פונקציות נוקלאוזום, הרכב ומבנה

ה נוקלאוזום היא היחידה הבסיסית של אריזת הדנ"א באורגניזמים אאוקריוטים. זהו, אם כן, אלמנט דחיסה הכרומטין הקטן ביותר.

הנוקלאוזום בנוי כאוקטאמר של חלבונים הנקראים היסטונים, או מבנה דמוי תוף עליו כ -140 nt של דנ"א פצוע, נותן כמעט שתי סיבובים מלאים.

בנוסף, הוא נחשב כי כ 40-80 NT DNA נוספות במסגרת הנוקלאוזום, והוא חלק מה- DNA המאפשרת המשכיות פיזית בין הנוקלאוזום ו הכרומטין אחרים מבנים מורכבים יותר (כגון סיבים הכרומטין 30 ננומטר).

קוד ההיסטון היה אחד מרכיבי השליטה האפיגנטיים הראשונים שהבינו בצורה המולקולרית.

אינדקס

• 1 פונקציות
• הרכב והרכב
• 3 דחיסה של הכרומטין
• 4 קוד ההיסטונים והביטוי הגנטי
• 5 Euchromatin לעומת הטרוכרומטין
• פונקציות אחרות
• 7 הפניות

פונקציות

נוקלאוזומים מאפשרים:

• האריזה של הדנ"א כדי לפנות מקום בחלל המוגבל של הגרעין.
• לקבוע את המחיצה בין הכרומטין אשר באה לידי ביטוי (euchromatin) ואת הכרומטין שותק (heterochromatin).
• ארגן את כל הכרומטין הן במרחב והן מבחינה תפקודית בגרעין.
• הם מייצגים את המצע של השינויים קוולנטיים הקובעים את הביטוי, ואת רמת הביטוי, של הגנים הקוד עבור חלבונים באמצעות מה שמכונה קוד היסטון.

הרכב ומבנה

במובן הבסיסי ביותר שלה, נוקלאוזום מורכב DNA וחלבונים. ה- DNA עשויה להיות כמעט כל נוכחי להקה כפולים DNA בגרעין התא איקריוטיים, בעוד חלבוני nucleosomal שייכים לכל, הקבוצה של חלבונים הנקראת היסטון.

היסטונים הם חלבונים בגודל קטן ועם עומס גבוה של שאריות חומצות אמינו בסיסיות; זה מאפשר לנטרל את המטען השלילי הגבוה של ה- DNA ולהקים אינטראקציה פיזית יעילה בין שתי המולקולות מבלי להגיע לקשיחות הקשר הכימי הקובאלי.

ההיסטונים יוצרים אוקטאמר כתוף עם שני עותקים או מונומרים של כל ההיסטונים H2A, H2B, H3 ו- H4. ה- DNA נותן כמעט שני סיבובים מלאים על צדי האוקטאמר ולאחר מכן ממשיך עם שבריר של מקשר DNA המקשר עם ההיסטון H1, לחזור לתת שתי סיבובים מלאים באוקטמר היסטון אחר.

Octamer להגדיר, הקשורים DNA, ומקשר ה- DNA המקביל שלה, הוא נוקלאוזום.

דחיסה של הכרומטין

הדנ"א הגנומי מורכב ממולקולות גדולות מאוד (מעל מטר אחד, במקרה של אדם, בהתחשב הכרומוזומים שלו), כדי שניתן יהיה לדחוס ומאורגן בתוך גרעין קטן מאוד.

הצעד הראשון של דחיסה זו מתבצעת באמצעות היווצרות של נוקלאוזומים. רק עם צעד זה, הדנ"א דחוס כ 75 פעמים.

זה מעורר סיבים ליניארי שממנו הרמות עוקבות של דחיסה הכרומטין בנויות: ננומטר 30 סיבים, קשרים, קשרים והקשרים.

כאשר התא מתחלק, בין אם באמצעות מיטוזה או על ידי המיוזה, מידת הדחיסה האולטימטיבית היא הכרומוזום המיוטי או המיוטי עצמו, בהתאמה.

קוד היסטון ביטוי גנים

העובדה octamers היסטון ו DNA אלקטרוסטטי אינטראקציה בחלקו מסביר העמותה האפקטיבית שלה, מבלי לאבד את הנזילות הדרושה הדחיסה הנוקלאוזום ורכיבים דינמיים decompactación הכרומטין.

אבל יש אלמנט מפתיע עוד יותר של אינטראקציה: מסופי N- מסוף של ההיסטונים נחשפים מחוץ הפנים של octamer, קומפקטי יותר אינרטי.

אלה קיצוניים לא רק אינטראקציה פיזית עם ה- DNA, אלא גם עוברים סדרה של שינויים קוולנטיים שבו מידת הדחיסה של הכרומטין ואת הביטוי של ה- DNA הקשורים יהיה תלוי.

סדרה של שינויים קוולנטיים, במונחים של סוג ומספר, בין היתר, הוא קולקטיבי המכונה קוד היסטון. שינויים אלה כוללים זרחון, מתילציה, acetylation, ubiquitination ו sumoylation של arginine ו lysine שאריות ב N termini של היסטונים.

כל שינוי, יחד עם אחרים בתוך אותה מולקולה או שאריות אחרות של היסטונים, במיוחד היסטון H3, או לקבוע את הביטוי של DNA מזוהה, ואת מידת הדחיסה של הכרומטין.

ככלל כבר, למשל, hypermethylated hypoacetylated היסטונים ולקבוע כי DNA הקשורים אינו מתבטא וכי הכרומטין מוצג במצב קומפקטי יותר (הטרוכרומטין, ובכך פעיל).

לעומת זאת, דנ"א euchromatic (פחות קומפקטי, ו גנטית פעיל) קשורה עם הכרומטין אשר ההיסטונים הם hyperacetylated ו hypomethylated.

אכרומטין לעומת הטרוכרומטין

כבר ראינו כי מצב של שינוי קוולנטי של היסטונים יכולים לקבוע את מידת הביטוי ואת הדחיסה של הכרומטין המקומי. ברמה הגלובלית, דחיסה הכרומטין הוא גם להיות מוסדר על ידי שינויים קוולנטיים של היסטונים ב נוקלאוזומים.

זה הוכח, למשל, כי heterochromatin מכונן (אשר מעולם לא הביע, והוא צפוף ארוזים) נוטה להיות ממוקם סמוך לסדין הגרעיני, עוזב נקבוביות גרעיני חינם.

בינתיים, euchromatin המכונן (אשר מתבטא תמיד, כפי כולל תחזוקת תא גנים, והוא ממוקם הכרומטין רופף אזורים), זה בלולאות גדולות שחושפות ה- DNA להיות עבד את מכונות התעתיק.

אזורים אחרים של דנ"א גנומי מתנודדים בין שתי המדינות, בהתאם לזמן ההתפתחות של האורגניזם, תנאי הגידול, זהות התא וכו '..

פונקציות אחרות

על מנת לקיים את תוכנית הפיתוח של התא, הביטוי והתחזוקה, הגנום של האורגניזמים האיקריוטים חייב להסדיר בקפידה מתי וכיצד הפוטנציאלים הגנטיים שלהם צריכים לבוא לידי ביטוי.

החל מהמידע המאוחסן בגנים שלהם, הם ממוקמים בגרעין באזורים מסוימים הקובעים את מצב התעתיק שלהם.

אנחנו יכולים לומר, אפוא, כי אחד התפקידים הבסיסיים של נוקלאוזום, דרך שינויים הכרומטין המסייעת להגדיר, היא הארכיטקטורה ארגון או הליבה כי בתי.

ארכיטקטורה זו היא בירושה והוא נשמר phylogenetically בזכות קיומו של אלמנטים מודולריים אלה של אריזות מידע.

הפניות

1. אלברטס, ב, ג 'ונסון, א ד, לואיס, ג', מורגן, ד, רף, M., רוברטס, ק ', וולטר, P. (2014) ביולוגיה מולקולרית של התא (6^ה מהדורה). וו 'נורטון אנד קומפני, ניו יורק, ניו יורק, ארה"ב.
2. Brooker, R. J. (2017). גנטיקה: ניתוח ועקרונות. McGraw-Hill השכלה גבוהה, ניו יורק, ניו יורק, ארה"ב.
3. קוסגרוב, מ 'ס, בוקה, ג'. ד, וולברגר, ג (2004). ניידות נוקלאוזום מווסתת וקוד היסטון. ביולוגיה טבעית ומולקולרית, 11: 1037-43.
4. Goodenough, U. W. (1984) גנטיקה. W. ב Saunders ושות 'בע"מ, Pkiladelphia, הרשות, ארה"ב.
5. Griffiths, A.J.F., Wessler, R., Carroll, S.B., Doebley, J. (2015). מבוא לניתוח גנטי (11)^ה ed). ניו יורק: ו 'פרימן, ניו יורק, ניו יורק, ארה"ב.