nukleosomen

EN nukleosomen representerar den minsta förpackningsenheten för en kromosom. Tillsammans med linkerproteinet och linker-DNA tillhör nukleosomerna kromatin, materialet från vilket kromosomerna är tillverkade. I samband med antikroppar mot nukleosomer kan autoimmuna sjukdomar i den reumatiska kretsen utvecklas.

Vad är en nukleosom?

Nukleosomer består av DNA lindat runt en oktamer av histoner. Histoner är vissa grundläggande proteinmolekyler som utvecklar en stark bindning med DNA-kedjan. De vanliga basiska aminosyrorna lysin och arginin säkerställer i grund och botten histonema.

De basiska proteinerna kan binda fast med det sura DNA och därmed bilda den tätt packade strukturen i nukleosomerna. Emellertid är nukleosomen bara den mest elementära förpackningsenheten för kromatinet och därmed kromosomen. Upptäckten av nukleosomerna ägde rum 1973 av Donald Olins och Ada genom elektronmikroskopisk framställning av svullna cellkärnor. Den så kallade solenoidstrukturen av DNA avslöjades. Det är kompressionen av ett stort antal nukleosomer till en kromatinfiber.

Denna fiber ser ut som en upprullad spiral. De enskilda nukleosomerna är kopplade till varandra av de så kallade linkerhistonerna, som är bundna till linker-DNA, och bildar en organisationsstruktur som kallas en 30 nm fiber i kromatinet.

Anatomi & struktur

Nukleosomen består av två grundläggande komponenter, histoner och DNA. Histonerna bildar initialt en histonoktamer. Detta representerar ett proteinkomplex med åtta histoner. De grundläggande byggstenarna i detta komplex är fyra olika histoner. Dessa inkluderar proteinerna H3, H4, H2A och H2B. Två identiska histoner kombineras vardera för att bilda en dimer.

Histonoktamer består i sin tur av de fyra olika dimererna. Ett segment av DNA med 147 baspar lindas nu 1,65 gånger runt det resulterande proteinkomplexet och bildar en vänsterhänt superhelixstruktur. Denna vridning av DNA förkortar dess längd med en sjunde från 68 nanometer till 10 nanometer. Under nedbrytningsprocessen av histonerna med enzymet DNas skapas den så kallade nukleosomkärnpartikeln, som består av histonoktamer och ett DNA-fragment av 147 baspar.

De enskilda nukleosomkärnpartiklarna är anslutna till varandra av linkern histon H1. Länkhistoronen är också länkad till länk-DNA: t. Histon H1 representerar i sin tur ett stort antal proteinmolekyler som varierar beroende på vävnad, organ och typ. De påverkar emellertid inte nukleosomens struktur. När nukleosomerna är förbundna med hjälp av linker-histon H1 och linker-DNA bildas den så kallade 30nm-fibern, som representerar en högre nivå av DNA-organisation.

30nm-fibern är en 30 nanometer tjock kromatinfiber i form av en sårspole (solenoidstruktur). Histonerna är mycket konservativa proteiner som knappast har förändrats under utvecklingen. Detta beror på deras grundläggande betydelse för att säkerställa och förpacka DNA: n i alla eukaryota levande saker. Strukturen för nukleosomerna i alla eukaryota celler är densamma.

Funktion & uppgifter

Den grundläggande betydelsen av nukleosomerna ligger i deras förmåga att paketera det genetiska materialet i det minsta utrymmet i cellkärnan och samtidigt att säkra det. Även med mindre täta kondensationstillstånd för kromosomerna är förpackningen fortfarande mycket tät. Samtidigt når emellertid enzymer DNA i detta fall.

Här kan de sedan initiera överföringen av den genetiska informationen till mRNA och syntesen av proteiner. Nukleosomerna är också av stor betydelse i epigenetiska processer. Epigenetik handlar om förändringar i aktiviteten hos gener i enskilda celler, vilket bland annat leder till differentiering av kroppsceller i olika organ. Dessutom utvecklas förvärvade egenskaper genom epigenetiska förändringar.

Emellertid bibehålls det genetiska materialets grundläggande genetiska struktur. Olika gener kan inaktiveras genom bindning till histoner eller genom metylering, och de kan återaktiveras genom mindre tät förpackning.

Du hittar din medicin här

sjukdomar

Det finns sjukdomar som är relaterade till nukleosomer. Dessa är främst autoimmuna sjukdomar där immunsystemet bildar antikroppar mot kroppens egna proteiner. Bland annat kan nukleosomer också påverkas.

I den systemiska autoimmuna sjukdomen lupus erythematosus (SLE) representerar nukleosomerna antigener som attackeras av kroppens eget immunsystem. I utvecklingen av systemisk lupus erythematosus (SLE) spelar kombinationen av genetiska faktorer med miljöpåverkan en roll i patogenesen. Ökade koncentrationer av cirkulerande nukleosomer finns i serumet hos patienterna. De fria nukleosomerna kan inducera inflammatoriska reaktioner och orsaka celldöd för lymfocyter. Dessutom kan nedsatt nedbrytning av nukleosomer, till exempel på grund av en genetiskt bestämd minskad aktivitet av deoxyribonukleas (DNase1), leda till dess ökade koncentration och därmed till en ökad risk för att utveckla en autoimmun sjukdom såsom lupus erythematosus (SLE) riktad mot nukleosomer.

Lupus erythematosus (SLE) kännetecknas av en mycket omfattande klinisk bild. Mycket olika organ kan påverkas. Ofta förekommer symtom på hud, leder, blodkärl och pleura. Ett typiskt fjärilsformat erytem bildas på huden. Detta förstärks av solstrålning. Förutom håravfall blir de små blodkärlen också inflammerade. Raynauds syndrom (vit till blåaktig missfärgning av huden) observeras när den utsätts för kyla. Omfattande ledinflammation utvecklas också. Om njurarna är inblandade, förvärras prognosen för sjukdomen på grund av risken för njursvikt.