Нуклеозомске функције, састав и структура



Тхе нуклеосом то је основна јединица ДНК паковања у еукариотским организмима. То је, дакле, најмањи елемент компресије хроматина.

Нуклеосом је конструисан као октамер протеина званих хистони, или структура у облику бубња на којој је рањено око 140 нт ДНК, што даје скоро два потпуна скретања..

Поред тога, сматра се да је додатних 40-80 нт ДНК део нуклеосома, и то је фракција ДНК која омогућава физички континуитет између једне нуклеосоме и друге у сложенијим структурама хроматина (као што је 30 нм влакно хроматина)..

Хистонски код је био један од првих епигенетичких контролних елемената који су најбоље разумели молекуларно.

Индек

  • 1 Функције
  • 2 Састав и структура
  • 3 Компакција хроматина
  • 4 Код хистона и експресије гена
  • 5 Еуцхроматин вс. хетероцхроматин
  • 6 Остале функције
  • 7 Референце

Функције

Нуклеозоми омогућавају:

  • Паковање ДНК да направи места за то у ограниченом простору језгра.
  • Одредити поделу између хроматина који се експримира (еухроматин) и тихог хроматина (хетерохроматина).
  • Организовати све хроматине и просторно и функционално у језгру.
  • Они представљају супстрат ковалентних модификација које одређују експресију и ниво експресије гена који кодирају протеине преко такозваног хистонског кода.

Састав и структура

У свом најосновнијем смислу, нуклеосоми се састоје од ДНК и протеина. ДНК може бити, практично, свака двострука ДНК присутна у нуклеусу еукариотске ћелије, док нуклеосомални протеини припадају свему скупу протеина званих хистони..

Хистони су протеини мале величине и са великим оптерећењем базних аминокиселинских остатака; ово омогућава да се супротстави високом негативном набоју ДНК и да се успостави ефикасна физичка интеракција између два молекула без постизања крутости ковалентне хемијске везе.

Хистони формирају октамер као бубањ са две копије или мономером сваког од хистона Х2А, Х2Б, Х3 и Х4. ДНК даје скоро два потпуна завоја на странама октамера и затим наставља са фракцијом ДНК повезивача који се повезује са хистоном Х1, да се врати да би дао два пуна скретања у другом хистонском октамеру.

Сет октамера, повезана ДНК, и његов одговарајући ДНК линкер, је нуклеосом.

Компакција хроматина

Геномска ДНК се састоји од екстремно дугих молекула (више од једног метра у случају људског бића, узимајући у обзир све његове хромозоме), који морају бити збијени и организовани у оквиру изузетно малог језгра.

Први корак овог збијања се изводи кроз формирање нуклеосома. Само са овим кораком, ДНК је збијена око 75 пута.

То доводи до линеарног влакна од којег се граде следећи нивои компримовања хроматина: 30 нм влакна, петље и петље петље.

Када се ћелија дели, било митозом или мејозом, крајњи степен збијања је сам митотички или меиотички хромозом, односно.

Хистонски код и експресија гена

Чињеница да хистонски октамери и ДНК интерактивно електростатички делимично објашњавају њихову ефикасну повезаност, без губитка флуидности потребне за стварање нуклеосомских динамичких елемената збијања и декомпакције хроматина.

Али постоји још изненађујући елемент интеракције: Н-терминални крајеви хистона изложени су изван унутрашњости октамера, компактнији и инертнији..

Ови екстреми не само да су физички у интеракцији са ДНК, већ се и подвргавају низу ковалентних модификација на којима ће зависити степен збијености хроматина и експресија повезане ДНК..

Скуп ковалентних модификација, у смислу типа и броја, између осталог, је колективно познат као хистонски код. Ове модификације укључују фосфорилацију, метилацију, ацетилацију, убиквитинацију и сумоилацију остатака аргинина и лизина на Н терминима хистона.

Свака промена, у вези са другим унутар истог молекула или у остацима других хистона, посебно хистона Х3, одредиће експресију или не придружену ДНК, као и степен збијености хроматина.

Као опште правило, уочено је, на пример, да хиперметиловани и хипоацетилирани хистони одређују да повезана ДНК није експримирана и да је овај хроматин присутан у компактнијем стању (хетерохроматски, и према томе, неактиван).

Насупрот томе, еукроматска ДНК (мање компактна и генетски активна) повезана је са хроматином чији су хистони хиперацетилирани и хипометиловани.

Ецхроматин вс. хетероцхроматин

Већ смо видели да статус ковалентне модификације хистона може да одреди степен експресије и збијање локалног хроматина. На глобалном нивоу, компримовање хроматина се такође регулише ковалентним модификацијама хистона у нуклеосомима.

Показало се, на пример, да се конститутивни хетерохроматин (који се никада не експримира и да је густо запакован) налази у близини нуклеарног листа, остављајући нуклеарне поре слободне.

С друге стране, конститутивни еухроматин (који се увек изражава, као онај који укључује гене станичног одржавања, и налази се у регионима лабавог хроматина), то чини у великим петљама које излажу ДНК да се транскрибује у машини за транскрипцију..

Друга подручја геномске ДНК осцилирају између ова два стања у зависности од времена развоја организма, услова раста, идентитета ћелије итд..

Остале функције

Да би се ускладио са планом развоја ћелија, његовом експресијом и одржавањем, геноми еукариотских организама морају фино да регулишу када и како треба да се манифестују њихови генетски потенцијали..

Полазећи од информација похрањених у њиховим генима, оне се налазе у језгру у одређеним регијама које одређују њихово транскрипционо стање.

Можемо, дакле, рећи да је још једна од основних улога нуклеосома, кроз промене хроматина који помаже да се дефинише, организација или архитектура језгра која их угошћује..

Ова архитектура је наслеђена и филогенетски очувана захваљујући постојању ових модуларних елемената информационог паковања.

Референце

  1. Албертс, Б., Јохнсон, А.Д., Левис, Ј., Морган, Д., Рафф, М., Робертс, К., Валтер, П. (2014) Молекуларна биологија ћелије (6)тх Едитион). В. Нортон & Цомпани, Нев Иорк, НИ, УСА.
  2. Броокер, Р. Ј. (2017). Генетика: Анализа и принципи. МцГрав-Хилл Високо образовање, Нев Иорк, НИ, УСА.
  3. Цосгрове, М.С., Боеке, Ј.Д., Волбергер, Ц. (2004). Регулисана покретљивост нуклеосома и хистонски код. Натуре Струцтурал & Молецулар Биологи, 11: 1037-43.
  4. Гооденоугх, У. В. (1984) Генетика. В. Б. Саундерс Цо. Лтд, Пкиладелпхиа, ПА, УСА.
  5. Гриффитхс, А.Ј.Ф., Весслер, Р., Царролл, С.Б., Доеблеи, Ј. (2015). Увод у генетску анализу (11тх ед.). Нев Иорк: В. Х. Фрееман, Њујорк, Њујорк, САД.