Nukleosoma

Straipsnis iš Vikipedijos, laisvosios enciklopedijos.
Peršokti į: navigaciją, paiešką
Histonų susirinkimas į nukleosomą
Histonų – DNR kompleksas

Nukleosoma – pagrindinis chromatino struktūrinis ir reguliacinis elementas, sudarytas iš histonų oktamero šerdies ir aplink ją apsivijusios apie 200 nukleotidų ilgio DNR grandinės. Šios struktūros evoliucijos požiūriu yra labai konservatyvios ir randamos visų eukariotų chromatine. Pagrindiniai nukleosomos organizacijos principai, t. y. tai, jog nukleosomos šerdį sudaro baltymų histonų oktameras, kuris tam tikru būdu sąveikauja su DNR, buvo pasiūlyti dar 1974 metais A. Kornbergo, remiantis histonų savybėmis:

  • Nukleosomos histoninę šerdį sudaro po dvi keturių rūšių histonų molekules: H2A, H2B, H3 ir H4;
  • Baltymų histonų masė yra lygi DNR masei, histonų oktameras sąveikauja su maždaug 200 nukleotidų porų DNR;
  • Histonų oktameras yra kompaktiška struktūra, apie kurią apsivynioja DNR;
  • Su viena nukleosoma chromatine sąveikauja maždaug viena histono H1 molekulė, nes šio tipo histonų masė chromatine sudaro apie pusę kiekvieno tetramerą sudarančio histono masės.

Nukleosomos aptinkamos mitozės ir interfazės stadijose, euchromatine ir heterochromatine. Nukleosoma – tai pirmoji DNR kondensacijos pakopa. DNR organizuota į nukleosomas, lyginant su „nuoga“ DNR, yra maždaug 4-6 kartus labiau kondensuota. Didžiausias DNR kondensacijos laipsnis (10-100 000 kartų) pasiekiamas per keletą tarpinių struktūrų. In vitro geriausiai ištirtos yra dvi struktūros – 10 nm chromatino fibrilė ir 30 nm chromatino fibrilė – solenoidas. Didesnį DNR „supakavimo“ laipsnį atitinkančių chromatino struktūrų (chromatino kilpų bei mitozinių chromosomų) organizacija dar nėra gerai ištirta.

Chromatino struktūrinės organizacijos eukariotų branduolyje yra šios:

  1. „Nuoga“ DNR (kondensacijos laipsnis (k.l.) – 1*)
  2. 10 nm chromatino fibrilė (k.l. – 6-7*)
  3. 30 nm chromatino fibrilė – solenoidas (k. l. – 30-40*)
  4. Chromatino kilpa (k.l. – 1000*)
  5. Mitozinė chromosoma (k.l. – 10000-100000*)

, kur * kondensacijos laipsnis, nurodantis, kiek μm DNR telpa į vieną atitinkamos struktūros ilgio μm

Galimas ir kitoks chromatino struktūrinės organizacijos skirstymas – skirstymas į lygius:

  • Pirmasis chromatino lygis – nukleosomos grandinėlėje;
  • Antrasis chromatino lygis – tarpusavyje sąveikaujančios nukleosomos (pvz., 30 nm chromatino fibrilė);
  • Trečiasis chromatino lygis – tarpusavyje sąveikaujančios antrinio lygio struktūros.

Molekulinė nukleosomos organizacija[taisyti | redaguoti kodą]

Nukleosomas galima stebėti suardžius ląstelių branduolius ir ekstraktą inkubuojant nedidelės joninės jėgos tirpale. Chromatinas išbrinksta ir kai kur išsivynioja į siūlo pavidalo struktūrą, kurioje EM galima įžiūrėti atskiras nukleosomines daleles, tarpusavyje sujungtas DNR grandinėle. Tokį dekondensuotą chromatiną paveikus mikrokokų nukleaze, fermentu skaldančiu DNR grandinę tik „nuogoje“ jos formoje, gaunamos pavienės nukleosomos. Tokių nukleosomų sudėtyje yra visi penki histonų baltymai (H1, H2A, H2B, H3 ir H4) bei apie 200 bp ilgio DNR grandinė. Ilgiau veikiant mikrokokų nukleaze DNR grandinė sutrumpėja iki 165 bp – tai nukleosoma, į kurios sudėtį vis dar įeina H1 baltymas. Po ilgesnės nukleosominių dalelių inkubacijos su mikrokokų nukleaze, H1 histono nebelieka asocijuoto su nukleosoma ir DNR grandinėlė sutrumpėja iki 146 bp. Tokia dalelė yra vadinama šerdine nukleosomine dalele.