Πώς σχετίζονται οι ιστόνες με τα νουκλεοσώματα
Ένα διπλοειδές ανθρώπινο γονιδίωμα αποτελείται από περίπου 6 δισεκατομμύρια ζεύγη βάσεων σφιχτά συσκευασμένα σε 23 χρωμοσώματα μέσα στον πυρήνα. Οι ιστόνες είναι οι πρωτεΐνες που εμπλέκονται στη συμπαγή συσκευασία του DNA σε ένα μικροσκοπικό χώρο. Η χρωματίνη είναι το προκύπτον σύμπλοκο DNA-πρωτεΐνης. Η βασική επαναλαμβανόμενη μονάδα της χρωματίνης είναι το νουκλεόσωμα. Το νουκλεόσωμα αποτελείται από ένα μήκος DNA τυλιγμένο γύρω από έναν πυρήνα ιστόνης . Οι ιστόνες είναι θετικά φορτισμένες πρωτεΐνες και το DNA είναι αρνητικά φορτισμένο. Ο πυρήνας ιστόνης σχηματίζεται από ένα οκταμερές πρωτεΐνης, που συνδυάζει δύο από κάθε τέσσερις ιστόνες, H2A, H2B, H3 και H4. Κάθε χρωμόσωμα αποτελείται από χιλιάδες νουκλεοσώματα που αλληλοσυνδέονται με τεντώματα DNA. Η δομή των νουκλεοσωμάτων δίνει μια εμφάνιση σφαιριδίων σε κορδόνι στη χρωματίνη.
Βασικές περιοχές που καλύπτονται
1. Τι είναι οι ιστόνες
– Ορισμός, Τύποι, Ρόλος
2. Πώς σχετίζονται οι ιστόνες με τα νουκλεοσώματα
– Σχηματισμός νουκλεοσωμάτων
Βασικοί όροι:χρωματίνη, χρωματόσωμα, DNA, πυρήνας ιστόνης, συνδετικό DNA, νουκλεόσωμα
Τι είναι οι ιστόνες
Οι ιστόνες είναι βασικοί τύποι πρωτεϊνών που βρίσκονται στη χρωματίνη. Είναι μικρές, θετικά φορτισμένες πρωτεΐνες. Τα H1, H2A, H2B, H3 και H4 είναι τύποι ιστονών. Στον πυρήνα, συνδέονται με το DNA, βοηθώντας στη συμπύκνωση του σε χρωματίνη. Όλοι οι τύποι ιστονών εμπλέκονται στο σχηματισμό του πυρήνα ιστόνης γύρω από τον οποίο τυλίγεται το DNA. Ο σχηματισμός ενός οκταμερούς ιστόνης φαίνεται στο σχήμα 1 .
Εικόνα 1:Σχηματισμός πυρήνα ιστόνης
Οι ιστόνες διαδραματίζουν σημαντικό ρόλο στη ρύθμιση των γονιδίων σχηματίζοντας δύο τύπους χρωματίνης γνωστές ως ευχρωματίνη και ετεροχρωματίνη. Η ευχρωματίνη περιέχει χαλαρά συσκευασμένο DNA. Ως εκ τούτου, εμφανίζει υψηλά ποσοστά έκφρασης. Ωστόσο, η ετεροχρωματίνη περιέχει σφιχτά συσκευασμένο DNA. Επομένως, τα γονίδια στην ετεροχρωματίνη σπάνια εκφράζονται.
Πώς σχετίζονται οι ιστόνες με τα νουκλεοσώματα
Το DNA είναι αρνητικά φορτισμένα μόρια λόγω της παρουσίας μιας φωσφορικής ομάδας στη ραχοκοκαλιά του σακχάρου-φωσφορικού. Ως εκ τούτου, οι θετικά φορτισμένες ιστόνες μπορούν να συνδεθούν με το DNA με πολύ στενό τρόπο. Η εξαιρετικά συμπυκνωμένη δομή του DNA σχηματίζεται από το τύλιγμα του DNA γύρω από τους πυρήνες πρωτεΐνης ιστόνης. Το τυλιγμένο DNA γύρω από έναν πυρήνα ιστόνης φαίνεται στο σχήμα 2 .
Εικόνα 2:Νουκλεόσωμα
Νουκλεόσωμα χρησιμεύει ως η βασική δομική και επαναλαμβανόμενη μονάδα της χρωματίνης, δημιουργώντας τα σφαιρίδια σε μια εμφάνιση χορδής. Αποτελείται από έναν πυρήνα ιστόνης και ένα τμήμα DNA τυλιγμένο γύρω του. Ένα οκταμερές ιστόνης ή ο πυρήνας ιστόνης σχηματίζεται συνδυάζοντας δύο από τους τέσσερις τύπους ιστονών, H2A, H2B, H3 και H4. Ένα τέντωμα DNA μήκους 146 ζευγών βάσεων τυλίγεται γύρω από την ιστόνη για να σχηματίσει ένα νουκλεόσωμα. Αυτό το τέντωμα DNA τυλίγει περίπου 1,7 στροφές στο οκταμερές ιστόνης. Στη συνέχεια, ένας άλλος τύπος ιστόνης γνωστός ως Η1 συνδέεται με τον πυρήνα ιστόνης, επιτρέποντας άλλα 20 ζεύγη βάσεων DNA. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα την περιτύλιξη ενός τεντώματος DNA σε δύο πλήρεις γύρους γύρω από τον πυρήνα ιστόνης. Αυτή η δομή είναι γνωστή ως χρωματόσωμα . Ως εκ τούτου, ένα τέντωμα DNA μήκους 166 ζευγών βάσεων τυλίγεται γύρω από ένα χρωματόσωμα. Η δομή του χρωματοσωματίου φαίνεται στο σχήμα 3 .
Εικόνα 3:Χρωματόσωμα
Κάθε χρωμόσωμα αποτελείται από χιλιάδες νουκλεοσώματα που συνδέονται μεταξύ τους με τάσεις DNA γνωστές ως συνδετικό DNA. Το συνδετικό DNA αποτελείται από 20 ζεύγη βάσεων. Αυτό σχηματίζει μακριές αλυσίδες νουκλεοσωμάτων που δίνουν τα σφαιρίδια σε μια δομή τσιμπήματος κάτω από το μικροσκόπιο.
Η συσκευασία του DNA σε νουκλεοσώματα μειώνει το μήκος του κλώνου του DNA στο επταπλάσιο. Η διάμετρος της σχηματιζόμενης ίνας χρωματίνης είναι 20 nm. Ωστόσο, η χρωματίνη περιελίσσεται περαιτέρω σε μια ίνα 30 nm, σχηματίζοντας δομή υψηλότερης τάξης.
Συμπέρασμα
Η χρωματίνη είναι η συμπυκνωμένη δομή του DNA που αποτελείται από μια αλληλουχία νουκλεοσωμάτων που συνδέονται μεταξύ τους. Τα νουκλεοσώματα είναι η δομική μονάδα της χρωματίνης. Αποτελείται από ένα τμήμα DNA τυλιγμένο γύρω από έναν πυρήνα ιστόνης. Ο πυρήνας ιστόνης αποτελείται από οκτώ πρωτεΐνες ιστόνης. Επομένως, οι ιστόνες είναι η βασική δομή των νουκλεοσωμάτων.
Αναφορά:
1. «Συσκευασία DNA:νουκλεοσώματα και χρωματίνη». Ειδήσεις για τη φύση , Nature Publishing Group, Διαθέσιμο εδώ.
Εικόνα Ευγενική προσφορά:
1"Nucleosome structure" By Richard Wheeler (Zephyris) – Αγγλική Wikipedia (CC BY-SA 3.0) μέσω Commons Wikimedia
2. "Nucleosome 1KX5 color coded" Από Zephyris στην αγγλική Wikipedia (CC BY-SA 3.0 ) μέσω του Wikimedia Commons
3. «Οργάνωση νουκλεοσώματος» Από Darekk2 – Ίδια εργασία (CC BY-SA 3.0) μέσω Commons Wikimedia
