5.9: Opakowanie chromatyny

Każda ludzka komórka somatyczna zawiera 6 miliardów par zasad DNA. Każda para zasad ma długość 0,34 nm, co oznacza, że każda komórka diploidalna zawiera oszałamiające 2 metry DNA. W jaki sposób tak długa nić DNA jest upakowana w jądrze o średnicy zaledwie 10 – 20 mikronów?

Chromatyna

W połączeniu ze specjalistycznym białkiem wiążącym DNA zwanym histonami, podwójna helisa DNA tworzy zwarty kompleks białkowy DNA: zwany chromatyną. Sama chromatyna jest dalej zagęszczana w struktury wyższego rzędu. Najwyższy poziom zagęszczenia osiąga się podczas metafazy cyklu komórkowego, w której chromatyna kondensuje się, tworząc chromatydy chromosomu.

Nukleosomy

Nukleosomy są podstawową funkcjonalną i powtarzającą się jednostką chromatyny. Nukleosom składa się z 8 białek histonowych owiniętych wokół 147 par zasad DNA. Pod mikroskopią elektronową chromatyna wydaje się strukturą przypominającą koraliki na sznurku ze względu na obecność nukleosomów na całej jej długości. To opakowanie skraca długość włókien siedmiokrotnie.

Model elektromagnesu

Nukleosomy są dalej zwijane we włókna o długości 30 nm, nazywane tak ze względu na ich średnicę około 30 nm. Takie zagęszczenie wyjaśnia powszechnie akceptowana hipoteza – model solenoidu. Elektromagnes odnosi się do struktury drutu zwiniętego na osi centralnej. Model ten sugeruje, że nukleosomy są ułożone w lewoskrętną konformację spiralną z sześcioma lub więcej nukleosomami na obrót. Jedno z nierdzeniowych białek histonowych, H1, odgrywa istotną rolę w zagęszczaniu nukleosomów; W przypadku jego braku włókno chromatyny zamienia się w nieregularne grudki nukleosomów.

Pakowanie chromatyny jest aktywnym obszarem badań. Nowe, pojawiające się dane pozwoliły naukowcom spojrzeć na chromatynę i nukleosomy nie jako ściśle zdefiniowane struktury, ale raczej jako kontinuum różnych wzajemnie przekształcalnych konformacji na wszystkich etapach pakowania chromatyny.