Hvordan hjelper histonproteiner i coiling av DNA
Share
Det genetiske materialet til en organisme består av milliarder basepar DNA. Det er ordnet inn i kromosomer for den tette emballasjen inne i kjernen. Kromosomer er sammensatt av DNA assosiert med proteiner, danner en kompleks struktur kjent som kromatin. 40% av kromosomene er DNA, og de resterende 60% er proteiner. Histoner er proteiner assosiert med DNA. DNA er viklet rundt en kjerne dannet av histoner, danner en struktur kjent som en nukleosom. Nukleosomet er grunnenheten til en kromosom eller kromatinfiber. Et nukleosom kan betraktes som en DNA-spole. Derfor består et kromosom av DNA-supercoils.
Nøkkelområder dekket
1. Hva er histoner
- Definisjon, Typer, rolle
2. Hvordan hjelper histonproteiner i coiling av DNA
- Dannelse av nukleosomer
Nøkkelbetingelser: Kromatin, Kromatosom, Spoler, DNA, Histonkjerner, Linker DNA, Nukleosom, Supercoils
Hva er histoner
Histoner er en type positivt ladede proteiner som tjener som den grunnleggende typen proteiner som finnes i kromosomene. De fem typene histoner er H1, H2A, H2B, H3 og H4. Hovedfunksjonen til histonproteiner er å hjelpe til i kondensert emballasje av DNA inne i kjernen. Samspillet mellom histoner og DNA er vist i Figur 1.
Figur 1: Histon-DNA-interaksjon
De fire typene histon som er involvert i dannelsen av histonkjernen er H2A, H2B, H3 og H4. DNA wraps rundt histon kjerne for å danne DNA-spoler. Histoner spiller en viktig rolle i reguleringen av genuttrykk ved å danne to typer kromatin kjent som eukromatin og heterochromatin. Eukromatin inneholder løst pakket DNA og viser høye ekspressionshastigheter. Imidlertid inneholder heterochromatin tett pakket DNA, som sjelden uttrykker gener i regionen.
Hvordan hjelper histonproteiner i coiling av DNA
Genomet av en organisme består av et stort antall nukleotider som koder for hele genetisk informasjon for organismens utvikling og funksjon. Alle disse nukleotidene bør være inneholdt i et lite rom i den mikroskopiske strukturen kjent som kjernen. Derfor er det nødvendig med en mekanisme for tett emballering av DNA i kjernen. Histoner er involvert i dannelsen av en svært kondensert struktur av DNA-spoler ved å pakke DNA rundt en kjerne av histoner. Denne spirede strukturen er kjent som en nucleosome. Det innpakket DNA rundt en histonkjerne er vist i figur 2.
Figur 2: Nukleosom
Histonkjernen består av en histontonokamer, som består av en kombinasjon av to av de fire typene histoner, H2A, H2B, H3 og H4. En DNA-strekk som er 146 basepar lange er viklet rundt histonkjernen i nukleosomet. Denne innpakningen danner ca. 1,7 omdreininger på histon-oktameren. Deretter binder en femte type histon som er kjent som H1 til histonkjernen, slik at innpakning av ytterligere 20 basepar DNA rundt histonkjernen. Den resulterende strukturen er kjent som en chromatosome. Derfor er en 166 basepar lang DNA-strekk innpakket rundt et kromatosom. Tusenvis av nukleosomer knyttes sammen av DNA-strekker kjent som linker DNA. Linker DNA består av 20 basepar. Dette danner lange kjeder av nukleosomer som gir perlene på en strengstruktur under mikroskopet. Emballasjen til DNA i nukleosomer forkorter DNA-strengens lengde i syvfoldig. Diameteren av den dannede kromatinfiberen er 20 nm. Kromatin blir imidlertid videre viklet inn i en 30 nm fiber, som danner strukturen i høyere rekkefølge.
Nukleosom representerer en DNA-spole. Det tjener som den grunnleggende strukturelle og gjentatte enhet av kromosomet som genererer perlene på et strengutseende. Dette betyr at et kromosom består av DNA supercoils.
Konklusjon
Genomet av de fleste organismer består av lange kjeder av nukleotider, som skal pakkes inn i kjernen. Histoner er de tilhørende proteinene som tillater tett emballasje av DNA i kjernen. Et stykke DNA er viklet rundt en kjerne av histon, som produserer en DNA-spole kjent som en nukleosom. Som kromosomer består av en rekke nukleosomer, anses det å ha en supercoiled natur i strukturen av et kromosom.
Henvisning:
1. Iftikhar, Jannat. "Histons rolle i DNA-emballasje." LinkedIn SlideShare, 14. desember 2013, Tilgjengelig her.
Bilde Courtesy:
1. "Figur 04 03 05a" Ved CNX OpenStax - (CC BY 4.0) via Commons Wikimedia
2. "Nucleosome" Ved stavekontroll antatt - Egentlig arbeid antatt (basert på opphavsrettskrav) (Public Domain) via Commons Wikimedia
