Нуклеозома представлява най-малката опаковъчна единица на хромозома. Заедно с линкерния протеин и линкерната ДНК, нуклеозомите са част от хроматин, материалът, който съставлява хромозоми. Автоимунни заболявания от ревматичния кръг може да се развие във връзка с антитела до нуклеозоми.
Какво е нуклеозома?
Нуклеозомите са съставени от ДНК, навита около октамер хистони. Хистоните са определени основни протеини молекули които развиват силна свързваща сила към ДНК веригата. По-специално изобилието от основни аминокиселини лизин намлява аргинин осигуряват основността на хистоните. Основното протеини могат да се свържат плътно с киселата ДНК, за да образуват плътно натъпканата структура на нуклеозомите. Нуклеозомата обаче е само най-основната опаковъчна единица на хроматин и по този начин на хромозомата. Откриването на нуклеозомите е направено през 1973 г. от Доналд Олинс и Ада чрез електронно микроскопско изобразяване на подути клетъчни ядра. Това разкри така наречената соленоидна структура на ДНК. Това е кондензацията на по-голям брой нуклеозоми в a хроматин фибри. Това влакно прилича на навита намотка. Отделните нуклеозоми са свързани помежду си чрез така наречените линкерни хистони, които са свързани с линкерната ДНК и образуват организационна структура в хроматина, известна като 30-nm влакно.
Анатомия и структура
Нуклеозомата се състои от два основни компонента, хистони и ДНК. Хистоните първо образуват хистонов октамер. Това представлява протеинов комплекс от осем хистона. Основните градивни елементи на този комплекс са четири различни хистона. Те включват протеини H3, H4, H2A и H2B. Два хистона от един и същи тип се комбинират, за да образуват димер. Хистоновият октамер от своя страна се състои от четирите различни димера. ДНК сегмент със 147 базови двойки сега се увива 1.65 пъти около получения протеинов комплекс и образува левичара суперхеликова структура. Това навиване на ДНК съкращава дължината му с една седма от 68 нанометра на 10 нанометра. Разграждането на хистоните от ензима DNase води до така наречената ядрена частица на ядрото, която се състои от хистоновия октамер и ДНК фрагмент от 147 двойки основи. Отделните нуклеозомни ядрени частици са свързани помежду си от линкера хистон Н1. Линкерният хистон е едновременно свързан с линкерната ДНК. На свой ред хистонът Н1 представлява разнообразие от протеини молекули които варират в зависимост от тъканта, органа и вида. Те обаче не влияят върху структурата на нуклеозомата. Когато нуклеозомите се присъединят от линкер хистон Н1 и линкер ДНК, се образува така нареченото 30nm влакно, което представлява по-високо ниво на организация на ДНК. 30-нанометровото влакно е 30-нанометрово хроматиново влакно, което е под формата на навита намотка (соленоидна структура). Хистоните са много консервативни протеини които почти не са се променили в хода на еволюцията. Това се дължи на тяхното основно значение при осигуряването и опаковането на ДНК във всички еукариотни организми. По този начин структурата на нуклеозомите също е еднаква във всички еукариотни клетки.
Функция и роли
Основното значение на нуклеозомите се крие в способността им да опаковат генетичния материал в възможно най-малкото пространство в клетъчното ядро, като същевременно го пазят в безопасност. Дори в по-малко плътни кондензни състояния на хромозоми, все още има много плътна опаковка. В същото време обаче ензими в този случай достигнете ДНК. След това те могат да инициират трансфер на генетична информация към иРНК, както и синтез на протеини. Нуклеозомите също играят основна роля в епигенетичните процеси. Епигенетика се занимава с промени в активността на гените в отделни клетки, които олово, наред с други неща, до диференциацията на телесните клетки в различни органи. Освен това придобитите характеристики се формират от епигенетични промени. Основната генетична структура на наследствения материал обаче остава непокътната. Въпреки това, различни гени могат да бъдат инактивирани чрез плътно свързване с хистони или чрез метилиране, както и да бъдат активирани отново с по-малко плътна опаковка.
Болести
Има заболявания, свързани с нуклеозомите. Това са главно автоимунни заболявания в която имунната система съдосвиващ антитела срещу собствените протеини на тялото. Наред с други, нуклеозомите също могат да бъдат засегнати, По този начин при системното автоимунно заболяване лупус еритематозус (SLE), нуклеозомите представляват антигени, които са атакувани от собствения организъм имунната система. В развитието на системни лупус еритематозус (SLE), комбинацията от генетични фактори с влияния на околната среда вероятно играе роля в патогенезата. Повишени нива на циркулиращи нуклеозоми се откриват в серума на пациентите. Свободните нуклеозоми могат да предизвикат възпалителни реакции и да предизвикат клетъчна смърт на лимфоцити. В допълнение, нарушената деградация на нуклеозомите, например поради генетично намалена активност на дезоксирибонуклеазата (DNase1), може да олово до тяхното увеличено концентрация и по този начин до повишен риск от развитие на автоимунно заболяване, насочено срещу нуклеозоми, като например лупус еритематозус (SLE). Лупус еритематозус (СЛЕ) се характеризира с много обширна клинична картина. Могат да бъдат засегнати много различни органи. Най-често симптомите се появяват на кожа, ставите, кръв съдове, и извика. Типичен пеперудас форма на еритема кожа. Това се засилва от излагането на слънчева светлина. В допълнение на загуба на коса, има и , на малките кръв съдове. Когато е изложен на студ, Синдром на Рейно (бяло до синкаво оцветяване на кожа) се наблюдава. Освен това, обширна , от ставите се развива. Когато са засегнати бъбреците, прогнозата на заболяването се влошава поради риска от бъбречна недостатъчност.
