Nukleosom adalah

Nukleosom adalah unit dasar pengulangan kromatin eukariotik. Dalam sel manusia, sekitar enam kaki DNA harus dikemas ke dalam nukleus dengan diameter kurang dari rambut manusia. Nnukleosom tunggal terdiri dari sekitar 150 pasang basa dari sekuens DNA yang melilit inti protein histon. Nukleosom disusun seperti manik-manik pada seutas tali. Mereka berulang kali dilipat untuk membentuk kromosom.

Pengertian

Nukleosom adalah blok bangunan struktural pengemasan DNA di dalam kromosom. Masalah pengepakan tentang bagaimana menyesuaikan bentangan DNA yang sangat, sangat panjang, yaitu sekitar satu yard DNA, di dalam sel yang sangat kecil, yang berdiameter sekitar seper seratus milimeter, telah memikat para ilmuwan untuk waktu yang lama. Dan ternyata bagaimana sel melakukan ini – sekarang – ingat bahwa setiap sel dalam tubuh memiliki masalah ini – apakah itu melilit dan super melilit DNA dalam banyak cara yang rumit. Blok pembangun dasar dari gulungan itu adalah nukleosom, yang pada dasarnya merupakan blok kecil dari protein histon di sekitar tempat DNA dibungkus, dan mereka benar-benar terlihat seperti manik-manik pada seutas tali, kecuali manik-manik tersebut memiliki DNA yang dililitkan di sekelilingnya daripada memiliki DNA melalui mereka, seperti dalam kasus manik-manik di tali.

Untuk memasukkan DNA ke dalam nukleus, ia harus dikemas ke dalam struktur yang sangat padat yang dikenal sebagai kromatin. Pada langkah pertama dari proses ini, DNA dipadatkan menjadi serat 11 nm yang mewakili tingkat pemadatan 6 kali lipat. Ini dicapai melalui perakitan nukleosom.

Setiap nukleosom terdiri dari inti oktamer oktagon, yang dirakit dari histon H2A, H2B, H3 dan H4 (atau varian histon lainnya dalam beberapa kasus) dan sebuah segmen DNA yang membungkus di sekitar inti histon. Nukleosom yang berdekatan terhubung melalui “DNA penghubung”.

Nukleosom adalah komponen struktural terkecil kromatin, dan dihasilkan melalui interaksi antara DNA dan protein histon. Di sini, okton histon terbentuk dari histon H2A, H2B, H3 dan H4, meskipun dalam beberapa kasus varian histon lain juga dapat ditemukan dalam inti (misalnya, H2A.Z, MacroH2A, H2a.Bbd, H2A.lap1, H2A .X, H3.3, CenH3 dan lainnya). Segmen DNA 147bp kemudian membungkus oktaf okton 1,75 kali, sehingga melengkapi pembentukan nukleosom tunggal.

Tentu saja, nukleosom tunggal tidak akan terbentuk dalam isolasi tetapi merupakan bagian dari proses yang lebih luas, di mana beberapa nukleosom terbentuk secara linier di sepanjang molekul DNA. Ini pada akhirnya menghasilkan serat 11 nm, yang secara tradisional dijelaskan, berdasarkan penampilannya, sebagai “manik-manik di atas tali”. Di sini, nukleosom yang berdekatan terhubung melalui “DNA penghubung”, yang biasanya terikat ke histon H1 dan panjangnya antara 20-80 bps. Selain itu, ekor histon fleksibel yang berasal dari oktamer histon meluas dari DNA nukleosom dan dapat berinteraksi dengan nukleosom lainnya, menstabilkan struktur 3D yang lebih kompleks. Dengan kata lain, nukleosom spesifik dapat berjauhan sehubungan dengan urutan liniernya, tetapi dalam jarak yang berinteraksi dalam konteks struktur kromatin orde tinggi.

Konformasi nukleosom alternatif (ditinjau dalam) dapat muncul karena membuka dan membungkus ulang DNA secara spontan di sekitar inti histon, serta karena variasi dalam histon itu sendiri. Selain itu, nukleosom sangat dinamis dan dapat mengalami geser spontan, “membelah” atau bahkan disosiasi lengkap.

Tingkat pemadatan yang dicapai melalui pembentukan serat nukleosom 11 nm tidak cukup untuk mengemas seluruh genom ke dalam nukleus. Sebagai gantinya, serat ini membentuk dasar untuk struktur kromatin orde tinggi lainnya yang dibentuk melalui peristiwa pelipatan dan pelengkungan tambahan.

Struktur kromatin menengah

Meskipun pengetahuan yang luas telah diperoleh pada struktur serat nukleosom 11 nm, serta kromosom metafase, struktur kromatin menengah yang umumnya dijelaskan sebagian besar bersifat hipotetis dan belum diamati secara in vivo.

Serat kromatin 30 nm dianggap ada dalam bentuk solenoid atau zigzag. Fitur utama dari model solenoid adalah nukleosom mengikuti satu sama lain di sepanjang jalur heliks yang sama, dan interaksi antara inti histon terjadi secara berurutan (1, 2, 3 dan seterusnya). Oleh karena itu, solenoid juga disebut sebagai “model satu mulai”. Di zigzag, di sisi lain, DNA penghubung menghubungkan dua nukleosom yang berlawanan, menciptakan struktur di mana inti histon alternatif menjadi mitra yang saling berinteraksi (yaitu, 1 dan 3, 2 dan 4 dan seterusnya). Oleh karena itu, zigzag dianggap sebagai “model dua mulai”, yang ditunjukkan pada gambar (B) oleh dua warna berbeda dari inti histon: mitra nukleosom yang berinteraksi kuning (1, 3, dll.) Sebagai lawan dari baris nukleosom violet ( 2, 4, dll.).

Dua model populer yang diusulkan berdasarkan data in vitro adalah solenoid dan zigzag. Dalam setiap kasus, serat nukleosom 11 nm mengalami pelipatan tambahan untuk membentuk serat 30 nm dengan cara melipat untuk daerah tertentu tergantung pada panjang penghubung internukleosomal dan keberadaan penghubung histone H17. Dalam model solenoida satu-mulai, DNA bengkok linker secara berurutan menghubungkan setiap inti nukleosom, menciptakan struktur di mana nukleosom mengikuti satu sama lain di sepanjang jalur heliks yang sama. Atau, dalam model zigzag dua-start, straight linker DNA menghubungkan dua inti nukleosom yang berlawanan, menciptakan barisan nukleosom yang berlawanan yang membentuk apa yang disebut heliks “dua-mulai”. Dalam model zigzag, nukleosom alternatif (misalnya, N1 dan N3) menjadi mitra yang berinteraksi. Menariknya, beberapa penelitian menawarkan model, di mana serat antara 30 nm mengandung kedua solenoid dan zigzag konformasi, menunjukkan sebaliknya bahwa pengamatan yang dilakukan dalam percobaan in-vitro mungkin merupakan artefak isolasi karena lingkungan garam rendah kationik atau persilangan kimia yang ketat. menghubungkan (misalnya, fiksasi glutaraldehid). Akibatnya, model baru pemadatan serat 11 nm telah diusulkan (mis., Chromonema, hub chromatin, hybrid chromonema / hub lromatin, fraktal ), tetapi belum ada kesimpulan umum yang telah dicapai.

Salah satu aspek yang dimiliki oleh sebagian besar model untuk organisasi kromatin orde tinggi adalah keberadaan dinamis dari loop tanpa kondensasi di antara struktur kromatin yang lebih kompak. Dalam kebanyakan kasus, kromatin orde tinggi harus didekondensasi ke tingkat struktural nukleosom agar dapat mentranskripsi gen. Panjang loop kromatin yang didekondensasi kadang-kadang dapat melebihi area yang ditempati oleh wilayah kromosom, tempat loop tersebut berada, yang memungkinkannya untuk berbaur dengan wilayah kromosom tetangga.



Leave a Reply