nucleosomi

UN nucleosomi rappresenta la più piccola unità di confezionamento di un cromosoma. Insieme alla proteina linker e al DNA linker, i nucleosomi appartengono alla cromatina, il materiale di cui sono composti i cromosomi. In connessione con gli anticorpi contro i nucleosomi, possono svilupparsi malattie autoimmuni del circuito reumatico.

Cos'è un nucleosoma?

I nucleosomi sono costituiti da DNA avvolto attorno a un ottamero fatto di istoni. Gli istoni sono alcune molecole proteiche di base che sviluppano un forte legame con la catena del DNA. I comuni amminoacidi basici lisina e arginina in particolare garantiscono la basicità degli istoni.

Le proteine ​​di base possono legarsi saldamente con il DNA acido e quindi formare la struttura compatta dei nucleosomi. Il nucleosoma, tuttavia, è solo l'unità di confezionamento più elementare della cromatina e quindi del cromosoma. La scoperta dei nucleosomi è avvenuta nel 1973 da Donald Olins e Ada attraverso la rappresentazione al microscopio elettronico di nuclei cellulari rigonfiati. È stata rivelata la cosiddetta struttura del solenoide del DNA. È la compressione di un gran numero di nucleosomi in una fibra di cromatina.

Questa fibra sembra una bobina arrotolata. I singoli nucleosomi sono collegati tra loro dai cosiddetti istoni linker, che sono legati al DNA linker, e formano una struttura organizzativa chiamata fibra a 30 nm nella cromatina.

Anatomia e struttura

Il nucleosoma è costituito da due componenti di base, gli istoni e il DNA. Gli istoni inizialmente formano un ottamero istonico. Questo rappresenta un complesso proteico di otto istoni.I mattoni di base di questo complesso sono quattro diversi istoni. Questi includono le proteine ​​H3, H4, H2A e H2B. Due istoni identici si combinano ciascuno per formare un dimero.

L'ottamero istonico a sua volta è costituito da quattro diversi dimeri. Una sezione di DNA con 147 coppie di basi ora si avvolge 1,65 volte attorno al complesso proteico risultante e forma una struttura di superelica sinistrorsa. Questa torsione del DNA ne accorcia la lunghezza di un settimo da 68 nanometri a 10 nanometri. Durante il processo di digestione degli istoni da parte dell'enzima DNasi, viene creata la cosiddetta particella del nucleo nucleosomico, che consiste nell'istone ottamero e un frammento di DNA di 147 coppie di basi.

Le singole particelle del nucleo del nucleosoma sono collegate l'una all'altra dall'istone linker H1. L'istone del linker è anche collegato al DNA del linker. L'istone H1 a sua volta rappresenta un gran numero di molecole proteiche che variano a seconda del tessuto, dell'organo e del tipo. Tuttavia, non influenzano la struttura del nucleosoma. Quando i nucleosomi sono collegati tramite l'istone linker H1 e il DNA linker, si forma la cosiddetta fibra da 30 nm, che rappresenta un livello più alto di organizzazione del DNA.

La fibra da 30 nm è una fibra di cromatina spessa 30 nanometri sotto forma di una bobina avvolta (struttura del solenoide). Gli istoni sono proteine ​​molto conservatrici che non sono cambiate quasi mai nel corso dell'evoluzione. Ciò è dovuto alla loro fondamentale importanza per la protezione e il confezionamento del DNA in tutti gli esseri viventi eucarioti. La struttura dei nucleosomi in tutte le cellule eucariotiche è la stessa.

Funzione e compiti

L'importanza fondamentale dei nucleosomi risiede nella loro capacità di impacchettare il materiale genetico nel più piccolo spazio del nucleo cellulare e allo stesso tempo di proteggerlo. Anche con stati di condensazione dei cromosomi meno densi, la confezione è ancora molto ermetica. Allo stesso tempo, tuttavia, in questo caso gli enzimi raggiungono il DNA.

Qui possono quindi avviare il trasferimento delle informazioni genetiche all'mRNA e la sintesi delle proteine. I nucleosomi sono anche di grande importanza nei processi epigenetici. L'epigenetica riguarda i cambiamenti nell'attività dei geni nelle singole cellule, che tra le altre cose portano alla differenziazione delle cellule del corpo in organi diversi. Inoltre, le caratteristiche acquisite si sviluppano attraverso i cambiamenti epigenetici.

Tuttavia, la struttura genetica di base del materiale genetico viene mantenuta. Vari geni possono essere inattivati ​​legandosi agli istoni o mediante metilazione e possono essere riattivati ​​con imballaggi meno stretti.

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Malattie

Ci sono malattie legate ai nucleosomi. Si tratta principalmente di malattie autoimmuni in cui il sistema immunitario produce anticorpi contro le proteine ​​del corpo. Tra le altre cose, anche i nucleosomi possono essere colpiti.

Nella malattia autoimmune sistemica lupus eritematoso (LES), i nucleosomi rappresentano antigeni che vengono attaccati dal sistema immunitario del corpo. Nello sviluppo del lupus eritematoso sistemico (LES), la combinazione di fattori genetici con influenze ambientali gioca un ruolo nella patogenesi. Nel siero dei pazienti si trovano concentrazioni aumentate di nucleosomi circolanti. I nucleosomi liberi possono indurre reazioni infiammatorie e causare la morte cellulare dei linfociti. Inoltre, una degradazione compromessa dei nucleosomi, ad esempio a causa di una ridotta attività geneticamente determinata della desossiribonucleasi (DNasi1), può portare alla sua maggiore concentrazione e quindi ad un aumento del rischio di sviluppare una malattia autoimmune come il lupus eritematoso (LES) diretta contro i nucleosomi.

Il lupus eritematoso (LES) è caratterizzato da un quadro clinico molto ampio. Possono essere colpiti organi molto diversi. I sintomi compaiono più spesso sulla pelle, sulle articolazioni, sui vasi sanguigni e sulla pleura. Sulla pelle si forma un tipico eritema a forma di farfalla. Questo è intensificato dalla radiazione solare. Oltre alla caduta dei capelli, si infiammano anche i piccoli vasi sanguigni. La sindrome di Raynaud (colorazione da bianca a bluastra della pelle) si osserva se esposta al freddo. Si sviluppa anche un'infiammazione articolare estesa. Se sono coinvolti i reni, la prognosi della malattia peggiora a causa del rischio di insufficienza renale.