Nukleosomy to kompleks DNA-histon, w którym nić DNA jest owinięta wokół rdzenia histonu. Rdzeń histonowy to oktamer zawierający dwie kopie białek histonowych H2A, H2B, H3 i H4.

Paradoks

Nukleosomy, paradoksalnie, pełnią jednocześnie dwie przeciwstawne funkcje. Z jednej strony ich główną odpowiedzialnością jest ochrona delikatnych nici DNA przed uszkodzeniem fizycznym i pomoc w osiągnięciu wyższego współczynnika zagęszczenia. Z drugiej strony muszą umożliwiać enzymom polimerazy dostęp do DNA związanego z histonami w celu replikacji i transkrypcji. Mechanizm, za pomocą którego nukleosomy rozwiązują te dwa problemy, polega na częściowym rozwijaniu DNA z nukleosomów lub modyfikacjach białek histonowych.

Struktura rdzenia

Białka rdzenia histonowego mają wspólny strukturalnie konserwatywny motyw zwany “fałdem histonowym” i mają ruchomy, wydłużony obszar ogona. Fałd histonowy składa się z alfa-helis i pętli. Podczas dimeryzacji histonów pętle dwóch białek histonowych wyrównują się ze sobą, tworząc dimer histonu.

Każdy histon wiąże się z trzema kolejnymi mniejszymi rowkami DNA. Alfa-helisa i N-końcowy ogon każdego białka histonowego odgrywają kluczową rolę w wiązaniu się z DNA. W związku z tym wszelkie modyfikacje chemiczne ogona histonu mogą modyfikować montaż i funkcję chromatyny. Niektóre z najczęstszych modyfikacji histonów obejmują acetylację, metylację i fosforylację.

Warianty histonów

Białka histonowe mają różne izoformy lub warianty, takie jak H2A.1, H2A.2, H2A. X, H3.3 lub CENP-A. Warianty te różnią się sekwencjami aminokwasów i pełnią różne funkcje. Nukleosomy z wariantami histonów są znacznie bardziej mobilne niż zwykłe nukleosomy. Na przykład włączenie H2A. Pokazano, że Z do nukleosomu aktywuje transkrypcję.