Et nukleosom representerer den minste pakningsenheten til et kromosom. Sammen med linkerprotein og linker-DNA er nukleosomer en del av kromatin, materialet som utgjør kromosomer. autoimmune sykdommer av den revmatiske sirkelen kan utvikle seg i forbindelse med antistoffer til nukleosomer.
Hva er et nukleosom?
Nukleosomer er sammensatt av DNA viklet rundt en oktamer av histoner. Histoner er visse grunnleggende proteiner molekyler som utvikler en sterk bindende kraft til DNA-kjeden. Spesielt den rike grunnleggende aminosyrer lysin og arginin gi grunnleggende histoner. Det grunnleggende proteiner kan binde tett til det sure DNA for å danne den tett pakket strukturen til nukleosomene. Imidlertid er nukleosomet bare den mest grunnleggende emballasjenheten til kromatin og dermed av kromosomet. Oppdagelsen av nukleosomer ble gjort i 1973 av Donald Olins og Ada via elektronmikroskopisk avbildning av hovne cellekjerner. Dette avslørte den såkalte solenoidstrukturen til DNA. Dette er kondensasjonen av et større antall nukleosomer til en kromatin fiber. Denne fiberen ser ut som en kveilspole. De enkelte nukleosomene er koblet sammen av de såkalte linkerhistonene, som er bundet til linker-DNA, og danner en organisasjonsstruktur i kromatin kjent som en 30 nm fiber.
Anatomi og struktur
Nukleosomet består av to grunnleggende komponenter, histoner og DNA. Histonene danner først en histonoktamer. Dette representerer et proteinkompleks med åtte histoner. De grunnleggende byggesteinene i dette komplekset er fire forskjellige histoner. Disse inkluderer proteiner H3, H4, H2A og H2B. To histoner av samme type kombineres for å danne en dimer. Histonoktameren består i sin tur av de fire forskjellige dimerer. Et DNA-segment med 147 basepar bryter seg nå 1.65 ganger rundt det resulterende proteinkomplekset og danner en venstrehåndet superhelixstruktur. Denne viklingen av DNA forkorter lengden med en syvendedel fra 68 nanometer til 10 nanometer. Fordøyelsen av histonene med enzymet DNase resulterer i den såkalte nukleosomkjernepartikkelen, som består av histonoktameren og et DNA-fragment på 147 basepar. De enkelte nukleosomkjernepartiklene er koblet sammen av linkerhistonet H1. Linkerhiston er samtidig knyttet til linker-DNA. I sin tur representerer histon H1 en rekke proteiner molekyler som varierer avhengig av vev, organ og art. Imidlertid påvirker de ikke strukturen til nukleosomet. Når nukleosomer er sammenføyd av linkerhiston H1 og linker-DNA, dannes den såkalte 30nm fiberen, som representerer et høyere organisasjonsnivå av DNA. 30nm fiberen er en 30 nanometer tykk kromatinfiber som er i form av en kveilspole (solenoidstruktur). Histoner er veldig konservative proteiner som knapt har endret seg i løpet av evolusjonen. Dette skyldes deres grunnleggende betydning for å sikre og pakke DNA i alle eukaryote organismer. Dermed er strukturen til nukleosomer også den samme i alle eukaryote celler.
Funksjon og roller
Den grunnleggende betydningen av nukleosomer ligger i deres evne til å pakke genetisk materiale i minst mulig plass i cellekjernen og samtidig holde det trygt. Selv i mindre tette kondensasjoner kromosomer, veldig tett pakking er fremdeles til stede. Samtidig imidlertid enzymer i dette tilfellet nå DNA. Her kan de deretter starte en overføring av genetisk informasjon til mRNA så vel som syntesen av proteiner. Nukleosomer spiller også en viktig rolle i epigenetiske prosesser. Epigenetikk er opptatt av endringer i aktiviteten til gener i individuelle celler, som føreblant annet til differensiering av kroppens celler i forskjellige organer. Videre ervervede egenskaper dannet av epigenetiske endringer. Imidlertid forblir den grunnleggende genetiske strukturen til det arvelige materialet intakt. Imidlertid kan forskjellige gener inaktiveres ved tett binding til histoner eller ved metyleringer, samt reaktiveres ved mindre tett emballasje.
Sykdommer
Det er sykdommer forbundet med nukleosomer. Disse er hovedsakelig autoimmune sykdommer der immunsystem produserer antistoffer mot kroppens egne proteiner. Blant annet kan nukleosomer også bli påvirket, slik som i den systemiske autoimmune sykdommen lupus erythematosus (SLE) representerer nukleosomer antigener som blir angrepet av kroppens egne immunsystem. I utviklingen av systemisk lupus erythematosus (SLE) spiller kombinasjonen av genetiske faktorer med miljøpåvirkninger sannsynligvis en rolle i patogenesen. Forhøyede nivåer av sirkulerende nukleosomer er funnet i pasientens serum. De frie nukleosomene kan indusere inflammatoriske responser og indusere celledød av lymfocytter. I tillegg kan nedsatt nedbrytning av nukleosomer, for eksempel på grunn av genetisk redusert aktivitet av deoksyribonuklease (DNase1), føre til deres økte konsentrasjon og dermed til en økt risiko for å utvikle en autoimmun sykdom rettet mot nukleosomer, som f.eks lupus erythematosus (SLE). Lupus erythematosus (SLE) er preget av et meget omfattende klinisk bilde. Veldig forskjellige organer kan påvirkes. Vanligvis vises symptomer på hud, skjøter, blod fartøyog vil gråte. En typisk sommerfugl-formet erytem dannes på hud. Dette forsterkes av eksponering for sollys. I tillegg til håravfall, Det er også betennelse av de små blod fartøy. Når de utsettes for forkjølelse, Raynauds syndrom (hvit til blåaktig misfarging av hud) blir observert. Videre omfattende betennelse av skjøter utvikler. Når nyrene er involvert, forverres prognosen for sykdommen på grunn av risikoen for nyresvikt.
