L'Enciclopèdia, la wikipedia en valencià

Nucleosoma

El nucleosoma és l'unitat estructural fonamental de la cromatina, la qual és la forma de empaquetamiento del ADN dins dels cromosomes de les cèlules eucariota. Un nucleosoma es compon de, aproximadament, 145-150 parells de bases d'ADN superenrolladas al voltant d'un núcleu de 8 histona, conegut com octámero.[1][2] Cada octámero de histona es compon de dos còpies de cada proteïna H2A, H2B, H3 i H4, exceptuant histona H1, ya que només es compon d'una còpia d'este últim.

Representació esquemàtica de l'ensamblage de histona nuclears en el nucleosoma. A la dreta es mostra un nucleosoma complet.

Els nucleosomas s'organisen com a contes d'un collar, les quals, a la seua volta, es pleguen sobre sí mateixes repetides voltes fins a conformar un cromosoma.[3] Cada cèlula humana conté 30 millons de nucleosomas aproximadament.[4] Les histona són proteïnas riques en aminoàcits bàsics i altament conservades a través de l'escala filogenético.[5]

Descobriment

En 1974, els investigadors Don i Ada Ollins varen ser els primers en observar els nucleosomas, per mig de microscopía electrònica, com a partícules esfèriques de 70 Å de diàmetro en la cromatina.[6] En el mateix any, Roger Kornberg els va identificar i va propondre la seua estructura, basant-se en les següents en els següents resultats:[7]

  • La cromatina conté aproximadament el mateix número de molèculas de histona H2A, H2B, H3 i H4 i no més de la mitat d'H1.
  • La H1 residix fòra de la partícula nuclear del nucleosoma, esta s'unix al ADN espayador que conecta una partícula del nucleosoma en la següent partícula.
  • La cristalografia de rajos X va indicar que en la cromatina existix una estructura regular que es repetix cada 100 Å sobre la fibra. Este mateix patró s'observa quan ADN purificat es mescla en cantitats equimolares de histona, llevat H1.
  • Micrografías electròniques de la cromatina varen revelar que consistix en partícules d'aproximadament 100 Å de diàmetro conectades per mig de ADN nuet (com un collar de contes) i són aparentment les responsables del patró de rajos X.
  • Controlant el temps de digestió de la cromatina en la nucleasa de micrococo (que trenca el doble bri de el ADN), es obuvieron fragments que el seu ADN tenia tamanys sempre múltiples de, aproximadament, 200 parells de bases (quantificat per mig d'experiments d'electroforesis en gel).
  • Experiments d'entrecreuat varen indicar que les histona H3 i H4 s'associen per a formar el heterotetrámero (H3)2(H4)2.

Les observacions de Kornberg ho varen dur a concloure que el nucleosoma està format pel octámero (H2A)2(H2B)2(H3)2(H4)2, ademés d'aproximadament 200 parells de bases de ADN. En contacte directe en el centre de l'octámero hi ha 140-147 parells de bases. Entre dos octámeros adjacents, l'ADN espayador té una llongitut de 20-100 pb. Kornberg va postular que la quinta histona, H1, estava associada d'alguna manera en l'exterior del nucleosoma.[7]

Quan el ADN es replica in viu, els bri filles són incorporades immediatament en nucleosomas. Quan el ADN es replica en presència de cicloheximida (inhibidor de la síntesis de proteïnes), solament un bri filla té nucleosomas.

Posteriorment en 1987, els investigadors Lorch et al. varen demostrar in vitro el rol dels nucleosomas com a reguladors de la transcripció[8] i en 1988, Hans i Grunstein[9] i Clark-Adams et al.[10] ho varen demostrar in viu.

Estructura

 
Reconstrucció de l'estructura de la partícula central d'un nucleosoma. Les Histona H2A , H2B, H3 i H4 estan coloreadas, i al seu entorn s'observa la cadena de ADN en color violeta (Estructura extreta de PDB: 1EQZ)[11]

Partícula central del nucleosoma

La partícula central del nucleosoma es compon d'una regió de ADN de 140-147 nucleòtits de llongitut, la qual envol el octámero de histona en 1,7 regressos en un superenrollamiento negatiu o levógiro. El octámero es compon de les histona centrals H2A, H2B, H3 i H4, cada una en parelles de dos.[1] Entre cada nucleosoma consecutiu existix un fragment de ADN, cridat ADN espayador, la llongitut del qual varia entre 20 i 100 nucleòtits en funció de l'espècies i el tipo celular. L'estructura completa conforma una hèliç d'11 nm de diàmetro i 5,5 nm d'altura.[12][13][14][15]


Estes partícules es poden observar per mig de microscopía electrònica quan la cromatina es troba en interfase i es força la seua desempaquetamiento per mig d'una digestió parcial en ADNasa. Açò genera una estructura en forma de "collar de contes o de perles", a on la corda del collar es correspon al ADN i les contes/perles als nucleosomas.[16] La digestió en ADNasa de les regions de ADN més accessibles, aquelles que no estan unides al nucleosoma, genera fragments de llongituts múltiple de, aproximadament, 200 nucleòtits. Per mig de la tècnica d'electroforesis en gel es pot observar este patró de fragmentació. Este tipo de digestió de el ADN també pot ocórrer en condicions naturals durant l'apoptosis o mort celular programada.[17]

Extrems N- i C-terminal

 
Reconstrucció tridimensional de dos nucleosomas adjacents. S'observa la seua estreta relació espacial. Es poden vore els bri d'ADN espayador.

L'extensió de les coes N- i C-terminal de les histona supon fins a un 30% del seu massa, pero no són visibles en les estructures dels nucleosomas obtingudes per cristalografia per la seua alta flexibilitat intrínseca, per lo que es creu que no seguixen estructures definides.[18] Els extrems N-terminal de les histona H3 i H2B es coloquen a través dels canals formats pels dos bri de el ADN, descollant de el ADN cada 20 pares de bases.[19] Per una atra part, la coa N-terminal de l'histona H4 conté una regió d'alt contingut d'aminoàcits bàsics (16-25), els quals formen en l'estructura de cristalografia interaccions en regions altament àcides del dímer H2A-H2B d'atres nucleosomas. Açò és potencialment rellevant per a l'estructura dels nucleosomas.[20] Es creu que estes interaccions ocorren en condicions fisiològiques normals i sugerix que l'acetilaació de la coa de H4 afecta l'estructura superior de la cromatina.[20]

Estructura de la cromatina

La repetició dels nucleosomas, en colaboració en l'histona H1 en cada u i en l'ADN espayador, forma una fibra compacta de 30 nm, la qual reduïx fins a 50 voltes la llongitut de el ADN.[21] Per a que es produïxca la transcripció de el ADN, el ADN deu separar-se de les histona. En estat desplegat es coneix com: Eucromatina. Actualment es creu que l'eucromatina correspon a la configuració de 11 nanómetros (nm). i l'heterocromatina podria correspondre a la de 30 nm.[22]

Referències

  1. ↑ 1,0 1,1 Luger, Karolin; Mäder, Armin W.; Richmond, Robin K.; Sargent, David F.(1997-09).«Crystal structure of the nucleosome core particle at 2.8 Å resolution».Nature.389(6648): 251–260.ISSN 1476-4687.doi:10.1038/38444.Consultat el 2022-09-20.(en en)
  2. ↑ Viviana Sabbatino, Andrea Lassalle, Gladys Gálvez, Silvia Márquez(2011).«Nivelles d'organisació de la Cromatina en: El Núcleu Celular».Guies temàtiques: Biologia celular i humana.Genomasur.
  3. ↑ «Nucleosoma | NHGRI» (en es). Genome.gov. Consultat el 2021-04-16.
  4. ↑ Alberts, Bruce; Johnson, Alexander; Lewis, Julian; Raff, Martin (2002). Chromosomal DNA and Its Packaging in the Chromatin Fiber (en en), Garland Science. Consultat el 2023-12-16.
  5. ↑ White, Cindy L.; Suto, Robert K.; Luger, Karolin(2001-09-17).«Structure of the yeast nucleosome core particle reveals fonamental changes in internucleosome interactions».The EMBO Journal.20(18): 5207–5218.ISSN 0261-4189.doi:10.1093/emboj/20.18.5207.Consultat el 2022-09-20.
  6. ↑ Olins, Ada L.; Olins, Donald E.(1974-01-25).«Spheroid Chromatin Units (ν Bodies)».Science.183(4122): 330–332.ISSN 0036-8075.doi:10.1126/science.183.4122.330.Consultat el 2022-09-20.(en en)
  7. ↑ 7,0 7,1 Kornberg, Roger D.(1974-05-24).«Chromatin Structure: A Repeating Unit of Histones and DNA: Chromatin structure is based on a repeating unit of eight histone molecules and about 200 DNA base pairs.».Science.184(4139): 868–871.ISSN 0036-8075.doi:10.1126/science.184.4139.868.Consultat el 2022-09-20.(en en)
  8. ↑ Lorch, Yahli; LaPointe, Janice W.; Kornberg, Roger D.(1987-04-24).«Nucleosomes inhibit the initiation of transcription but allow chain elongation with the displacement of histones».Cell.49(2): 203–210.ISSN 0092-8674.doi:10.1016/0092-8674(87)90561-7.Consultat el 2022-09-20.(en anglés)
  9. ↑ Han, Min; Grunstein, Michael(1988-12-23).«Nucleosome loss activates yeast downstream promoters in viu».Cell.55(6): 1137–1145.ISSN 0092-8674.doi:10.1016/0092-8674(88)90258-9.Consultat el 2022-09-20.(en anglés)
  10. ↑ Clark-Adams, C. D.; Norris, D.; Osley, M. A.; Fassler, J. S.(1988-02-01).«Changes in histone gene dosage alter transcription in yeast.».Gens & Development.2(2): 150–159.ISSN 0890-9369.doi:10.1101/gad.2.2.150.Consultat el 2022-09-20.(en en)
  11. ↑ Harp, J. M.; Hanson, B. L.; Timm, D. E.; Bunick, G. J.(2000-12).«Asymmetries in the nucleosome core particle at 2.5 A resolution».Acta Crystallographica. Section D, Biological Crystallography.56(Pt 12): 1513–1534.ISSN 0907-4449.doi:10.1107/s0907444900011847.Consultat el 2022-09-20.
  12. ↑ Harp, J. M.; Uberbacher, E. C.; Roberson, A. E.; Palmer, E. L.(1996-03-01).«X-ray Diffraction Analysis of Crystals Containing Twofold Symmetric Nucleosome Core Particles».Acta Crystallographica Section D: Biological Crystallography.52(2): 283–288.ISSN 0907-4449.doi:10.1107/S0907444995009139.Consultat el 2022-09-20.(en en)
  13. ↑ Felsenfeld, Gary; Groudine, Mark(2003-01).«Controlling the double helix».Nature.421(6921): 448–453.ISSN 1476-4687.doi:10.1038/nature01411.Consultat el 2022-09-20.(en en)
  14. ↑ Hanson, B. Leif; Alexander, Chad; Harp, Joel M; Bunick, Gerard J (2003-01-01). Preparation and Crystallization of Nucleosome Core Particle (vol. 375) (en en), Academic Press, pp. 44–62. doi:10.1016/s0076-6879(03)75003-4. Consultat el 2022-09-20.
  15. ↑ Alberts, Bruce; Wilson, John; Hunt, Tim (2008). Molecular biology of the cell, 5th ed edició, Garland Science. OCLC 82473851. ISBN 978-0-8153-4105-5. Consultat el 2022-09-20.
  16. ↑ Alberts, B. (2009). Essential Cell Biology, 2nd edició, New York: Garland Science.
  17. ↑ Stryer, Lubert (1995). Biochemistry, 4th ed edició, W.H. Freeman. OCLC 30893133. ISBN 0-7167-2009-4. Consultat el 2022-09-20.
  18. ↑ Zheng, Chunyang; Hayes, Jeffrey J.(2003-04).«Structures and interactions of the core histone tail domains».Biopolymers.68(4): 539–546.doi:10.1002/bip.10303.Consultat el 2022-10-11.
  19. ↑ Luger, Karolin; Mäder, Armin W.; Richmond, Robin K.; Sargent, David F.(1997-09).«Crystal structure of the nucleosome core particle at 2.8 Å resolution».Nature.389(6648): 251–260.ISSN 1476-4687.doi:10.1038/38444.Consultat el 2022-10-11.(en en)
  20. ↑ 20,0 20,1 Taylor, Gillian C. A.; Eskeland, Ragnhild; Hekimoglu-Balkan, Betül; Pradeepa, Madapura M.(2013-12-01).«H4K16 acetylation marks active gens and enhancers of embryonic stem cells, but does not alter chromatin compaction».Genome Research.23(12): 2053–2065.ISSN 1088-9051.doi:10.1101/gr.155028.113.Consultat el 2022-10-11.(en en)
  21. ↑ Felsenfeld, Gary; Groudine, Mark(2003-01).«Controlling the double helix».Nature.421(6921): 448–453.ISSN 1476-4687.doi:10.1038/nature01411.Consultat el 2022-10-11.(en en)
  22. ↑ Babu, Arvind; Verma, Ram S. (1987-01-01). Chromosome Structure: Euchromatin and Heterochromatin (vol. 108) (en en), Academic Press, pp. 1–60. doi:10.1016/s0074-7696(08)61435-7. Consultat el 2022-10-11.


Obtingut de «https://lenciclopedia.org/w/index.php?title=Nucleosoma&oldid=1494590»