Cosa sono i nucleosomi?
I nucleosomi sono le particelle nel DNA che sono responsabili della compattazione e della trascrizione e possono anche trasportare informazioni ereditarie. Ogni nucleosoma ha un diametro di circa 10 nm ed è costituito da filamenti di DNA avvolti a spirale attorno a un nucleo di proteine semplici chiamate istone. I nucleosomi si trovano nel nucleo di una cellula e, quando attaccati al DNA, formano una delle sette forme di cromatina.
Quando i nucleosomi si attaccano a filamenti di DNA come subunità ripetute, la struttura assomiglia a una "stringa di perline". Mentre in questa forma, il DNA sta subendo una trascrizione attiva, il processo attraverso il quale il DNA viene convertito in RNA. Il DNA non viene convertito direttamente in proteine per evitare errori e contaminazioni.
La struttura del nucleosoma è centrata attorno alla proteina dell'istone. L'istone è una proteina semplice con alte concentrazioni di aminoacidi, che sono i mattoni di base dei geni. Ogni nucleo di istone contiene coppie di ciascuno dei quattro tipi di proteine dell'istone, che costituisce l'ottone dell'istone. Intorno all'ottone dell'istone avvolgono 146 coppie di basi di DNA nella sua forma superhelical, formando insieme il nucleosoma.
I nucleosomi sono il "pacchetto" del DNA nel nucleo di una cellula e la struttura della firma è ciò che determina l'accessibilità del DNA. I prodotti chimici responsabili della trascrizione non possono connettersi alla cromatina se un nucleosoma è in mezzo, quindi le proteine di trascrizione devono prima espellere completamente il nucleosoma o farlo scorrere lungo la molecola di DNA fino a quando la cromatina non viene esposta. Una volta che quella porzione di DNA è trascritta in RNA, i nucleosomi possono tornare alla loro posizione originale.
Se esteso su una linea retta, il DNA di ciascun nucleo di mammifero misurerebbe circa due metri di lunghezza, ma il nucleo di una cellula di mammifero ha un diametro di soli 10 micrometri. È la complessa azione pieghevole dei nucleosomi che consente al DNA di adattarsi al nucleo. L'aspetto "perline su una stringa" deriva dal DNA "linker" che collega ciascun nucleosoma per formare una fibra di circa 10 nm di diametro. In presenza dell'istone H1, la ripetizione di catene di nucleosomi può formare catene di 30 nm di diametro, con un rapporto di impaccamento molto più denso. La presenza di H1 nel nucleo del nucleosoma determina una maggiore efficienza di impaccamento, poiché le proteine vicine reagiscono per avviare sequenze di piegatura e loop che consentono di contenere così tante informazioni in un pacchetto così piccolo. Ancora oggi, l'esatto meccanismo di impacchettamento iniziato dai nucleosomi non è completamente compreso.