Hur hjälper histonproteiner i DNA-samling
Share
En organisms genetiska material består av miljarder baspar av DNA. Det är ordnat i kromosomer för de täta förpackningarna inuti kärnan. Kromosomer är sammansatta av DNA associerat med proteiner, som bildar en komplex struktur känd som kromatin. 40% av kromosomerna är DNA, och resterande 60% är proteiner. Histoner är proteinerna associerade med DNA. DNA wraps runt en kärna som bildas av histoner, bildande en struktur känd som en nukleosom. Nukleosomen är den grundläggande enheten i en kromosom eller kromatinfiber. En nukleosom kan betraktas som en DNA-spole. Därför består en kromosom av DNA-superkolor.
Viktiga områden som omfattas
1. Vad är histoner
- Definition, Typer, Roll
2. Hur hjälper histonproteiner i DNA-samling
- Bildning av nukleosomer
Nyckelord: Kromatin, Kromatosom, Spolar, DNA, Histonkärna, Linker-DNA, Nukleosom, Supercoils
Vad är histoner
Histoner är en typ av positivt laddade proteiner som tjänar som den grundläggande typen av proteiner som finns i kromosomerna. De fem typerna av histoner är H1, H2A, H2B, H3 och H4. Huvudfunktionen hos histonproteiner är att hjälpa till i kondenserad förpackning av DNA inuti kärnan. Samspelet mellan histon och DNA visas i Figur 1.
Figur 1: Histon-DNA-interaktion
De fyra typerna av histon som är involverade i bildningen av histonkärnan är H2A, H2B, H3 och H4. DNA omsluter runt histonkärnan för att bilda DNA-spolar. Histoner spelar en viktig roll vid reglering av genuttryck genom att bilda två typer av kromatin känd som eukromatin och heterochromatin. Eukromatin innehåller löst förpackat DNA och visar höga expressionshastigheter. Heterochromatin innehåller emellertid tätt packat DNA, som sällan uttrycker generna i regionen.
Hur hjälper histonproteiner i DNA-samling
Genomet av en organism består av ett stort antal nukleotider som kodar för hela genetisk information för organismens utveckling och funktion. Alla dessa nukleotider bör vara innehållna inom ett litet utrymme i den mikroskopiska strukturen känd som kärna. Därför krävs en mekanism för den täta förpackningen av DNA i kärnan. Histoner är inblandade i bildandet av en starkt kondenserad struktur av DNA-spolar genom att omsluta DNA runt en kärna av histon. Denna spiralformade struktur är känd som en nukleosomen. Det inslagna DNA kring en histonkärna visas i figur 2.
Figur 2: Nukleosom
Histonkärnan består av en histon-oktamer, vilken består av en kombination av två av de fyra typerna av histon, H2A, H2B, H3 och H4. En DNA-sträcka som är 146 baspar lång är omslagen runt histonkärnan i nukleosomen. Denna omslag bildar ungefär 1,7 varv på histon-oktameren. Därefter binder en femte typ av histon som är känd som H1 till histonkärnan, vilket möjliggör förpackning av ytterligare 20 baspar DNA runt histonkärnan. Den resulterande strukturen är känd som en chromatosome. Därför är en 166 baspar lång DNA-sträckning insvept runt en kromatosom. Tusentals nukleosomer är sammanfogade genom 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 strängstruktur 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.
Nukleosom representerar en DNA-spole. Det fungerar som den grundläggande strukturella och upprepande enheten i kromosomen som alstrar pärlorna på ett strängutseende. Det betyder att en kromosom består av DNA supercoils.
Slutsats
Genomen hos de flesta organismer består av långa kedjor av nukleotider, som bör packas in i kärnan. Histoner är de associerade proteinerna som tillåter tätförpackning av DNA i kärnan. En bit av DNA är omslagen runt en kärna av histoner, som producerar en DNA-spole känd som en nukleosom. Eftersom kromosomer består av en rad nukleosomer anses det ha en supercoiled natur i strukturen av ett kromosom.
Referens:
1. Iftikhar, Jannat. "Histons roll i DNA-förpackning." LinkedIn SlideShare, 14 dec 2013, tillgänglig här.
Image Courtesy:
1. "Figur 04 03 05a" Genom CNX OpenStax - (CC BY 4.0) via Commons Wikimedia
2. "Nucleosome" Genom stavningskontroll antagen - Egent arbete antaget (baserat på upphovsrättsskador) (Public Domain) via Commons Wikimedia
