Нуклеосома

А Нуклеосома являє собою найменшу пакувальну одиницю хромосоми. Разом з білком лінкера та лінкерною ДНК нуклеосоми належать до хроматину, матеріалу, з якого виготовлені хромосоми. У зв’язку з антитілами проти нуклеосом можуть розвиватися аутоімунні захворювання ревматичного кола.

Що таке нуклеосома?

Нуклеосоми складаються з ДНК, обмотаної навколо октамера гістонів. Гістони - це певні основні молекули білка, які розвивають міцну зв’язок з ланцюгом ДНК. Загальні основні амінокислоти, зокрема, лізин та аргінін, забезпечують основи гістонів.

Основні білки можуть міцно зв'язуватися з кислою ДНК і таким чином утворювати щільно упаковану структуру нуклеосом. Однак нуклеосома є лише найелементарнішою пакувальною одиницею хроматину і, отже, хромосомою. Відкриття нуклеосом відбулося в 1973 році Дональдом Олінсом і Ада за допомогою електронно-мікроскопічного зображення набряклих ядер клітин. Виявлено так звану соленоїдну структуру ДНК. Це компресія великої кількості нуклеосом в хроматинове волокно.

Це волокно має вигляд спіральної котушки. Окремі нуклеосоми пов'язані між собою так званими лінкерними гістонами, які зв’язані з лінкерною ДНК, і утворюють в хроматині організаційну структуру, що називається волокном 30 нм.

Анатомія та структура

Нуклеосома складається з двох основних компонентів - гістонів та ДНК. Гістони спочатку утворюють октамер гістону. Це являє собою білковий комплекс з восьми гістонів. Основними складовими цього комплексу є чотири різних гістонів. До них відносяться білки H3, H4, H2A і H2B. Два однакових гістони кожен об'єднують, утворюючи димер.

Гістоновий октамер у свою чергу складається з чотирьох різних димерів. Сегмент ДНК із 147 парами основ обертається в 1,65 рази навколо одержуваного білкового комплексу і утворює ліву супергелікову структуру. Це скручування ДНК скорочує її довжину на сьомий з 68 нанометрів до 10 нанометрів. Під час процесу травлення гістонів ферментом DNase створюється так звана нуклеосомна частинка ядра, яка складається з октамеру гістону та фрагмента ДНК із 147 пар основ.

Окремі частинки ядра нуклеосоми з'єднані одна з одною лінкером гістону Н1. Лінкерний гістон також пов'язаний з ДНК-лінкером. Гістон Н1, у свою чергу, являє собою велику кількість білкових молекул, які змінюються залежно від тканини, органу та типу. Однак вони не впливають на структуру нуклеосоми. Коли нуклеосоми з'єднуються за допомогою лінкерного гістону Н1 і лінкерної ДНК, утворюється так зване волокно 30 нм, що представляє більш високий рівень організації ДНК.

Волокно 30 нм - це хроматинове волокно товщиною 30 нанометрів у вигляді намотаної котушки (соленоїдна структура). Гістони - це дуже консервативні білки, які майже не змінилися в ході еволюції. Це пов’язано з їх принциповим значенням для забезпечення та упаковки ДНК у всіх еукаріотичних живих істотах. Будова нуклеосом у всіх еукаріотичних клітинах однакова.

Функція та завдання

Принципове значення нуклеосом полягає в їх здатності упаковувати генетичний матеріал в найменшому просторі в ядрі клітини і одночасно забезпечувати його. Навіть при менш щільних конденсаційних станах хромосом упаковка все ще дуже щільна. У той же час, проте, ферменти в цьому випадку досягають ДНК.

Тут вони можуть ініціювати передачу генетичної інформації до мРНК та синтез білків. Нуклеосоми також мають велике значення в епігенетичних процесах. Епігенетика - це про зміни активності генів в окремих клітинах, які, крім усього іншого, призводять до диференціації клітин організму на різні органи. Крім того, набуті характеристики розвиваються внаслідок епігенетичних змін.

Однак основна генетична структура генетичного матеріалу зберігається. Однак різні гени можуть бути інактивовані зв'язуванням з гістонами або шляхом метилювання, і вони можуть бути реактивовані менш щільною упаковкою.

Ви можете знайти ліки тут

Хвороби

Існують захворювання, пов’язані з нуклеосомами. В основному це аутоімунні захворювання, при яких імунна система утворює антитіла проти власних білків організму. Крім усього іншого, нуклеосоми можуть також уражатися.

При системному аутоімунному захворюванні червоний вовчак (СКВ) нуклеосоми представляють антигени, які атакуються власною імунною системою організму. У розвитку системного червоного вовчака (СКВ) поєднання генетичних факторів із впливом навколишнього середовища відіграє певну роль у патогенезі. Підвищені концентрації циркулюючих нуклеосом виявляються в сироватці крові хворих. Вільні нуклеосоми можуть викликати запальні реакції та спричинити загибель клітин лімфоцитів. Крім того, порушення розпаду нуклеосом, наприклад, внаслідок генетично обумовленої зниженої активності дезоксирибонуклеази (DNase1), може призвести до її підвищеної концентрації і, таким чином, до підвищеного ризику розвитку аутоімунного захворювання, такого як червоний вовчак (SLE), спрямований проти нуклеосом.

Червоний вовчак (СКВ) характеризується дуже обширною клінічною картиною. Можуть уражатися дуже різні органи. Симптоми найчастіше проявляються на шкірі, суглобах, судинах і плеврі. На шкірі утворюється типова еритема у формі метелика. Це посилюється сонячним випромінюванням. Крім випадіння волосся, дрібні кровоносні судини також запалюються. Синдром Рейно (від білого до синюватого знебарвлення шкіри) спостерігається при впливі холоду. Також розвивається обширне запалення суглобів. Якщо задіяні нирки, прогноз захворювання погіршується через ризик ниркової недостатності.