Was sind Nukleosomen?
Nukleosomen sind die DNA-Partikel, die für die Verdichtung und Transkription verantwortlich sind und möglicherweise auch Erbinformationen enthalten. Jedes Nukleosom hat einen Durchmesser von ungefähr 10 nm und besteht aus DNA-Strängen, die spiralförmig um einen Kern aus einfachem Protein namens Histon gewickelt sind. Nukleosomen befinden sich im Zellkern und bilden, wenn sie an DNA gebunden sind, eine der sieben Formen des Chromatins.
Wenn sich Nukleosomen als sich wiederholende Untereinheiten an DNA-Stränge anlagern, ähnelt die Struktur einer „Perlenkette“. In dieser Form wird DNA aktiv transkribiert, der Vorgang, bei dem DNA in RNA umgewandelt wird. DNA wird nicht direkt in Proteine umgewandelt, um Fehler und Kontaminationen zu vermeiden.
Die Struktur des Nukleosoms ist um das Histonprotein zentriert. Histon ist ein einfaches Protein mit hohen Konzentrationen an Aminosäuren, die die Grundbausteine von Genen sind. Jeder Histonkern enthält Paare der vier Arten von Histonproteinen, die das Histonoctomer bilden. Um das Histon-Oktomer wickeln sich 146 Basenpaare der DNA in ihrer superhelikalen Form, die zusammen das Nukleosom bilden.
Nukleosomen sind die „Verpackung“ der DNA im Zellkern, und die Signaturstruktur bestimmt die Zugänglichkeit der DNA. Für die Transkription verantwortliche Chemikalien können sich nicht mit dem Chromatin verbinden, wenn ein Nukleosom im Weg ist. Daher müssen die Transkriptionsproteine das Nukleosom zuerst vollständig ausstoßen oder es entlang des DNA-Moleküls schieben, bis das Chromatin freigelegt ist. Sobald dieser Teil der DNA in RNA transkribiert ist, können die Nukleosomen an ihren ursprünglichen Ort zurückkehren.
In einer geraden Linie würde die DNA in jedem Säugetierkern ungefähr zwei Meter lang sein, aber der Kern einer Säugetierzelle hat nur einen Durchmesser von 10 Mikrometern. Es ist die komplexe Faltungswirkung der Nukleosomen, die es der DNA ermöglicht, in den Kern zu passen. Das Erscheinungsbild von „Beads on a String“ kommt von „Linker“ -DNA, die jedes Nukleosom zu einer Faser mit einem Durchmesser von etwa 10 nm verbindet. In Gegenwart des H1-Histons können sich wiederholende Ketten von Nukleosomen Ketten mit einem Durchmesser von 30 nm und einem viel dichteren Packungsverhältnis bilden. Das Vorhandensein von H1 im Kern des Nukleosoms führt zu einer höheren Packungseffizienz, da benachbarte Proteine reagieren, um Falt- und Schleifensequenzen auszulösen, die es ermöglichen, dass so viele Informationen in einer so kleinen Packung enthalten sind. Der genaue Packungsmechanismus der Nukleosomen ist bis heute nicht vollständig geklärt.