Nucleosoma

Il nucleosoma è l'unità fondamentale dell'organizzazione del DNA nelle cellule eucariotiche

Cos'è il nucleosoma?

Lui Nucleosoma È l'unità di imballaggio del DNA di base negli organismi eucariotici. Pertanto, costituisce l'elemento di compressione della cromatina più piccola.

Il nucleosoma è costruito come un ottamero proteico chiamato istone o una struttura a forma di tamburo su cui è arrotolato circa 140 nt di DNA, dando quasi due giri completi, come si può vedere nell'immagine.

Si ritiene che alcuni NT di DNA aggiuntivi facciano parte del nucleosoma ed è la frazione di DNA che consente la continuità fisica tra un nucleosoma e un altro in strutture di cromatina più complesse (come fibra di cromatina di 30 nm).

Il codice dell'istone è stato uno dei primi migliori elementi di controllo epigenetico percepiti molecolari.

Funzioni nucleosoma

I nucleosomi consentono:

- Imballaggio DNA per ospitare lo spazio core limitato.

- Determinano la partizione tra la cromatina che è espressa (euchromatina) e la cromatina silenziosa (eterocromatina).

- Organizza tutta la cromatina sia spazialmente che funzionalmente nel nucleo.

- Rappresentano il substrato delle modifiche covalenti che determinano l'espressione e il livello di espressione, dei geni che codificano per le proteine ​​attraverso il codice istone così chiamato.

Composizione e struttura

Nel suo senso più elementare, i nucleosomi sono composti da DNA e proteine. Il DNA può essere praticamente qualsiasi DNA a doppia banda presente nel nucleo della cellula eucariotica, mentre tutte le proteine ​​nucleosomiali appartengono all'insieme di proteine ​​chiamate istoni.

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Gli istoni sono piccole proteine ​​e con un elevato carico di rifiuti di aminoacidi di base, che consente di contrastare l'elevato carico negativo del DNA e stabilire un'efficace interazione fisica tra le due molecole senza raggiungere la rigidità del legame chimico covalente.

Gli istoni formano un ottametro di batteria con due copie o monomeri di ciascuno degli istoni H2A, H2B, H3 e H4.

Il DNA fornisce quasi due giri completi sui lati dell'ottamero e poi continua con una frazione di DNA di linker che è associato all'istone H1, per tornare a due curve complete in un'altra Histona octa.

Il set di ottametro, il DNA associato e il suo corrispondente DNA linker, è un nucleosoma.

Parti di un nucleosoma

Compatto di cromatina

Il DNA genomico è costituito da molecole estremamente lunghe (più di un metro nel caso dell'essere umano, considerando tutti i suoi cromosomi), che devono essere compatibili e organizzati all'interno di un nucleo estremamente piccolo.

Il primo passo di questa compattazione viene eseguito attraverso la formazione di nucleosomi. Solo con questo passaggio, il DNA è compattato circa 75 volte.

Ciò dà origine a una fibra lineare da cui sono costruiti i successivi livelli di compattazione della cromatina: la fibra da 30 nm, i legami e i legami dei legami.

Quando una cellula è divisa, per mitosi o per meiosi, l'ultimo grado di compattazione è il cromosoma mitotico o meiotico stesso, rispettivamente.

Il codice dell'istone e l'espressione genetica

Il fatto che gli ottameri dell'istone e il DNA interagiscano elettrostaticamente la sua associazione efficace, senza perdere la fluidità necessaria per rendere i nucleosomi elementi dinamici di compattazione e decomposizione della cromatina.

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Ma c'è un elemento di interazione ancora più sorprendente: i terminali di fine N degli istoni sono esposti al di fuori dell'interno dell'ettametro, più compatto e inerte.

Questi estremi non solo interagiscono fisicamente con il DNA, ma subiscono anche una serie di modifiche covalenti da cui il grado di compattazione della cromatina e l'espressione del DNA associato dipenderà.

L'insieme di modifiche covalenti, in termini di tipo e numero, tra le altre cose, è collettivamente noto come Codice dell'istone.

Queste modifiche includono fosforilazione, metilazione, acetilazione, ubiquitinazione e altamente.

Ogni cambiamento determinerà l'espressione o meno del DNA associato, nonché il grado di compattazione della cromatina, insieme ad altri cambiamenti all'interno della stessa molecola o nei rifiuti di altri istoni, in particolare dell'H3 H3.

Come regola generale, è stato visto, ad esempio, che gli istoni ipermetilati e ipacetlati determinano che il DNA associato non è espresso e che la cromatina è presentata in uno stato più compatto (eterocromatico e di conseguenza inattivo).

Al contrario, il DNA eucromatico (meno compatto e geneticamente attivo) è associato alla cromatina i cui istoni sono ipercetilati e ipometilizzati.

Euchromatina ed eterocromatina

Lo stato di modifica covalente di Histonas può determinare il grado di espressione e la compattazione della cromatina locale.

A livelli globali, la compattazione della cromatina è ugualmente regolata dalle modificazioni covalenti degli istoni nei nucleosomi.

È stato dimostrato, ad esempio, che l'eterocromatina costitutiva (che non viene mai espressa ed è densamente confezionata) tende a essere localizzata attaccata alla teglia nucleare, lasciando i pori nucleari liberi.

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Da parte sua, l'euchromatina costitutiva (che è sempre espressa, come quella che include i geni di mantenimento cellulare, e si trova nelle regioni lassiste di cromatina), lo fa in grandi legami che espongono il DNA da trascrivere ai macchinari di trascrizione.

Altre regioni del DNA genomico oscillano tra questi due stati, a seconda del tempo di sviluppo dell'organismo, delle condizioni di crescita, dell'identità cellulare, ecc.

Altre funzioni

Per soddisfare il loro piano cellulare di sviluppo, espressione e mantenimento, i genomi degli organismi eucariotici devono regolare finemente quando e come dovrebbero manifestarsi i loro potenziali genetici.

A partire dalle informazioni immagazzinate nei loro geni, queste si trovano nel nucleo in regioni private che determinano il loro stato trascrizionale.

Pertanto, possiamo dire che un altro dei documenti fondamentali dei nucleosomi è l'organizzazione o l'architettura del nucleo che li ospita.

Questa architettura è ereditata e conservata filogeneticamente grazie all'esistenza di questi elementi modulari di imballaggio informativo.

Riferimenti

1. Brooker, r. J. Genetica: analisi e principi. McGraw-Hill Higher Education.
2. Goodenough, u. W. Genetica. W. B. Saunders co. Ltd.