas das cromátides irmãs às células-filhas.

Em conclusão, o genoma é empacotado em cromossomos através de um processo de múltiplas etapas envolvendo a formação de nucleossomos, organização das fibras da cromatina, domínio de loop e formação de TAD, e a condensação final em cromossomos mitóticos. Esse empacotamento hierárquico permite o gerenciamento eficiente do genoma, a regulação genética e a segregação fiel durante a divisão celular, garantindo a transmissão precisa do material genético para as gerações futuras e o bom funcionamento do organismo.