Back to chapter

5.9:

Kromatin Paketleme

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
Chromatin Packaging

Languages

Share

Her insan diploid hücresi, sadece birkaç mikron çapında küçük bir çekirdeğin içine sıkıştırılmış, yaklaşık iki metre DNA içerir. Bu nedenle, DNA’nın çekirdeğin içindeki düzeni ve sarmalları, son derece organizedir ve sıkı bir şekilde regüle edilir. İlk olarak, kromozomal DNA, histon proteinleri ile birleşerek kromatin adı verilen bir yapı oluşturulur.Kromatinin temel yapısal ve fonksiyonel birimine nükleozom denir. DNA’nın nükleozomlar şeklinde düzenlenmesi, DNA uzunluğunu yedi kat kısaltır. Sonra, H1 adı verilen çekirdek dışı histon proteini, her bir nükleozoma bağlanır.H1 histon, nükleozomdan çıkarken DNA yolunu değiştirerek kompleksin daha da sıkılaştırılmasına yardımcı olur. Bu nükleozomlar daha sonra üst üste yığılır ve 30 nanometre fiber olarak bilinen, daha kısa ve kalın, 30 nanometre çapında bir fiber oluşturur. Nükleozomların 30 nanometre fiberi olarak şekillenmesi, yaygın olarak kabul gören solenoid modeli ile açıklanmaktadır.Model, nükleozomların, tur başına altı veya daha fazla nükleozomun olduğu, bir sol-elli, sarmal yapıda dizildiğini ileri sürer. Bu, DNA uzunluğunu 50 kat daha kısaltır. Aktif olarak yazılmayan veya çoğaltılmayan tüm kromatin bölgeleri, 30 nanometre fiber formundadır.Öte yandan, aktif olarak erişilen kromatin bölgeleri, uzun bir zincirdeki boncuklar formundadır. 30 nanometre fiberler daha da sarılarak, yaklaşık 300 nanometre uzunluğunda halkalar oluşturulur. Bu fiberler de 250 nanometre genişliğinde sarımlar oluşturacak şekilde sıkıştırılır.Daha sonra, hücre döngüsünün metafazı sırasında, kromatin fiberleri, kromozom adı verilen yüksek oranda yoğunlaştırılmış yapıları oluşturur. DNA’nın kromozom içinde toplam sıkıştırma oranı yaklaşık 1/10.000’dir. Hücre bölündüğünde, kromozom sarımları tekrar çözülür.

5.9:

Kromatin Paketleme

Her bir insan somatik hücresi 6 milyar baz çift DNA içerir. Her bir baz çifti 0,34 nm uzunluğundadır, bu da her diploid hücrenin şaşırtıcı bir şekilde 2 metrelik DNA içerdiği anlamına gelir. Çapı sadece 10-20 mikron olan bir çekirdeğin içine bu kadar uzun bir DNA zinciri nasıl yerleştirilir? 

Kromatin

Histonlar adı verilen özelleşmiş DNA bağlayıcı protein ile kombinasyon halinde, DNA çift sarmalı, kromatin adı verilen kompakt bir DNA: protein kompleksi oluşturur. Kromatinin kendisi daha yüksek dereceli yapılara sıkıştırılır. En yüksek sıkıştırma seviyesi, kromatinin bir kromozomun kromatitlerini oluşturmak için yoğunlaştığı hücre döngüsünün metafazı sırasında elde edilir.

Nükleozomlar

Nükleozomlar, kromatinin temel işlevsel ve tekrar eden birimidir. Bir nükleozom, etrafına 147 baz DNA çifti tarafından sarılmış 8 histon proteininden oluşur. Elektron mikroskobu altında, kromatin, uzunluğu boyunca nükleozomların varlığından dolayı bir dizi üzerindeki boncuklara benzeyen bir yapı olarak görünür. Bu ambalaj, elyaf uzunluğunu yedi kat kısaltır.

Selenoid modeli

Nükleozomlar, yaklaşık 30 nm'lik çapları nedeniyle 30 nm liflere daha fazla sarmalanır. Böyle bir sıkıştırma, yaygın olarak kabul edilen bir hipotezle açıklanmaktadır – solenoid model. Bir solenoid, merkezi bir eksende sarılmış bir telin yapısını ifade eder. Bu model nükleozomların, sıra başına altı veya daha fazla nükleozomla solak bir helisel konformasyonda düzenlendiğini göstermektedir. Çekirdek olmayan histon proteinlerinden biri olan H1, nükleozomların sıkıştırılmasında önemli bir rol oynar; yokluğunda, kromatin lifi düzensiz nükleozom kümelerine dönüşür.

Kromatin ambalajı aktif bir araştırma alanıdır. Yeni ortaya çıkan veriler, bilim adamlarının kromatin ve nükleozomları yüksek tanımlı yapılar olarak değil, tüm kromatin paketleme aşamalarında çeşitli dönüştürülebilir konformasyonların bir sürekliliği olarak görmelerini sağlamıştır.

Suggested Reading

  1. Luger, Karolin, Mekonnen L. Dechassa, and David J. Tremethick. "New insights into nucleosome and chromatin structure: an ordered state or a disordered affair?." Nature reviews Molecular cell biology 13, no. 7 (2012): 436-447.
  2. Molecular Cell Biology, Lodish, 8th edition, Pages 328-329
  3. Annunziato, A. "DNA packaging: nucleosomes and chromatin." Nature Education 1, no. 1 (2008): 26.