5.6:

5.6: Nukleosom

Name: Nukleosom
Uploaded: 2020-11-23T11:47:35+00:00
Duration: 2 min 33 s
Description: DNA w ludzkiej komórce ma prawie 2 m długości i jest upakowane wewnątrz maleńkiego jądra o średnicy zaledwie kilku mikronów. Poziom zagęszczenia DNA wewnątrz jądra jest zdumiewający. Jest

JoVE Core
Molecular Biology

A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.

JoVE Core Molecular Biology

The Nucleosome

Please note that all translations are automatically generated. Click here for the English version.

Previous Video

5.5: Chromosome Replication

Next Video

5.7: The Nucleosome Core Particle

15,936 Views

•

02:33 min

•

November 23, 2020

DNA w ludzkiej komórce ma prawie 2 m długości i jest upakowane wewnątrz maleńkiego jądra o średnicy zaledwie kilku mikronów. Poziom zagęszczenia DNA wewnątrz jądra jest zdumiewający. Jest zorganizowany w kilka sekwencyjnie wyższych poziomów zagęszczenia, aby zmieścić się na tak małej przestrzeni. Najbardziej zwartą formą DNA jest chromosom, który można zobaczyć pod mikroskopem w dzielącej się komórce.

DNA jest dwukrotnie nawinięte wokół kompleksu białkowego zwanego rdzeniem histonowym, który składa się z 8 białek histonowych. Ten kompleks DNA i białka histonowego nazywany jest nukleosomem, podstawową i funkcjonalną jednostką zagęszczenia DNA. Nukleosomy mogą dalej owijać się wokół siebie w celu zagęszczenia wyższego rzędu.

Kiedy DNA jest ekstrahowane z komórek w warunkach niskiej zawartości soli i badane pod mikroskopem, przypomina koraliki na sznurku. Sznurek reprezentuje wolne DNA zwane “DNA łącznikowym”, łączące nukleosomy przypominające koraliki. Jeśli DNA zostanie wyizolowane w fizjologicznych warunkach soli (0,15 M KCl), przyjmuje formę podobną do włókna o średnicy 30 nm, która jest związana z H1, białkiem niehistonowym. Białko H1 ściśle wiąże się z oboma nukleosomem i nie pozwala na ześlizgnięcie się DNA.

Histony są wysoce konserwatywnymi białkami

Sekwencje aminokwasowe podstawowych białek histonowych są wysoce konserwatywne między daleko spokrewnionymi gatunkami. Na przykład sekwencja aminokwasowa histonu H3 między grasicą cielęcą a grochem ma tylko cztery różnice aminokwasowe.

Białka niehistonowe

Kompleks nukleosomów jest również związany niewielką ilością białek niehistonowych, które pomagają w utrzymaniu zagęszczenia i organizowaniu długich pętli chromatyny. Białka niehistonowe biorą również udział w regulacji replikacji DNA i syntezie RNA.

Transcript

Białka odgrywają kluczową rolę w określaniu fizycznej struktury chromosomu. Najliczniejsze z nich to małe, dodatnio naładowane białka zwane histonami. Ten dodatni ładunek pozwala im ściśle kojarzyć się z ujemnie naładowanym DNA.

Na pewnych etapach cyklu komórkowego DNA jest ciasno owinięty wokół określonych typów histonów, tworząc struktury zwane nukleosomami. Nukleosomy są często opisywane jako “koraliki” na “sznurku” DNA.

Nukleosom składa się z kilku kluczowych elementów. Pierwszym z nich jest oktamer białek histonowych, po dwie cząsteczki H2A, H2B, H3 i H4.

Następnie nukleosom ma również DNA o długości 145 -147 pz owinięte wokół oktamera białkowego prawie dwa razy.

Razem oktamer histonowy i owinięte wokół niego DNA są znane jako cząstka rdzenia nukleosomu.

Każdy z histonów w cząstce rdzenia nukleosmu ma mały, dodatnio naładowany ogon składający się z 11-27 aminokwasów.

Ogony wystają z cząstki rdzenia nukleosomu i pomagają w utrzymaniu związku ujemnie naładowanego DNA i histonów. Co więcej, ogony histonowe mogą wchodzić w interakcje z ogonami sąsiednich cząstek rdzeniowych, co ułatwia pakowanie DNA.

Piąty typ histonu, H1, odgrywa kluczową rolę w strukturze nukleosomów, chociaż nie jest częścią cząstki rdzenia nukleosomu. H1 wiąże się z DNA w miejscu, w którym się łączy, a następnie opuszcza oktamer, działając jak zacisk i utrzymując DNA na miejscu.

Wreszcie, nukleosom obejmuje również odcinek DNA łącznika przylegający do cząstki rdzenia nukleosomu. DNA łącznikowe, które oddziela każdą cząstkę rdzenia, może mieć różną długość, od około 30 do 40 par zasad, między typami komórek.

Podczas gdy terminy nukleosom i cząstka rdzenia nukleosomu są często używane zamiennie, nukleosom w rzeczywistości odnosi się do cząstki rdzenia nukleosomu i sąsiedniego DNA łącznika.

W sumie nukleosomy są w stanie zredukować długą cząsteczkę DNA do nici chromatyny, która ma około jednej trzeciej swojej pierwotnej długości.