nucleosome

EN nucleosome representerer den minste emballasjeenheten til et kromosom. Sammen med linkerproteinet og linker-DNA, hører nukleosomene til kromatinet, materialet som kromosomene er laget av. I forbindelse med antistoffer mot nukleosomer kan autoimmune sykdommer i revmatiske sirkler utvikle seg.

Hva er et nukleosom?

Nukleosomer består av DNA pakket rundt en oktamer laget av histoner. Histoner er visse basiske proteinmolekyler som utvikler en sterk binding med DNA-kjeden. Spesielt de vanlige basiske aminosyrene lysin og arginin sikrer basaliteten til histonene.

De grunnleggende proteinene kan binde seg fast med det sure DNAet og dermed danne den tettpakkede strukturen i nukleosomene. Imidlertid er nukleosomet bare den mest elementære emballasjeenheten til kromatinet og dermed kromosomet. Oppdagelsen av nukleosomene fant sted i 1973 av Donald Olins og Ada via elektronmikroskopisk fremstilling av hovne cellekjerner. Den såkalte solenoidstrukturen til DNA ble avslørt. Det er komprimering av et stort antall nukleosomer til en kromatinfiber.

Denne fiberen ser ut som en oppviklet spole. De individuelle nukleosomene er knyttet til hverandre av de såkalte linker-histonene, som er bundet til linker-DNA, og danner en organisasjonsstruktur som kalles en 30 nm fiber i kromatinet.

Anatomi og struktur

Nukleosomet består av to basiske komponenter, histonene og DNA. Histonene danner først en histonoktamer. Dette representerer et proteinkompleks med åtte histoner. De grunnleggende byggesteinene til dette komplekset er fire forskjellige histoner. Disse inkluderer proteinene H3, H4, H2A og H2B. To identiske histoner kombineres hver for å danne en dimer.

Histonoktamer på sin side består av de fire forskjellige dimerer. Et segment av DNA med 147 basepar parerer seg nå 1,65 ganger rundt det resulterende proteinkomplekset og danner en venstrehånds superhelixstruktur. Denne vridningen av DNAet forkorter lengden med en syvende fra 68 nanometer til 10 nanometer. Under fordøyelsesprosessen av histonene av enzymet DNase opprettes den såkalte nukleosomkjernepartikkelen, som består av histonoktamer og et DNA-fragment på 147 basepar.

De individuelle nukleosomkjernepartikler er koblet til hverandre av linkeren histon H1. Linkerhistonen er også koblet til linker-DNA. Histon H1 representerer på sin side et mangfold av proteinmolekyler som varierer avhengig av vev, organ og type. De påvirker imidlertid ikke strukturen til nukleosomet. Når nukleosomene er koblet ved hjelp av linker histon H1 og linker DNA, dannes den såkalte 30 nm fiber, som representerer et høyere nivå av DNA organisering.

30nm fiberen er en 30 nanometer tykk kromatinfiber i form av en sårbatteri (solenoidstruktur). Histonene er veldig konservative proteiner som knapt har endret seg i løpet av evolusjonen. Dette skyldes deres grunnleggende betydning for å sikre og pakke DNAet i alle eukaryote levende vesener. Strukturen til nukleosomene i alle eukaryote celler er den samme.

Funksjon & oppgaver

Den grunnleggende viktigheten av nukleosomene ligger i deres evne til å pakke det genetiske materialet i det minste rommet i cellekjernen og samtidig å sikre det. Selv med mindre tette kondensasjonstilstander på kromosomene, er emballasjen fremdeles veldig tett. Samtidig når enzymer imidlertid DNA i dette tilfellet.

Her kan de deretter sette i gang overføringen av den genetiske informasjonen til mRNA og syntesen av proteiner. Nukleosomene er også av stor betydning i epigenetiske prosesser. Epigenetikk handler om endringer i aktiviteten til gener i individuelle celler, noe som blant annet fører til differensiering av kroppens celler til forskjellige organer. Videre utvikles tilegnede egenskaper gjennom epigenetiske forandringer.

Imidlertid beholdes den grunnleggende genetiske strukturen til det genetiske materialet. Ulike gener kan inaktiveres ved binding til histoner eller ved metylering, og de kan reaktiveres ved mindre tett emballasje.

Du finner medisinene dine her

Sykdommer

Det er sykdommer som er relatert til nukleosomer. Dette er hovedsakelig autoimmune sykdommer der immunsystemet danner antistoffer mot kroppens egne proteiner. Blant annet kan nukleosomer også påvirkes.

I den systemiske autoimmune sykdommene lupus erythematosus (SLE), for eksempel, representerer nukleosomene antigener som blir angrepet av kroppens eget immunsystem. I utviklingen av systemisk lupus erythematosus (SLE) spiller kombinasjonen av genetiske faktorer med miljøpåvirkninger en rolle i patogenesen. Økte konsentrasjoner av sirkulerende nukleosomer finnes i serumet til pasientene. De frie nukleosomene kan indusere betennelsesreaksjoner og forårsake celledød av lymfocytter. I tillegg kan nedsatt nedbrytning av nukleosomer, for eksempel på grunn av en genetisk bestemt redusert aktivitet av deoksyribonuklease (DNase1), føre til økt konsentrasjon og dermed til økt risiko for å utvikle en autoimmun sykdom som lupus erythematosus (SLE) rettet mot nukleosomer.

Lupus erythematosus (SLE) er preget av et veldig omfattende klinisk bilde. Svært forskjellige organer kan påvirkes. Symptomer vises ofte på hud, ledd, blodkar og pleura. Et typisk sommerfuglformet erytem dannes på huden. Dette forsterkes av solstråling. I tillegg til håravfall blir også de små blodkar betent. Raynauds syndrom (hvit til blåaktig misfarging av huden) blir observert når den utsettes for kulde. Ekstensiv leddbetennelse utvikler seg også. Hvis nyrene er involvert, forverres prognosen for sykdommen på grunn av risikoen for nyresvikt.