Hur är histoner relaterade till nukleosomer
Share
Ett diploidt humant genom består av cirka 6 miljarder baspar tätt packade i 23 kromosomer inuti kärnan. Histoner är proteinerna som är inblandade i den kompakta förpackningen av DNA i ett mikroskopiskt utrymme. Kromatin är det resulterande DNA-proteinkomplexet. Den grundläggande upprepande enheten för kromatin är nukleosomen. Nukleosomen består av en DNA-längd som rullas kring en kärna av histon. Histoner är positivt laddade proteiner, och DNA är negativt laddat. Histonkärnan bildas av en proteinoktamer, som kombinerar två av varje fyra histoner, H2A, H2B, H3 och H4. Varje kromosom består av tusentals nukleosomer som är sammankopplade med DNA-sträckor. Strukturen av nukleosomer ger ett pärl-på-strängutseende till kromatin.
Viktiga områden som omfattas
1. Vad är histoner
- Definition, Typer, Roll
2. Hur är histoner relaterade till nukleosomer
- Bildning av nukleosomer
Nyckelord: Kromatin, kromatosom, DNA, Histonkärna, Linker-DNA, Nukleosom
Vad är histoner
Histoner är grundläggande typer av proteiner som finns i kromatin. De är små, positivt laddade proteiner. H1, H2A, H2B, H3 och H4 är typer av histon. I kärnan är de associerade med DNA, vilket hjälper till att kondensera det till kromatin. Alla typer av histoner är involverade i bildandet av histonkärnan kring vilken DNA slingrar. Bildandet av en histon-oktamer visas i Figur 1.
Figur 1: Histonkärnaformation
Histoner spelar en viktig roll vid genreglering genom att bilda två typer av kromatin känd som eukromatin och heterochromatin. Eukromatin innehåller löst förpackat DNA; Därför visar den höga uttryckssatser. Heterochromatin innehåller emellertid tätt packat DNA. Därför är generna i heterochromatinet sällan uttryckta.
Hur är histoner relaterade till nukleosomer
DNA är negativt laddade molekyler på grund av närvaron av en fosfatgrupp i sockerfosfatskelettet. Därför kan positivt laddade histoner binda med DNA på ett mycket hårt sätt. Den högkondenserade strukturen hos DNA bildas genom omslagning av DNA kring histonproteinkärnor. Det inslagna DNA kring en histonkärna visas i figur 2.
Figur 2: Nukleosom
nukleosomen fungerar som den grundläggande strukturella och upprepande enheten för kromatin, vilket alstrar pärlorna på ett strängutseende. Den består av en histonkärna och en DNA-sträcka som omsluter sig. En histonokamer eller histonkärnan bildas genom att kombinera två av de fyra typerna av histon, H2A, H2B, H3 och H4. En 146-basspar-lång DNA-sträckning lindas runt histon för att bilda en nukleosom. Denna DNA sträcker omkring 1,7 varv på histontonen. Därefter binder en annan typ av histon som är känd som H1 till histonkärnan, vilket tillåter ytterligare 20 baspar av DNA. Detta resulterar i omslagning av DNA-sträckning i två kompletta rundor runt histonkärnan. Denna struktur är känd som en chromatosome. Därför lindas en 166-bas-par-lång DNA-sträckning runt en kromatosom. Kromatosoms struktur är uppbyggd i figur 3.
Figur 3: Kromatosom
Varje kromosom består av tusentals nukleosomer som är gemensamma ihop av DNA-sträckningar som är kända som linker-DNA. Linker DNA består av 20 baspar. Detta bildar långa kedjor av nukleosomer som ger pärlorna på en stingstruktur under mikroskopet.
Förpackningen av DNA i nukleosomer förkortar DNA-strängens längd i sjufaldig. Diametern för den bildade kromatinfibern är 20 nm. Kromatin rullas emellertid vidare till en 30 nm fiber, som bildar strukturen i högre ordning.
Slutsats
Kromatin är den kondenserade strukturen av DNA som består av en sekvens av nukleosomer som är sammankopplade med varandra. Nukleosomer är den strukturella enheten för kromatin. Den består av en DNA-sträcka som är omslagen runt en histonkärna. Histonkärnan består av åtta histonproteiner. Därför är histoner kärnstrukturen hos nukleosomer.
Referens:
1. "DNA-förpackning: Nukleosomer och kromatin". Nature News, Nature Publishing Group, tillgänglig här.
Image Courtesy:
1. "Nucleosomstruktur" av Richard Wheeler (Zephyris) - Engelska Wikipedia (CC BY-SA 3.0) via Wikimedia Commons
2. "Nucleosome 1KX5 färgkodad" Av Zephyris på engelska Wikipedia (CC BY-SA 3.0) via Commons Wikimedia
3. "Nucleosome organisation" Av Darekk2 - Egent arbete (CC BY-SA 3.0) via Commons Wikimedia
