Πώς οι πρωτεΐνες ιστόνης βοηθούν στην περιέλιξη του DNA

Το γενετικό υλικό ενός οργανισμού αποτελείται από δισεκατομμύρια ζεύγη βάσεων DNA. Είναι διατεταγμένο σε χρωμοσώματα για τη σφιχτή συσκευασία μέσα στον πυρήνα. Τα χρωμοσώματα αποτελούνται από DNA που σχετίζεται με πρωτεΐνες, σχηματίζοντας μια πολύπλοκη δομή γνωστή ως χρωματίνη. Το 40% των χρωμοσωμάτων είναι DNA και το υπόλοιπο 60% είναι πρωτεΐνες. Οι ιστόνες είναι οι πρωτεΐνες που σχετίζονται με το DNA. Το DNA είναι τυλιγμένο γύρω από έναν πυρήνα που σχηματίζεται από ιστόνες, σχηματίζοντας μια δομή γνωστή ως νουκλεόσωμα . Το νουκλεόσωμα είναι η βασική μονάδα ενός χρωμοσώματος ή ίνας χρωματίνης. Ένα νουκλεόσωμα μπορεί να θεωρηθεί ως πηνίο DNA. Ως εκ τούτου, ένα χρωμόσωμα αποτελείται από υπερπηνία DNA.

Βασικές περιοχές που καλύπτονται

1. Τι είναι οι ιστόνες
      – Ορισμός, Τύποι, Ρόλος
2. Πώς βοηθούν οι πρωτεΐνες ιστόνης στην περιέλιξη του DNA
     – Σχηματισμός νουκλεοσωμάτων

Βασικοί όροι:χρωματίνη, χρωματόσωμα, πηνία, DNA, πυρήνας ιστόνης, συνδετικό DNA, νουκλεόσωμα, υπερπηνία

Τι είναι οι ιστόνες

Οι ιστόνες είναι ένας τύπος θετικά φορτισμένων πρωτεϊνών που χρησιμεύουν ως ο βασικός τύπος πρωτεϊνών που βρίσκονται στα χρωμοσώματα. Οι πέντε τύποι ιστονών είναι Η1, Η2Α, Η2Β, Η3 και Η4. Η κύρια λειτουργία των πρωτεϊνών ιστόνης είναι να βοηθούν στη συμπυκνωμένη συσκευασία του DNA μέσα στον πυρήνα. Η αλληλεπίδραση μεταξύ ιστονών και DNA φαίνεται στο σχήμα 1 .

Εικόνα 1:Αλληλεπίδραση ιστόνης-DNA

Οι τέσσερις τύποι ιστονών που εμπλέκονται στον σχηματισμό του πυρήνα ιστόνης είναι H2A, H2B, H3 και H4. Το DNA τυλίγεται γύρω από τον πυρήνα της ιστόνης για να σχηματίσει σπείρες DNA. Οι ιστόνες παίζουν σημαντικό ρόλο στη ρύθμιση της γονιδιακής έκφρασης σχηματίζοντας δύο τύπους χρωματίνης γνωστές ως ευχρωματίνη και ετεροχρωματίνη. Η ευχρωματίνη περιέχει χαλαρά συσκευασμένο DNA και εμφανίζει υψηλά ποσοστά έκφρασης. Ωστόσο, η ετεροχρωματίνη περιέχει σφιχτά συσκευασμένο DNA, που σπάνια εκφράζει τα γονίδια στην περιοχή.

Πώς οι πρωτεΐνες ιστόνης βοηθούν στην περιέλιξη του DNA

Το γονιδίωμα ενός οργανισμού αποτελείται από μεγάλο αριθμό νουκλεοτιδίων, που κωδικοποιούν ολόκληρη τη γενετική πληροφορία για την ανάπτυξη και τη λειτουργία του οργανισμού. Όλα αυτά τα νουκλεοτίδια θα πρέπει να περιέχονται σε ένα μικροσκοπικό χώρο στη μικροσκοπική δομή που είναι γνωστή ως πυρήνας. Επομένως, απαιτείται ένας μηχανισμός για τη σφιχτή συσκευασία του DNA στον πυρήνα. Οι ιστόνες εμπλέκονται στο σχηματισμό μιας εξαιρετικά συμπυκνωμένης δομής πηνίων DNA τυλίγοντας το DNA γύρω από έναν πυρήνα ιστονών. Αυτή η περιελιγμένη δομή είναι γνωστή ως νουκλεόσωμα . Το τυλιγμένο DNA γύρω από έναν πυρήνα ιστόνης φαίνεται στο σχήμα 2 .

Εικόνα 2:Νουκλεόσωμα

Ο πυρήνας ιστόνης αποτελείται από ένα οκταμερές ιστόνης, το οποίο αποτελείται από έναν συνδυασμό δύο από τους τέσσερις τύπους ιστονών, H2A, H2B, H3 και H4. Ένα τέντωμα DNA που έχει μήκος 146 ζεύγη βάσεων τυλίγεται γύρω από τον πυρήνα ιστόνης στο νουκλεόσωμα. Αυτό το τύλιγμα σχηματίζει περίπου 1,7 στροφές στο οκταμερές ιστόνης. Στη συνέχεια, ένας πέμπτος τύπος ιστόνης γνωστός ως Η1 συνδέεται με τον πυρήνα ιστόνης, επιτρέποντας την περιτύλιξη άλλων 20 ζευγών βάσεων DNA γύρω από τον πυρήνα ιστόνης. Η δομή που προκύπτει είναι γνωστή ως χρωματόσωμα . Ως εκ τούτου, ένα μήκος DNA 166 ζευγών βάσεων τυλίγεται γύρω από ένα χρωματόσωμα. Χιλιάδες νουκλεοσώματα ενώνονται μεταξύ τους με τάσεις DNA που είναι γνωστές ως συνδετικό DNA . Το συνδετικό DNA αποτελείται από 20 ζεύγη βάσεων. Αυτό σχηματίζει μακριές αλυσίδες νουκλεοσωμάτων που δίνουν τα σφαιρίδια σε μια δομή χορδών 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.

Το νουκλεόσωμα αντιπροσωπεύει ένα πηνίο DNA. Χρησιμεύει ως η βασική δομική και επαναλαμβανόμενη μονάδα του χρωμοσώματος που δημιουργεί τα σφαιρίδια σε μια εμφάνιση χορδής. Αυτό σημαίνει ότι ένα χρωμόσωμα αποτελείται από υπερπηνία DNA .

Συμπέρασμα

Το γονιδίωμα των περισσότερων οργανισμών αποτελείται από μακριές αλυσίδες νουκλεοτιδίων, τα οποία πρέπει να συσκευάζονται στον πυρήνα. Οι ιστόνες είναι οι σχετικές πρωτεΐνες που επιτρέπουν τη σφιχτή συσκευασία του DNA στον πυρήνα. Ένα κομμάτι DNA τυλίγεται γύρω από έναν πυρήνα ιστονών, παράγοντας ένα πηνίο DNA γνωστό ως νουκλεόσωμα. Καθώς τα χρωμοσώματα αποτελούνται από μια σειρά νουκλεοσωμάτων, θεωρείται ότι έχουν μια υπερτυλιγμένη φύση στη δομή ενός χρωμοσώματος.

Αναφορά:

1. Iftikhar, Jannat. «Ο ρόλος της ιστόνης στη συσκευασία του DNA». LinkedIn SlideShare , 14 Δεκεμβρίου 2013, Διαθέσιμο εδώ.

Εικόνα Ευγενική προσφορά:

1. "Σχήμα 04 03 05a" Από CNX OpenStax – (CC BY 4.0) μέσω Commons Wikimedia
2. "Nucleosome" By Spellcheck assumed – Υποδοχή δικής σας δουλειάς (βάσει αξιώσεων πνευματικών δικαιωμάτων) (Public Domain) μέσω Commons Wiki /P>