Cum sunt histonele legate de nucleozomi

Un genom diploid uman este alcătuit din aproximativ 6 miliarde de perechi de baze bine ambalate în 23 de cromozomi din interiorul nucleului. Histonii sunt proteinele implicate în ambalarea compactă a ADN-ului într-un spațiu microscopic. Cromatina este complexul ADN-proteină rezultat. Unitatea repetitivă de bază a cromatinei este nucleozomul. Nucleozomul constă dintr-o lungime de ADN înfășurată în jurul unui nucleu de histonă. Histonii sunt proteine încărcate pozitiv, iar ADN-ul este încărcat negativ. Miezul histonei este format dintr-un octamer proteic, care combină două din fiecare patru histone, H2A, H2B, H3 și H4. Fiecare cromozom constă în mii de nucleozomi care sunt interconectați prin întinderi de ADN. Structura nucleozomilor dă aspectul cromatinei pe șir.

Domenii cheie acoperite

1. Ce sunt Histones?
- Definiție, tipuri, rol
2. Cum sunt histonele legate de nucleozomi
- Formarea nucleozomilor

Termeni cheie: cromatină, cromatozomi, ADN, nucleul histonei, ADN-ul de legătură, nucleozomul

Ce sunt Histones?

Histonele sunt tipuri de bază de proteine găsite în cromatină. Ele sunt mici, proteine încărcate pozitiv. H1, H2A, H2B, H3 și H4 sunt tipuri de histone. În nucleu, ele sunt asociate cu ADN-ul, ajutându-l să-l condenseze în cromatină. Toate tipurile de histone sunt implicate în formarea nucleului histonei în jurul căruia ADN-ul se împachetează. Formarea unui octamer histonei este prezentată în figura 1.

Figura 1: Formarea nucleului histonei

Histones joacă un rol major în reglarea genei prin formarea a două tipuri de cromatină cunoscute sub numele de euchromatină și heterochromatin. Euchromatinul conține ADN împachetat în mod liber; prin urmare, aceasta arată rate de exprimare ridicate. Cu toate acestea, heterochromatina conține ADN împachetat bine. Prin urmare, genele din heterochromatină sunt rareori exprimate.

ADN-urile sunt molecule încărcate negativ datorită prezenței unei grupări fosfat în coloana vertebrală a zahărului-fosfat. Prin urmare, histonele încărcate pozitiv se pot lega cu ADN-ul într-un mod foarte strâns. Structura extrem de condensată a ADN-ului se formează prin învelirea ADN-ului în jurul nucleelor de proteine histone. ADN-ul înfășurat în jurul unui nucleu de histone este prezentat în figura 2.

Figura 2: Nucleozomul

nucleozomul servește ca unitate de bază structurală și repetată a cromatinei, generând perlele pe un aspect de șir. Acesta este alcătuit dintr-un nucleu histone și o întindere de ADN înfășurată în jurul acestuia. Un octamer histone sau nucleul histonei se formează prin combinarea a două dintre cele patru tipuri de histone, H2A, H2B, H3 și H4. O extensie de ADN lungă de 146 de perechi este înfășurată în jurul histonei pentru a forma un nucleozom. Această întindere a ADN-ului înfășoară aproximativ 1,7 rotații pe octamerul histonei. Apoi, un alt tip de histonă cunoscut sub numele de H1 se leagă de miezul histonei, permițând alte 20 de perechi de baze de ADN. Aceasta are ca rezultat împachetarea unei întinderi ADN în două runde complete în jurul miezului histonei. Această structură este cunoscută sub numele de a chromatosome. Prin urmare, o extensie de ADN lungime de 166 de perechi este înfășurată în jurul unui cromatozom. Structura cromatozomului este prezentată în figura 3.

Figura 3: Cromatozomul

Fiecare cromozom este alcătuit din mii de nucleozomi care sunt îmbinate împreună prin stretch-uri ADN cunoscute sub numele de ADN de legătură. Linker DNA constă din 20 de perechi de baze. Aceasta formează lanțuri lungi de nucleozomi care dau mărgelele pe o structură intepată sub microscop.

Ambalarea ADN în nucleozomi scurtează lungimea catenei ADN în șapte ori. Diametrul fibrei cromatinei formate este de 20 nm. Cu toate acestea, cromatina este în continuare înfășurată într-o fibră de 30 nm, formând o structură de ordin mai înalt.

Concluzie

Cromatina este structura condensată a ADN-ului format dintr-o secvență de nucleozomi care sunt interconectate unul cu celălalt. Nucleozomii sunt unitatea structurală a cromatinei. Se compune dintr-o întindere de ADN înfășurată în jurul unui nucleu histone. Miezul histonei este alcătuit din opt proteine histone. Prin urmare, histonele sunt structura de bază a nucleozomilor.

Referinţă:

1. "Ambalarea ADN-ului: nucleozomi și cromatină". Stirile naturii, Nature Publishing Group, disponibil aici.

Datorită fotografiei:

1. "Structura nucleozomilor" De Richard Wheeler (Zephyris) - Wikipedia în engleză (CC BY-SA 3.0) prin Wikimedia Commons
2. "Nucleozomul 1KX5 colorat" de Zephyris în limba engleză Wikipedia (CC BY-SA 3.0) prin Wikimedia Commons
3. "Organizația Nucleosome" De Darekk2 - Muncă proprie (CC BY-SA 3.0) prin Wikimedia Commons

Actualizați

Ştiinţă