Co to są nukleosomy?
Nukleosomy to cząsteczki w DNA, które są odpowiedzialne za zagęszczanie i transkrypcję, a także mogą przenosić informacje dziedziczne. Każdy nukleosom ma średnicę około 10 nm i składa się z nici DNA owiniętych spiralnie wokół rdzenia z prostego białka zwanego histonem. Nukleosomy znajdują się w jądrze komórki, a po przyłączeniu do DNA tworzą jedną z siedmiu form chromatyny.
Kiedy nukleosomy przyłączają się do nici DNA jako powtarzające się podjednostki, struktura przypomina „sznur perełek”. W tej formie DNA przechodzi aktywną transkrypcję, proces, w którym DNA jest przekształcany w RNA. DNA nie jest przekształcane bezpośrednio w białka w celu uniknięcia błędów i zanieczyszczenia.
Struktura nukleosomu jest skoncentrowana wokół białka histonowego. Histon to proste białko o wysokich stężeniach aminokwasów, które są podstawowymi elementami składowymi genów. Każdy rdzeń histonowy zawiera pary każdego z czterech rodzajów białek histonowych, które tworzą octomer histonowy. Wokół oktomeru histonowego zawija 146 par zasad DNA w swojej superhelicznej formie, tworząc razem nukleosom.
Nukleosomy to „upakowanie” DNA w jądrze komórki, a struktura sygnatury decyduje o dostępności DNA. Substancje chemiczne odpowiedzialne za transkrypcję nie mogą łączyć się z chromatyną, jeśli przeszkadza w tym nukleosom, więc białka transkrypcyjne muszą najpierw całkowicie wydalić nukleosom lub przesunąć go wzdłuż cząsteczki DNA, aż chromina zostanie odsłonięta. Po transkrypcji tej części DNA na RNA, nukleosomy mogą powrócić do swojej pierwotnej lokalizacji.
Gdyby rozciągnięty w linii prostej, DNA w każdym jądrze ssaka miałby długość około dwóch metrów, ale jądro komórki ssaczej ma średnicę zaledwie 10 mikrometrów. Jest to złożone zwijanie się nukleosomów, które pozwala dopasować DNA do jądra. Wygląd „koralików na sznurku” pochodzi z DNA „łącznika”, który łączy każdy nukleosom, tworząc włókno o średnicy około 10 nm. W obecności histonu H1 powtarzające się łańcuchy nukleosomów mogą tworzyć łańcuchy o średnicy 30 nm, o znacznie gęstszym upakowaniu. Obecność H1 w rdzeniu nukleosomu powoduje wyższą wydajność upakowania, ponieważ sąsiednie białka reagują na inicjację sekwencji zwijania i zapętlania, które pozwalają na zawarcie tak dużej ilości informacji w tak małym opakowaniu. Nawet dzisiaj dokładny mechanizm upakowania zainicjowany przez nukleosomy nie jest w pełni zrozumiały.