nukleosom

nukleosom predstavlja najmanju ambalažnu jedinicu kromosoma i nukleozoma, zajedno s proteinom koji povezuje i koji ima vezujući DNK, pripadaju kromatinu, materijalu od kojeg su napravljeni kromosomi. U vezi s antitijelima protiv nukleozoma mogu se razviti autoimune bolesti reumatskog kruga.

Što je nukleosom?

Nukleozomi se sastoje od DNA omotane oktamerom napravljenim od histona. Histoni su određene osnovne molekule proteina koje razvijaju snažnu vezu s DNK lancem. Osobito osnovne kemijske kiseline lizin i arginin često osiguravaju osnovnost histona.

Osnovni proteini mogu se čvrsto vezati s kiselom DNK i tako tvore čvrsto zbijenu strukturu nukleosoma. Nukleozom je, međutim, samo najosnovnija jedinica za pakiranje kromatina, a time i kromosom. Otkrivanje nukleozoma dogodilo se 1973. godine Donaldom Olinsom i Adom putem elektronskog mikroskopskog prikaza jezgra natečenih stanica. Otkrivena je takozvana solenoidna struktura DNK. To je kompresija velikog broja nukleosoma u kromatinsko vlakno.

Ovo vlakno izgleda poput zavojnice zavojnice. Pojedini nukleozomi povezani su jedan s drugim takozvanim veznim histonima, koji su vezani na DNA veznika i tvore organizacijsku strukturu nazvanu 30 nm vlakna u kromatinu.

Anatomija i struktura

Nukleosom se sastoji od dvije osnovne komponente, histona i DNK. Histoni u početku tvore histonski oktamer. Ovo predstavlja proteinski kompleks od osam histona, a osnovni sastavni dijelovi ovog kompleksa su četiri različita histona. Oni uključuju proteine ​​H3, H4, H2A i H2B. Dva identična histona se kombiniraju i tvore dimer.

Histonski oktamer zauzvrat se sastoji od četiri različita dimera. Segment DNA sa 147 parova baza sada se omotava 1,65 puta oko rezultirajućeg proteinskog kompleksa i tvori lijevu strukturu superheliksa. Ovo uvrtanje DNK skraćuje mu duljinu za sedam sa 68 nanometara na 10 nanometara. Tijekom procesa digestije histona pomoću enzima DNaza stvara se takozvana nukleosomska čestica jezgre koja se sastoji od oktamera histona i fragmenta DNK od 147 baznih parova.

Pojedine čestice jezgre nukleosoma međusobno su povezane vezom histonom H1. Histonski veznik je također povezan sa DNA vezom. Histon H1 zauzvrat predstavlja veliki broj molekula proteina koji se razlikuju ovisno o tkivu, organu i vrsti. Međutim, oni ne utječu na strukturu nukleosoma. Kada se nukleozomi povežu pomoću veznog histona H1 i vezujuće DNK, formira se takozvano vlakno od 30 nm, što predstavlja višu razinu organizacije DNA.

Vlakno od 30 nm je kromatinsko vlakno debljine 30 nanomera u obliku rane zavojnice (solenoidna struktura). Histoni su vrlo konzervativni proteini koji se jedva mijenjaju tijekom evolucije. To je zbog njihovog temeljnog značaja za osiguranje i pakiranje DNK kod svih eukariotskih živih bića. Struktura nukleosoma u svim eukariotskim stanicama je ista.

Funkcija i zadaci

Temeljna važnost nukleozoma leži u njihovoj sposobnosti da pakiraju genetski materijal u najmanji prostor u staničnoj jezgri i istovremeno osiguraju. Čak i s manje gustim stanjima kondenzacije kromosoma, ambalaža je i dalje vrlo tijesna. Istovremeno, u ovom slučaju enzimi dopiru do DNK.

Ovdje mogu započeti prijenos genetskih informacija u mRNA i sintezu proteina. Nukleozomi su također od velike važnosti u epigenetskim procesima. Epigenetika govori o promjenama u aktivnosti gena u pojedinim stanicama koje između ostalog dovode do diferencijacije tjelesnih stanica u različite organe. Nadalje, stečene karakteristike razvijaju se kroz epigenetske promjene.

Međutim, zadržava se osnovna genetska struktura genetskog materijala. Međutim, razni geni mogu se inaktivirati vezanjem na histone ili metilacijom, a mogu se ponovno aktivirati manje tijesnim pakiranjem.

Ovdje možete pronaći svoje lijekove

bolesti

Postoje bolesti koje su povezane s nukleosomima. To su uglavnom autoimune bolesti kod kojih imunološki sustav stvara antitijela protiv vlastitih proteina u tijelu. Između ostalog, mogu utjecati i nukleozomi.

Kod sistemske autoimune bolesti lupus eritematozus (SLE), nukleozomi predstavljaju antigene koje napada imunološki sustav tijela. U razvoju sistemskog eritematoznog lupusa (SLE) kombinacija genetskih čimbenika s utjecajem okoliša igra ulogu u patogenezi. Povišene koncentracije cirkulirajućih nukleosoma nalaze se u serumu bolesnika. Slobodni nukleosomi mogu izazvati upalne reakcije i uzrokovati staničnu smrt limfocita. Pored toga, oštećenje raspada nukleozoma, na primjer zbog genetski utvrđene smanjene aktivnosti deoksiribonukleaze (DNase1), može dovesti do njegove povećane koncentracije, a time i do povećanog rizika od razvoja autoimune bolesti poput lupus eritematozusa (SLE) usmjerenog protiv nukleozoma.

Lupus eritematozus (SLE) karakterizira vrlo opsežna klinička slika. Mogu utjecati vrlo različiti organi. Simptomi se najčešće pojavljuju na koži, zglobovima, krvnim žilama i pleuri. Na koži se formira tipičan eritem u obliku leptira. To se pojačava sunčevim zračenjem. Osim gubitka kose, male krvne žile također se upaljuju. Raynaudov sindrom (bijelo do plavkasto obezbojenje kože) primjećuje se kad je izložen hladnoći. Također se razvija i opsežna upala zglobova. Ako su bubrezi uključeni, prognoza za bolest pogoršava se zbog rizika od zatajenja bubrega.