Nucleosome chức năng, thành phần và cấu trúc



các nucleosome nó là đơn vị cơ bản của bao bì DNA ở sinh vật nhân chuẩn. Do đó, đây là yếu tố nén chromatin nhỏ nhất.

Các nucleosome được xây dựng như một octamer của các protein được gọi là histones, hoặc cấu trúc hình trống trong đó khoảng 140 nt DNA được xử lý, tạo ra gần như hai lượt hoàn chỉnh.

Ngoài ra, người ta coi rằng thêm 40-80 nt DNA là một phần của nucleosome và đó là phần DNA cho phép liên tục vật lý giữa một nucleosome và một cấu trúc khác trong cấu trúc chromatin phức tạp hơn (chẳng hạn như sợi nhiễm sắc 30nm).

Mã histone là một trong những yếu tố kiểm soát biểu sinh đầu tiên được hiểu rõ nhất về mặt phân tử.

Chỉ số

  • 1 chức năng
  • 2 Thành phần và cấu trúc
  • 3 Nén cratin
  • 4 Mã của histones và biểu hiện gen
  • 5 Euchromatin so với heterochromatin
  • 6 chức năng khác
  • 7 tài liệu tham khảo

Chức năng

Nucleosome cho phép:

  • Việc đóng gói DNA để nhường chỗ cho nó trong không gian hạn chế của hạt nhân.
  • Xác định phân vùng giữa chất nhiễm sắc được biểu thị (euchromatin) và chất nhiễm sắc im lặng (heterochromatin).
  • Tổ chức tất cả các chất nhiễm sắc cả không gian và chức năng trong nhân.
  • Chúng đại diện cho chất nền của các biến đổi cộng hóa trị xác định biểu thức và mức độ biểu hiện của các gen mã hóa protein thông qua cái gọi là mã histone.

Thành phần và cấu trúc

Theo nghĩa cơ bản nhất của nó, các nhiễm sắc thể bao gồm DNA và protein. DNA hầu như có thể là bất kỳ DNA dải kép nào có trong nhân của tế bào nhân chuẩn, trong khi protein nucleosome thuộc về bộ protein gọi là histones..

Histones là protein có kích thước nhỏ và có nhiều dư lượng axit amin cơ bản; điều này cho phép chống lại điện tích âm cao của DNA và thiết lập sự tương tác vật lý hiệu quả giữa hai phân tử mà không đạt đến độ cứng của liên kết hóa học cộng hóa trị.

Các histones tạo thành một octamer như một cái trống với hai bản sao hoặc monome của mỗi histones H2A, H2B, H3 và H4. DNA cung cấp gần như hai lượt hoàn chỉnh ở hai bên của octamer và sau đó tiếp tục với một phần của trình liên kết DNA liên kết với histone H1, để quay lại cung cấp hai lượt đầy đủ trong một octamer histone khác.

Bộ octamer, DNA liên kết và trình liên kết DNA tương ứng của nó, là một nucleosome.

Nén của chất nhiễm sắc

DNA bộ gen được tạo thành từ các phân tử cực dài (hơn một mét trong trường hợp của con người, xem xét tất cả các nhiễm sắc thể của nó), phải được nén và tổ chức trong một hạt nhân cực kỳ nhỏ.

Bước đầu tiên của quá trình nén này được thực hiện thông qua sự hình thành các nhiễm sắc thể. Chỉ với bước này, DNA được nén khoảng 75 lần.

Điều này dẫn đến một sợi tuyến tính từ đó mức độ nén cratin tiếp theo được xây dựng: sợi 30nm, vòng lặp và vòng lặp.

Khi một tế bào phân chia, do nguyên phân hoặc do phân bào, mức độ nén cuối cùng là nhiễm sắc thể nguyên phân hoặc phân bào, tương ứng.

Mã histone và biểu hiện gen

Thực tế là các octamer histone và DNA tương tác giải thích tĩnh điện một phần trong mối liên hệ hiệu quả của chúng, mà không làm mất tính lưu động cần thiết để tạo ra các yếu tố động lực học của các phần tử động lực của sự nén và phân tách của chất nhiễm sắc.

Nhưng có một yếu tố tương tác thậm chí còn đáng ngạc nhiên hơn: các đầu N của các histones được phơi ra bên ngoài phần bên trong của octamer, nhỏ gọn hơn và trơ hơn.

Những thái cực này không chỉ tương tác vật lý với DNA, mà còn trải qua một loạt các sửa đổi cộng hóa trị mà mức độ nén của chất nhiễm sắc và biểu hiện của DNA liên quan sẽ phụ thuộc vào.

Tập hợp các sửa đổi cộng hóa trị, về loại và số, trong số những thứ khác, được gọi chung là mã histone. Những sửa đổi này bao gồm phosphoryl hóa, methyl hóa, acetyl hóa, phổ biến hóa và sumoylation của dư lượng arginine và lysine tại N termini của histones.

Mỗi thay đổi, kết hợp với các chất khác trong cùng phân tử hoặc dư lượng của các histone khác, đặc biệt là histone H3, sẽ xác định biểu hiện hay không của DNA liên quan, cũng như mức độ nén của chất nhiễm sắc.

Như một quy luật chung, người ta đã thấy, ví dụ, các histone hypermethylated và hypoacetylated xác định rằng DNA liên quan không được biểu hiện và nhiễm sắc thể này hiện diện ở trạng thái nhỏ gọn hơn (không đồng nhất, và do đó, không hoạt động).

Ngược lại, DNA euchromatic (nhỏ gọn hơn và hoạt động di truyền) có liên quan đến một nhiễm sắc thể có histone bị hyperacetylated và hypomethylated.

Echromatin so với heterochromatin

Chúng ta đã thấy rằng trạng thái biến đổi cộng hóa trị của histones có thể xác định mức độ biểu hiện và độ nén của chất nhiễm sắc cục bộ. Ở cấp độ toàn cầu, sự nén của chất nhiễm sắc cũng đang được điều chỉnh bởi sự biến đổi cộng hóa trị của histone trong các nhiễm sắc thể.

Ví dụ, người ta đã chứng minh rằng heterochromatin cấu thành (không bao giờ được biểu hiện và được đóng gói dày đặc) có xu hướng nằm liền kề với tấm hạt nhân, để lại lỗ chân lông hạt nhân.

Mặt khác, euchromatin cấu thành (luôn luôn được biểu hiện, bao gồm các gen bảo trì tế bào và nằm trong các vùng nhiễm sắc thể lỏng lẻo), do đó, trong các vòng lớn phơi bày DNA được phiên mã sang máy phiên mã.

Các khu vực khác của DNA bộ gen dao động giữa hai trạng thái này tùy thuộc vào thời gian phát triển của sinh vật, điều kiện tăng trưởng, nhận dạng tế bào, v.v..

Các chức năng khác

Để tuân thủ kế hoạch phát triển, biểu hiện và duy trì tế bào của nó, bộ gen của sinh vật nhân chuẩn phải điều chỉnh một cách tinh vi khi nào và làm thế nào các tiềm năng di truyền của chúng nên được biểu hiện.

Bắt đầu từ thông tin được lưu trữ trong gen của chúng, chúng nằm trong nhân ở các vùng cụ thể xác định trạng thái phiên mã của chúng.

Do đó, chúng ta có thể nói rằng một vai trò cơ bản khác của các nhiễm sắc thể, thông qua những thay đổi của nhiễm sắc thể giúp xác định, là tổ chức hoặc kiến ​​trúc của hạt nhân lưu trữ chúng..

Kiến trúc này được kế thừa và được bảo tồn phát sinh nhờ vào sự tồn tại của các yếu tố mô đun này của bao bì thông tin.

Tài liệu tham khảo

  1. Alberts, B., Johnson, A.D., Lewis, J., Morgan, D., Raff, M., Roberts, K., Walter, P. (2014) Sinh học phân tử của tế bào (6thứ Phiên bản). W. W. Norton & Company, New York, NY, Hoa Kỳ.
  2. Brooker, R. J. (2017). Di truyền học: Phân tích và nguyên tắc. Giáo dục đại học McGraw-Hill, New York, NY, Hoa Kỳ.
  3. Cosgrove, M. S., Boeke, J. D., Wolberger, C. (2004). Di động nucleosome quy định và mã histone. Cấu trúc tự nhiên & sinh học phân tử, 11: 1037-43.
  4. Goodenough, U. W. (1984) Di truyền học. Công ty TNHH W. B. Saunders, Pkil <, PA, Hoa Kỳ.
  5. Griffiths, A.J.F., Wessler, R., Carroll, S.B., Doebley, J. (2015). Giới thiệu về phân tích di truyền (11thứ chủ biên.) New York: W. H. Freeman, New York, NY, Hoa Kỳ.