Nukleózis funkciók, összetétel és szerkezet



az nukleoszoma ez az eukarióta szervezetekben a DNS-csomagolás alapegysége. Ezért ez a legkisebb kromatin kompressziós elem.

A nukleoszóma a hisztonok, vagy a dob alakú szerkezet oktamerjaként van kialakítva, amelyen körülbelül 140 ng DNS-t sebeznek, ami majdnem két teljes fordulatot eredményez.

Továbbá úgy véljük, hogy a nukleozom további 40-80 ng DNS-t tartalmaz, és a DNS töredéke lehetővé teszi a fizikai folytonosságot egy nukleozom és egy másik között komplexebb kromatinstruktúrákban (például 30 nm-es kromatinszál)..

A hiszton kód az egyik első epigenetikus kontrollelem, amely a molekulárisan legjobban értendő.

index

  • 1 Funkciók
  • 2 Összetétel és szerkezet
  • 3 A kromatin tömörítése
  • 4 A hisztonok és a génexpresszió kódja
  • 5 Euchromatin vs. heterochromatin
  • 6 Egyéb funkciók
  • 7 Referenciák

funkciók

A nukleozomok lehetővé teszik:

  • A DNS csomagolása, hogy helyet biztosítson a mag korlátozott helyén.
  • Határozzuk meg az expresszált kromatin (euchromatin) és a csendes kromatin (heterokromatin) közötti partíciót.
  • Az összes kromatint térbeli és funkcionálisan szervezzük meg a magban.
  • Ezek a kovalens módosítások szubsztrátját képviselik, amelyek meghatározzák a fehérjéket kódoló gének expresszióját és expressziós szintjét az úgynevezett hisztonkódon keresztül.

Összetétel és szerkezet

A legalapvetőbb értelemben a nukleozomok DNS-ből és fehérjékből állnak. A DNS gyakorlatilag bármilyen kettős sávú DNS lehet, amely az eukarióta sejtmagjában van jelen, míg a nukleoszomális fehérjék mindegyike a hisztonoknak nevezett fehérjék halmaza..

A hisztonok kis méretű és nagy bázikus aminosav-maradékokkal rendelkező fehérjék; ez lehetővé teszi a DNS magas negatív töltésének ellensúlyozását és a két molekula közötti hatékony fizikai kölcsönhatás kialakítását anélkül, hogy elérné a kovalens kémiai kötés merevségét..

A hisztonok oktamert képeznek a H2A, H2B, H3 és H4 hisztonok két példányával vagy monomerjével. A DNS majdnem két teljes fordulatot ad az oktamer oldalain, majd egy DNS-kapcsoló töredékével folytatódik, amely a H1 hisztonhoz kapcsolódik, hogy visszatérjen ahhoz, hogy két teljes fordulatot kapjon egy másik hiszton oktamerban..

Az oktamer-készlet, a kapcsolódó DNS és a megfelelő DNS-kapcsoló egy nukleozom.

A kromatin tömörítése

A genomiális DNS-t rendkívül hosszú molekulák alkotják (az ember esetében több mint egy méter, figyelembe véve az összes kromoszómát), amelyet egy rendkívül kis magban kell tömöríteni és szervezni.

Ennek a tömörítésnek az első lépése a nukleozomok képződése útján történik. Csak ebben a lépésben a DNS körülbelül 75-szer tömörül.

Ez egy olyan lineáris rostot eredményez, amelyből a kromatin tömörítés következő szintjei épülnek fel: 30 nm-es szál, hurok és hurokhurok.

Amikor egy sejt a mitózis vagy a meiózis útján oszlik meg, a tömörítés végső foka maga a mitotikus vagy meiotikus kromoszóma..

A hiszton kód és a génexpresszió

Az a tény, hogy a hiszton-oktamerek és a DNS kölcsönhatásba lépnek elektrosztatikusan, részben a hatásos összefüggésüket magyarázzák anélkül, hogy elveszítenék a kromatin tömörítésének és dekompozíciójának nukleozómák dinamikus elemeinek létrehozásához szükséges folyadékot..

Az interakció még inkább meglepő eleme: a hisztonok N-terminális végei az oktamer belső részén kívül, kompaktabbak és inertebbek..

Ezek a szélsőségek nemcsak fizikailag kölcsönhatásba lépnek a DNS-sel, hanem egy sor kovalens módosítást is végeznek, amelyeken a kromatin tömörítési foka és a kapcsolódó DNS expressziója függ..

A kovalens módosítások halmaza, típus és szám, többek között, hisztonkódként ismert. Ezek a módosítások magukban foglalják az arginin és lizin-foszforilációt, metilezést, acetilezést, ubiquitinációt és sumoilezést a hisztonok N-végein..

Mindegyik változás, ugyanazon molekulán belül másokkal vagy más hisztonok, különösen H3 hisztonok maradékaival együtt, meghatározza a kapcsolódó DNS expresszióját vagy nem, valamint a kromatin tömörítési fokát..

Általános szabályként például azt tapasztaltuk, hogy a hipermetilált és hipoacetilezett hisztonok meghatározzák, hogy a kapcsolódó DNS nem expresszálódik, és hogy ez a kromatin kompaktabb állapotban van (heterokromatikus, és ezért inaktív)..

Ezzel szemben az euchromatikus DNS-t (kevésbé kompakt és genetikailag aktív) egy kromatinnal társítják, amelynek hisztonjai hiperacetilezettek és hipometiláltak..

Echromatin vs. heterochromatin

Már láttuk, hogy a hisztonok kovalens módosításának állapota meghatározhatja a helyi kromatin expressziójának és tömörségének mértékét. Globális szinten a kromatin-tömörítést a hisztonok kovalens módosítása szabályozza a nukleozomokban.

Kimutatták például, hogy a konstitutív heterokromatin (amely soha nem expresszálódik és sűrűn csomagolva) hajlamos a nukleáris lap szomszédságában elhelyezkedni, így a nukleáris pórusok szabadon maradnak.

Másrészt, a konstitutív euchromatin (amely mindig kifejeződik, mint amely a sejtkarbantartás génjeit tartalmazza, és laza kromatin régiókban helyezkedik el) nagy hurkokban történik, amelyek az átírandó DNS-t a transzkripciós gépnek teszik ki..

A genomikus DNS más régiói oszcillálnak a két állapot között, a szervezet fejlődésének idejétől, a növekedési körülményektől, a sejtek azonosságától stb..

Egyéb funkciók

Az eukarióta szervezetek genomjai a sejtfejlődés, az expresszió és a fenntartás tervének való megfelelés érdekében finomra kell szabályozniuk, mikor és hogyan kell megjelenni genetikai potenciáljuk..

A génekben tárolt információból kiindulva azok a régiókban találhatók, amelyek transzkripciós állapotukat meghatározzák.

Tehát azt mondhatjuk, hogy a nukleozomok másik alapvető szerepe a kromatin változásai révén, amelyek segítenek a meghatározásban, az őket elrendező atommag szervezete vagy architektúrája..

Ez az architektúra örökölt, és az információs csomagolás moduláris elemeinek megléte miatt filogenetikailag megőrzött.

referenciák

  1. Alberts, B., Johnson, A.D., Lewis, J., Morgan, D., Raff, M., Roberts, K., Walter, P. (2014) A sejt molekuláris biológiája (6).th Kiadás). W. W. Norton & Company, New York, NY, USA.
  2. Brooker, R. J. (2017). Genetika: elemzés és elvek. McGraw-Hill Felsőoktatás, New York, NY, USA.
  3. Cosgrove, M. S., Boeke, J. D., Wolberger, C. (2004). Szabályozott nukleozom mobilitás és a hiszton kód. Nature Structural & Molecular Biology, 11: 1037-43.
  4. Goodenough, U. W. (1984) Genetics. W. B. Saunders Co. Ltd, Pkiladelphia, PA, USA.
  5. Griffiths, A.J.F., Wessler, R., Carroll, S.B., Doebley, J. (2015). Bevezetés a genetikai elemzésbe (11. \ Tth ed.). New York: W. H. Freeman, New York, NY, USA.