NUCLEOSOME: MGA PAG-ANDAR, KOMPOSISYON AT ISTRAKTURA - BIOLOGY - 2024

Ang nucleosome ay ang pangunahing yunit ng packaging ng DNA sa mga eukaryotic organism. Ito ay samakatuwid ang pinakamaliit na elemento ng compression para sa chromatin.

Ang nucleosome ay itinayo bilang isang octamer ng mga protina na tinatawag na mga histones, o isang istraktura na may hugis ng tambol na kung saan halos 140 nt ng DNA ang nasugatan, ginagawa ang halos dalawang kumpletong pagliko.

Nstrukturang istruktura

Bilang karagdagan, ang isang karagdagang 40-80 nt ng DNA ay itinuturing na bahagi ng nucleosome, at ito ang bahagi ng DNA na nagpapahintulot sa pisikal na pagpapatuloy sa pagitan ng isang nucleosome at isa pa sa mas kumplikadong mga istrukturang chromatin (tulad ng 30 nm chromatin fiber).

Ang code ng histone ay isa sa mga unang molecularly naintindihan ng mga elemento ng epigenetic control.

Mga Tampok

Pinapayagan ng Nucleosomes:

• Ang pakete ng DNA upang magkasya sa limitadong puwang ng nucleus.
• Natutukoy nila ang pagkahati sa pagitan ng chromatin na ipinahayag (euchromatin) at ang tahimik na chromatin (heterochromatin).
• Inayos nila ang lahat ng chromatin parehong spatially at functionally sa nucleus.
• Kinakatawan nila ang substrate ng mga pagbabago sa covalent na tumutukoy sa expression, at antas ng pagpapahayag, ng mga gen na code para sa mga protina sa pamamagitan ng tinatawag na histone code.

Komposisyon at istraktura

Sa pinakamahalagang kahulugan nito, ang mga nucleosom ay binubuo ng DNA at protina. Ang DNA ay maaaring halos anumang dobleng bandang DNA na naroroon sa nucleus ng eukaryotic cell, habang ang mga protina na nucleosomal ay kabilang sa hanay ng mga protina na tinatawag na mga histones.

Ang mga kasaysayan ay maliit na protina na may mataas na pag-load ng mga pangunahing residue ng amino acid; Ginagawa nitong posible na pigilan ang mataas na negatibong singil ng DNA at magtaguyod ng isang mahusay na pisikal na pakikipag-ugnayan sa pagitan ng dalawang molekula nang hindi maabot ang mahigpit na bono ng covalent kemikal.

Ang mga kasaysayan ay bumubuo ng isang drum na tulad ng octamer na may dalawang kopya o monomer ng bawat isa sa mga histone H2A, H2B, H3, at H4. Ginagawa ng DNA ang halos dalawang kumpletong pagliko sa mga gilid ng octamer at pagkatapos ay nagpapatuloy sa isang bahagi ng link ng DNA na nakikipag-ugnay sa histone H1, upang bumalik upang bigyan ang dalawang kumpletong pagliko sa isa pang histone octamer.

Ang set ng octamer, nauugnay na DNA, at ang kaukulang DNA ng linker, ay isang nucleosome.

Pagsasama ng Chromatin

Ang genomic DNA ay binubuo ng sobrang haba ng mga molekula (higit sa isang metro sa kaso ng mga tao, na isinasaalang-alang ang lahat ng kanilang mga kromosoma), na dapat ay siksik at isinaayos sa loob ng napakaliit na nucleus.

Ang unang hakbang sa compaction na ito ay isinasagawa sa pamamagitan ng pagbuo ng mga nucleosom. Sa hakbang na ito lamang, ang DNA ay compact halos 75 beses.

Nagbibigay ito ng isang linya ng hibla mula sa kung saan ang kasunod na antas ng compaction ng chromatin ay itinayo: ang 30 nm fiber, ang mga loop, at mga loop ng mga loop.

Kapag nahahati ang isang cell, alinman sa pamamagitan ng mitosis o sa pamamagitan ng meiosis, ang panghuli antas ng pagpuputol ay ang mitotic o meiotic chromosome mismo, ayon sa pagkakabanggit.

Ang histone code at expression ng gene

Ang katotohanan na ang mga histone octamers at DNA ay nakikipag-ugnay sa electrostatically na nagpapaliwanag sa bahagi ng kanilang mabisang samahan, nang hindi nawawala ang likido na kinakailangan upang makagawa ng mga nucleosom na dinamikong elemento para sa compacting at decompacting chromatin.

Ngunit mayroong isang mas nakakagulat na elemento ng pakikipag-ugnay: ang mga dulo ng N-terminal ng mga histones ay nakalantad sa labas ng interior ng mas compact at inert octamer.

Nagtatapos ito hindi lamang sa pisikal na pakikipag-ugnay sa DNA, ngunit sumasailalim din sa isang serye ng mga covalent modification kung saan ang antas ng compaction ng chromatin at ang pagpapahayag ng nauugnay na DNA ay depende.

Ang hanay ng mga pagbabago sa covalent, sa mga tuntunin ng uri at numero, bukod sa iba pang mga bagay, ay kolektibong kilala bilang ang code ng histone. Kasama sa mga pagbabagong ito ang pospororyasyon, pagsasalsal, acetylation, ubiquitination, at sumoylation ng mga labi ng arginine at lysine sa N-termini ng mga histones.

Ang bawat pagbabago, kasama ang iba sa loob ng parehong molekula o sa nalalabi ng iba pang mga histones, lalo na ang mga histones H3, ay matukoy ang pagpapahayag o hindi ng nauugnay na DNA, pati na rin ang antas ng compaction ng chromatin.

Bilang isang pangkalahatang panuntunan, nakita, halimbawa, na ang mga hypermethylated at hypoacetylated na mga kasaysayan ay natutukoy na ang nauugnay na DNA ay hindi ipinahayag at na ang chromatin ay naroroon sa isang mas compact na estado (heterochromatic, at samakatuwid, hindi aktibo).

Sa kaibahan, ang euchromatic DNA (hindi gaanong compact, at genetically active) ay nauugnay sa isang chromatin na ang mga histone ay hyperacetylated at hypomethylated.

Euchromatin vs heterochromatin

Nakita na natin na ang katayuan ng pagbabago ng katayuan ng mga cone ng tunog ay maaaring matukoy ang antas ng pagpapahayag at lokal na compaction ng chromatin. Sa mga antas ng pandaigdigan, ang compaction ng chromatin ay din na kinokontrol ng mga pagbabago ng covalent ng mga histone sa mga nucleosom.

Halimbawa, ipinakita na ang konstitusyonal na heterochromatin (na hindi kailanman ipinahayag, at walang tigil na nakaimpake) ay may posibilidad na ma-kalakip sa nukleyar na lamina, iniiwan ang mga pores na nuklear.

Para sa bahagi nito, ang constitutive euchromatin (na palaging ipinahayag, tulad ng kung saan kasama ang mga gen para sa pagpapanatili ng cell, at matatagpuan sa mga rehiyon ng lax chromatin), ay ginagawa ito sa mga malalaking mga loop na naglalantad ng DNA na isinalin sa makinarya ng transkripsyon .

Ang iba pang mga rehiyon ng genomic DNA ay nag-oscillate sa pagitan ng dalawang estado na ito depende sa oras ng pag-unlad ng organismo, ang mga kondisyon ng paglago, ang pagkakakilanlan ng cellular, atbp.

Iba pang mga pag-andar

Upang matupad ang kanilang plano para sa pagpapaunlad ng cell, pagpapahayag at pagpapanatili, ang mga genome ng eukaryotic na organismo ay dapat makinis umayos kung kailan at kung paano dapat maipakita ang kanilang mga potensyal na genetic.

Simula pagkatapos mula sa impormasyong nakaimbak sa kanilang mga gen, ang mga ito ay matatagpuan sa nucleus sa mga partikular na rehiyon na natutukoy ang kanilang estado ng transkripsyon.

Samakatuwid, masasabi natin na ang isa pang pangunahing mga tungkulin ng mga nucleosom, sa pamamagitan ng mga pagbabago sa chromatin na tumutulong upang tukuyin, ay ang samahan o arkitektura ng nucleus na pinapaloob sa kanila.

Ang arkitektura na ito ay minana at phylogenetically conservation salamat sa pagkakaroon ng mga modular na elemento ng impormasyong packaging.

Mga Sanggunian

1. Alberts, B., Johnson, AD, Lewis, J., Morgan, D., Raff, M., Roberts, K., Walter, P. (2014) Molecular Biology of the Cell (6 ^th Edition). WW Norton & Company, New York, NY, USA.
2. Brooker, RJ (2017). Mga Genetika: Pagsusuri at Prinsipyo. McGraw-Hill Mas Mataas na Edukasyon, New York, NY, USA.
3. Ang Cosgrove, MS, Boeke, JD, Wolberger, C. (2004). Kinokontrol na nucleosome mobility at ang histone code. Kalikasan Structural & Molecular Biology, 11: 1037-43.
4. Goodenough, UW (1984) Mga Genetika. WB Saunders Co. Ltd, Pkiladelphia, PA, USA.
5. Griffiths, AJF, Wessler, R., Carroll, SB, Doebley, J. (2015). Isang Panimula sa Pagsusuri ng Genetic ( ^ika- 11 ed.). New York: WH Freeman, New York, NY, USA.