In che modo le proteine ​​istoniche aiutano nell'arrotolamento del DNA

Il materiale genetico di un organismo è composto da miliardi di coppie di basi di DNA. È organizzato in cromosomi per la confezione stretta all'interno del nucleo. I cromosomi sono composti da DNA associato a proteine, formando una struttura complessa nota come cromatina. Il 40% dei cromosomi sono DNA e il restante 60% è proteine. Gli istoni sono le proteine ​​associate al DNA. Il DNA è avvolto attorno ad un nucleo formato da istoni, formando una struttura conosciuta come un nucleosoma. Il nucleosoma è l'unità di base di una fibra cromosomica o cromatina. Un nucleosoma può essere considerato come una bobina di DNA. Quindi, un cromosoma è costituito da supercoil di DNA.

Aree chiave coperte

1. Cosa sono gli istoni
      - Definizione, tipi, ruolo
2. In che modo le proteine ​​istoniche aiutano nell'arrotolamento del DNA
     - Formazione di nucleosomi

Termini chiave: cromatina, cromatosoma, bobine, DNA, nucleo dell'istone, linker DNA, nucleosomi, supercoil

Cosa sono gli istoni

Gli istoni sono un tipo di proteine ​​caricate positivamente che servono come il tipo base di proteine ​​presenti nei cromosomi. I cinque tipi di istoni sono H1, H2A, H2B, H3 e H4. La funzione principale delle proteine ​​istoniche è quella di aiutare nella confezione condensata del DNA all'interno del nucleo. L'interazione tra istoni e DNA è mostrata in Figura 1.

Figura 1: Interazione DNA-istone

I quattro tipi di istoni coinvolti nella formazione del nucleo dell'istone sono H2A, H2B, H3 e H4. Il DNA avvolge il nucleo dell'istone per formare bobine di DNA. Gli istoni svolgono un ruolo importante nella regolazione dell'espressione genica formando due tipi di cromatina noti come eucromatina ed eterocromatina. L'eucromatina contiene DNA vagamente impacchettato e mostra alti tassi di espressione. Tuttavia, l'eterocromatina contiene DNA ben confezionato, che raramente esprime i geni nella regione.

In che modo le proteine ​​istoniche aiutano nell'arrotolamento del DNA

Il genoma di un organismo è costituito da un gran numero di nucleotidi, che codificano l'intera informazione genetica per lo sviluppo e il funzionamento dell'organismo. Tutti questi nucleotidi dovrebbero essere contenuti in un piccolo spazio nella struttura microscopica nota come nucleo. Pertanto, è necessario un meccanismo per l'imballaggio stretto del DNA nel nucleo. Gli istoni sono coinvolti nella formazione di una struttura altamente condensata di bobine di DNA avvolgendo il DNA attorno a un nucleo di istoni. Questa struttura a spirale è conosciuta come a nucleosomi. Il DNA avvolto attorno ad un nucleo di istone è mostrato in figura 2.

Figura 2: nucleosoma

Il nucleo dell'istone è costituito da un ottamero istonico, che è costituito da una combinazione di due dei quattro tipi di istoni, H2A, H2B, H3 e H4. Un tratto di DNA lungo 146 coppie di basi è avvolto attorno al nucleo dell'istone nel nucleosoma. Questo avvolgimento forma all'incirca 1,7 giri dell'ottamero dell'istone. Quindi, un quinto tipo di istone noto come H1 si lega al nucleo dell'istone, consentendo l'avvolgimento di altre 20 coppie di basi di DNA attorno al nucleo dell'istone. La struttura risultante è nota come a chromatosome. Quindi, una lunghezza di 166 paia di lunghe sequenze di DNA viene avvolta attorno a un cromatosoma. Migliaia di nucleosomi sono uniti tra loro da stiramenti di DNA noti come linker DNA. Linker DNA consiste di 20 paia di basi. Questo forma lunghe catene di nucleosomi che conferiscono le microsfere su una struttura a corde 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.

Il nucleosoma rappresenta una spirale di DNA. Serve come unità strutturale e ripetitiva di base del cromosoma che genera le perline su un aspetto di stringa. Ciò significa che un cromosoma è composto da Supercoils di DNA.  

Conclusione

Il genoma della maggior parte degli organismi è costituito da lunghe catene di nucleotidi, che dovrebbero essere impacchettati nel nucleo. Gli istoni sono le proteine ​​associate che consentono il confezionamento stretto del DNA nel nucleo. Un pezzo di DNA è avvolto attorno a un nucleo di istoni, producendo una bobina di DNA nota come nucleosoma. Poiché i cromosomi sono costituiti da una serie di nucleosomi, si ritiene che abbia una natura sovrapposta nella struttura di un cromosoma.

Riferimento:

1. Iftikhar, Jannat. "Ruolo dell'istone nella confezione del DNA." LinkedIn SlideShare, 14 dicembre 2013, disponibile qui.

Cortesia dell'immagine:

1. "Figura 04 03 05a" di CNX OpenStax - (CC BY 4.0) via Commons Wikimedia
2. "Nucleosoma" Assunto da Spellcheck - Assunzione del proprio lavoro (basato su rivendicazioni di copyright) (dominio pubblico) tramite Commons Wikimedia