Come sono associati gli istoni ai nucleosomi
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Un genoma diploide umano consiste di circa 6 miliardi di coppie di basi strettamente racchiuse in 23 cromosomi all'interno del nucleo. Gli istoni sono le proteine coinvolte nella confezione compatta del DNA in uno spazio microscopico. La cromatina è il complesso risultante della proteina del DNA. L'unità di base della cromatina è il nucleosoma. Il nucleosoma consiste in una lunghezza di DNA arrotolata attorno a un nucleo di istone. Gli istoni sono proteine caricate positivamente e il DNA è caricato negativamente. Il nucleo dell'istone è formato da un ottamero proteico, che combina due dei quattro istoni, H2A, H2B, H3 e H4. Ogni cromosoma consiste di migliaia di nucleosomi che sono interconnessi da tratti di DNA. La struttura dei nucleosomi conferisce alla cromatina un aspetto di perline su corda.
Aree chiave coperte
1. Cosa sono gli istoni
- Definizione, tipi, ruolo
2. Come sono associati gli istoni ai nucleosomi
- Formazione di nucleosomi
Termini chiave: cromatina, cromatosoma, DNA, nucleo dell'istone, DNA del linker, nucleosoma
Cosa sono gli istoni
Gli istoni sono tipi base di proteine presenti nella cromatina. Sono piccole proteine con carica positiva. H1, H2A, H2B, H3 e H4 sono tipi di istoni. Nel nucleo, sono associati al DNA, contribuendo a condensarlo in cromatina. Tutti i tipi di istoni sono coinvolti nella formazione del nucleo dell'istone attorno al quale avvolge il DNA. La formazione di un octamer istonico è mostrata in Figura 1.
Figura 1: Formazione del nucleo dell'istone
Gli istoni svolgono un ruolo importante nella regolazione genica formando due tipi di cromatina noti come eucromatina ed eterocromatina. L'eucromatina contiene DNA vagamente impaccato; quindi, mostra alti tassi di espressione. Tuttavia, l'eterocromatina contiene DNA ben confezionato. Pertanto, i geni nell'eterocromatina sono raramente espressi.
Come sono associati gli istoni ai nucleosomi
Il DNA è molecole caricate negativamente a causa della presenza di un gruppo fosfato nella spina dorsale zucchero-fosfato. Quindi, gli istoni caricati positivamente possono legarsi con il DNA in modo molto stretto. La struttura altamente condensata del DNA è formata dall'involucro del DNA attorno ai nuclei delle proteine dell'istone. Il DNA avvolto attorno ad un nucleo di istone è mostrato in figura 2.
Figura 2: nucleosoma
nucleosomi funge da unità strutturale e ripetitiva di base della cromatina, generando le perline su un aspetto di stringa. È costituito da un nucleo di istone e un tratto di DNA avvolto attorno ad esso. Un octamero istone o nucleo dell'istone è formato dalla combinazione di due dei quattro tipi di istoni, H2A, H2B, H3 e H4. Un tratto di DNA lungo 146 coppie di basi viene avvolto attorno all'istone per formare un nucleosoma. Questo tratto di DNA avvolge all'incirca 1,7 giri dell'ottamero dell'istone. Quindi, un altro tipo di istone noto come H1 si lega al nucleo dell'istone, consentendo altre 20 coppie di basi di DNA. Ciò si traduce nell'avvolgimento di un tratto di DNA in due giri completi attorno al nucleo dell'istone. Questa struttura è conosciuta come a chromatosome. Quindi, un tratto di DNA lungo 166 paia di coppie è avvolto attorno a un cromatosoma. La struttura del cromatosoma è mostrata in figura 3.
Figura 3: cromatosoma
Ogni cromosoma è composto da migliaia di nucleosomi che sono uniti insieme da filamenti di DNA noti come DNA linker. Linker DNA consiste di 20 paia di basi. Questo forma lunghe catene di nucleosomi che conferiscono le microsfere su una struttura di puntura al microscopio.
La confezione del DNA in nucleosomi riduce la lunghezza del filo del DNA in sette volte. Il diametro della fibra di cromatina formata è di 20 nm. Tuttavia, la cromatina viene ulteriormente avvolta in una fibra a 30 nm, formando una struttura di ordine superiore.
Conclusione
La cromatina è la struttura condensata del DNA costituita da una sequenza di nucleosomi interconnessi tra loro. I nucleosomi sono l'unità strutturale della cromatina. Consiste in un tratto di DNA avvolto attorno a un nucleo di istone. Il nucleo dell'istone è composto da otto proteine istoniche. Pertanto, gli istoni sono la struttura centrale dei nucleosomi.
Riferimento:
1. "Confezionamento del DNA: nucleosomi e cromatina". Notizie sulla natura, Nature Publishing Group, disponibile qui.
Cortesia dell'immagine:
1. "Struttura dei nucleosomi" di Richard Wheeler (Zephyris) - Wikipedia in inglese (CC BY-SA 3.0) via Commons Wikimedia
2. "Nucleosome 1KX5 codificato a colori" di Zephyris in lingua inglese Wikipedia (CC BY-SA 3.0) via Commons Wikimedia
3. "Organizzazione dei nucleosomi" di Darekk2 - Opera propria (CC BY-SA 3.0) via Commons Wikimedia
