Wat zijn nucleosomen?
Nucleosomen zijn de deeltjes in het DNA die verantwoordelijk zijn voor verdichting en transcriptie en kunnen ook erfelijke informatie bevatten. Elk nucleosoom heeft een diameter van ongeveer 10 nm en bestaat uit DNA-strengen die spiraalvormig zijn gewikkeld rond een kern van eenvoudig eiwit, histon genaamd. Nucleosomen bevinden zich in de kern van een cel en vormen, wanneer ze aan DNA zijn gehecht, een van de zeven vormen van chromatine.
Wanneer nucleosomen zich hechten aan strengen van DNA als herhalende subeenheden, lijkt de structuur op een "reeks kralen". Terwijl in deze vorm DNA een actieve transcriptie ondergaat, het proces waardoor DNA wordt omgezet in RNA. DNA wordt niet direct omgezet in eiwitten om fouten en besmetting te voorkomen.
De structuur van het nucleosoom is gecentreerd rond het histone-eiwit. Histone is een eenvoudig eiwit met hoge concentraties aminozuren, de basisbouwstenen van genen. Elke histonkern bevat paren van elk van de vier typen histone-eiwitten, die het histone-octomeer vormen. Rond het histone-octomeer wikkelt 146 basenparen DNA in zijn superhelicale vorm, die samen het nucleosoom vormen.
Nucleosomen zijn de 'verpakking' van het DNA in de kern van een cel en de kenmerkende structuur bepaalt de toegankelijkheid van het DNA. Chemische stoffen die verantwoordelijk zijn voor transcriptie kunnen geen verbinding maken met het chromatine als een nucleosoom in de weg staat, dus moeten de transcriptie-eiwitten eerst het nucleosoom volledig verdrijven of langs het DNA-molecuul schuiven totdat het chromatine wordt blootgesteld. Zodra dat gedeelte van DNA is getranscribeerd in RNA, mogen de nucleosomen terugkeren naar hun oorspronkelijke locatie.
Indien uitgestrekt in een rechte lijn, zou het DNA in elke zoogdierkern ongeveer twee meter lang zijn, maar de kern van een zoogdiercel heeft een diameter van slechts 10 micrometer. Het is de complexe vouwwerking van de nucleosomen waardoor het DNA in de kern past. Het uiterlijk van "kralen aan een touwtje" komt van "linker" DNA dat elk nucleosoom verbindt om een vezel te vormen met een diameter van ongeveer 10 nm. In aanwezigheid van het H1-histon kunnen zich herhalende ketens van nucleosomen ketens vormen met een diameter van 30 nm, met een veel dichtere pakkingsverhouding. De aanwezigheid van H1 in de kern van het nucleosoom resulteert in een hogere pakkingefficiëntie, omdat naburige eiwitten reageren om vouw- en lussequenties te initiëren waardoor zoveel informatie in zo'n klein pakket kan worden opgenomen. Zelfs vandaag wordt het exacte inpakmechanisme geïnitieerd door nucleosomen niet volledig begrepen.