41. Każdy chromosom eukariotyczny zawiera długą liniową cząsteczkę DNA, która jest

Upakowana w bardzo małej przestrzeni jądra komórkowego. Taki stopień upakowania jest osiągany dzięki tworzeniu wysoce zorganizowanego kompleksu DNA i białek, nazywanego chromatyną. Jakie białka dominują w strukturze chromatyny i jaka jest ich funkcja.

Ponad 50% masy chromatyny stanowi białko. W trakcie przechodzenia komórki przez poszczególne etapy cyklu komórkowego chromosomy znacznie zmieniają swój poziom kondensacji, od silnie skondensowanych chromosomów w metafazie do struktur o wiele bardziej rozproszonych w interfazie. Sugeruje to, że istnieją różne poziomy organizacji chromatyny.

Większość białek chromatyny eukariotycznej stanowią histony, wśród których wyróżniamy pięć rodzin lub klas:

H2A, H2B, H3 i H4 znane jako histony rdzeniowe oraz histony H1.

Istnienie wielopoziomowej struktury chromatyny zostało potwierdzone na drodze wieloletnich badań.

Wykazały one, że każdy fragment DNA o wielkości ok. 200 pz jest zasocjowany z oktamerowym rdzeniem białek histonowych, (H2A)2(H2B)2(H3)2(H4)2 , i dlatego białka te są określane jako histony rdzeniowe, a struktura , którą tworzą z oplatającym jej DNA nosi nazwę rdzenia nukleosomu.

Histony rdzeniowe chronią nawinięte na nich DNA przed działaniem nukleaz.

Z nukleosomem wiąże się jedna cząsteczka histonu H1, stabilizując miejsce, w którym DNA wchodzi i opuszcza nukleosom. Obecność H1 chroni dalsze 20pz DNA przed trawieniem nukleazą.

Histony rdzeniowe są małymi białkami, o masie od 10 do 20 kDa, natomiast histony H1 są nieco większe i mają masę 23 kDa.

Wszystkie białka histonowe mają duży ładunek dodatni; od 20 d0 30% ich sekwencji to zasadowe aminokwasy lizyna i arginina. Oznacza to, że w trakcie formowania chromatyny histony mogą się silnie wiązać z ujemnie naładowanym DNA.

Histony należące do tej samej klasy wykazują silny konserwatyzm nawet wśród nie spokrewnionych gatunków, na przykład między zwierzętami i roślinami, co dowodzi ich kluczowej roli w formowaniu chromatyny.

U danego gatunku zwykle występuje kilka odmian histonów określonej klasy, które mogą ulegać ekspresji w różnych tkankach i na różnych etapach rozwoju. Nie obserwuje się podobieństwa sekwencji między różnymi klasami histonów, ale badania strukturalne ujawniły, że histony różnych klas przyjmują podobną strukturę trzeciorzędową, a to sugeruje, że są one ze sobą ewolucyjnie spokrewnione.

Histony H1 różnią się w pewnym stopniu od innych klas histonów; mają większą masę, a poza tym istnieje większa zmienność sekwencji H1 zarówno w obrębie jednego gatunku, jak i między gatunkami, niż ma to miejsce w innych klasach.

Histony H1 można o wiele łatwiej izolować z całej chromatyny i wydaje się, że występują one w ilościach mniej więcej odpowiadających połowie ilości histonów innych klas.

Pozostałe klasy histonów występują w bardzo podobnych ilościach. Wskazuje to na swoistą i odmienną rolę histonu H1 w formowaniu struktury chromatyny.

Histony rdzeniowe chronią nawinięte na nich DNA przed działaniem nukleaz.

Z nukleosomem wiąże się jedna cząsteczka histonu H1, stabilizując miejsce, w którym DNA wchodzi i opuszcza nukleosom.

Obecność H1 chroni dalsze 20pz DNA przed trawieniem nukleazą.

Upakowanie chromosomów we włókna 30nm zależy od histonu H1, którego zadaniem jest łączenie nukleosomów w zwarty, powtarzający się szyk.

Źródło: Wykłady prof. Baldy-Chudzik

Źródło: „Biologia” Ville

W jaki sposób komórka eukariotyczna układa swój DNA w chromosomach? Ułatwiają jej to pewne białka, zwane histonami. Histony mają ładunek elektryczny dodatni dzięki obecności dużej liczby aminokwasów z zasadowymi łańcuchami bocznymi. DNA, który ma ładunek ujemny z powodu obecności grup fosforanowych, wiąże się dodatnio naładowanymi cząsteczkami histonów w struktury zwane nukleosomami. Każdy nukleonom składa się z odcinka DNA zawierającego 146 par zasad, owiniętego wokół dyskowatego kompleksu ośmiu cząsteczek histonów (po dwie cząsteczki każdego z czterech typów). Początkowo nukleonom określano jako kompleks 146 par zasad i drugim, krótkim, łączącym go z sąsiednim nukleosomem (tzw. DNA łącznikowe). Obecnie częściej definiuje się go tylko jako kompleks ośmiu histonów z nawiniętym odcinkiem cząsteczki DNA.

Nukleosomy działają jak mikroskopijne szpulki, chroniące nici DNA przed splątaniem. Histony, oprócz funkcji strukturalnej, wpływają również na aktywność DNA. Połączenie sąsiednich nukleosomów w strukturę wyższego rzędu tj. włókno średnicy 30nm następuje gdy histon piątego typu zwany histonem H1, wiąże się z DNA łącznikowym, układając sąsiednie Nukleosomy we włókno średnicy30nm.

Źródło: wykłady dr Baldy-Chudzik

Ville

---