Nukleosom predstavlja najmanju ambalažnu jedinicu kromosoma. Zajedno s vezom protein i linker DNA, nukleosomi su dio kromatina, materijal koji čini kromosomi. autoimune bolesti reumatskog kruga može se razviti u suradnji s antitijela na nukleosome.
Što je nukleosom?
Nukleosomi se sastoje od DNA namotane oko oktamera histona. Histoni su određeni osnovni protein molekule koji razvijaju snažnu silu vezanja za DNK lanac. Konkretno, obilno osnovno aminokiseline lizin i arginin pružaju osnovnost histona. Osnovni proteini mogu se čvrsto vezati za kiselu DNA da bi stvorili čvrsto zbijenu strukturu nukleosoma. Međutim, nukleosom je samo najosnovnija ambalažna jedinica kromatina a time i kromosoma. Do otkrića nukleosoma došli su 1973. godine Donald Olins i Ada elektronskim mikroskopskim snimanjem nabreklih staničnih jezgri. To je otkrilo takozvanu solenoidnu strukturu DNA. To je kondenzacija većeg broja nukleozoma u kromatina vlakno. Ovo vlakno izgleda poput zavojnice. Pojedinačni nukleosomi povezani su između sebe takozvanim linkernim histonima, koji su vezani za linker DNA, i čine organizacijsku strukturu u kromatinu poznatu kao 30-nm vlakno.
Anatomija i struktura
Nukleosom se sastoji od dvije osnovne komponente, histona i DNA. Histoni prvo tvore histonski oktamer. Ovo predstavlja proteinski kompleks od osam histona. Osnovni građevni blokovi ovog kompleksa su četiri različita histona. Tu spadaju proteini H3, H4, H2A i H2B. Po dva histona istog tipa kombiniraju se u dimer. Oktomer histona se pak sastoji od četiri različita dimera. DNA segment sa 147 parova baza sada se 1.65 puta obavija oko rezultirajućeg proteinskog kompleksa i tvori strukturu ljevice superheliksa. Ovo namotavanje DNA skraćuje njezinu duljinu za jednu sedmicu s 68 nanometara na 10 nanometara. Probavom histona enzimom DNazom rezultira takozvana čestica jezgre nukleozoma, koja se sastoji od oktamera histona i fragmenta DNA od 147 baznih parova. Pojedinačne čestice jezgre nukleozoma povezane su povezivačem histonom H1. Linkon histon istodobno je povezan s vezom DNA. Zauzvrat, histon H1 predstavlja razne proteine molekule koji se razlikuju ovisno o tkivu, organu i vrsti. Međutim, oni ne utječu na strukturu nukleosoma. Kada se nukleosomima pridruži linker histon H1 i linker DNA, nastaje takozvano 30nm vlakno, što predstavlja višu razinu organizacije DNA. 30nm vlakno je 30 nanometar debelo kromatinsko vlakno koje je u obliku namotane zavojnice (solenoidna struktura). Histoni su vrlo konzervativni proteini koji se gotovo nisu promijenili tijekom evolucije. To je zbog njihove temeljne važnosti u osiguranju i pakiranju DNA u svim eukariotskim organizmima. Dakle, struktura nukleosoma je također jednaka u svim eukariotskim stanicama.
Funkcija i uloge
Temeljna važnost nukleosoma leži u njihovoj sposobnosti da spakiraju genetski materijal na najmanji mogući prostor u staničnoj jezgri, a pritom ga čuvaju na sigurnom. Čak iu manje gustim kondenzacijskim stanjima kromosomi, vrlo čvrsto pakiranje je i dalje prisutno. Međutim, istodobno, enzimi u ovom slučaju doći do DNK. Ovdje mogu započeti prijenos genetske informacije u mRNA kao i sintezu proteina. Nukleosomi također igraju glavnu ulogu u epigenetskim procesima. Epigenetika zabrinut je za promjene u aktivnosti gena u pojedinim stanicama, koje dovesti, između ostalog, na diferencijaciju tjelesnih stanica u razne organe. Nadalje, stečena obilježja nastaju epigenetskim promjenama. Međutim, osnovna genetska struktura nasljednog materijala ostaje netaknuta. Međutim, različiti se geni mogu inaktivirati čvrstim vezanjem na histone ili metilacijom, kao i reaktivirati manje gustom ambalažom.
Bolesti
Postoje bolesti povezane s nukleosomima. To su uglavnom autoimune bolesti u kojem je imunološki sustav proizvodi antitijela protiv vlastitih bjelančevina u tijelu. Između ostalih, mogu biti zahvaćeni i nukleosomi. Dakle, u sustavnoj autoimunoj bolesti lupus eritematozus (SLE), nukleosomi predstavljaju antigene koje napada vlastito tijelo imunološki sustav. U razvoju sistemskog lupus eritematozus (SLE), kombinacija genetskih čimbenika s utjecajima okoline vjerojatno igra ulogu u patogenezi. Povišene razine nukleozoma u cirkulaciji nalaze se u serumu bolesnika. Slobodni nukleosomi mogu izazvati upalni odgovor i izazvati staničnu smrt limfociti. Uz to, oslabljena razgradnja nukleosoma, na primjer zbog genetski smanjene aktivnosti deoksiribonukleaze (DNase1), može dovesti na njihov povećani koncentracija a time i povećanom riziku od razvoja autoimune bolesti usmjerene protiv nukleozoma, kao što je lupus eritematozus (SLE). Lupus eritematoznius (SLE) karakterizira vrlo opsežna klinička slika. Mogu biti zahvaćeni vrlo različiti organi. Najčešće se simptomi pojavljuju na koža, zglobova, krv posuđei plakala, Tipičan leptiru obliku eritema na koža. To se pojačava izlaganjem sunčevoj svjetlosti. Pored toga gubitak kose, postoji također upala malog krv posuđe. Kad je izložen hladan, Raynaudov sindrom (bijelo do plavkasto obojenje koža) se opaža. Nadalje, opsežno upala od zglobova razvija se. Kada su zahvaćeni bubrezi, prognoza bolesti se pogoršava zbog rizika od zatajenje bubrega.
