Nukleosoom

A Nukleosoom tähistab kromosoomi väikseimat pakkeüksust. Koos linkervalgu ja linkeri DNA-ga kuuluvad nukleosoomid kromatiini - materjali, millest kromosoomid valmistatakse. Seoses nukleosoomide vastaste antikehadega võivad areneda reumaatilise ahela autoimmuunhaigused.

Mis on nukleosoom?

Nukleosoomid koosnevad DNA-st, mis on mähitud histoonide oktaameeride ümber. Histoonid on teatud põhilised valgu molekulid, mis arendavad tugevat sidet DNA ahelaga. Histoonide aluselisust tagavad eriti sageli esinevad aluselised aminohapped lüsiin ja arginiin.

Aluselised valgud saavad tihedalt sidestada happelise DNA-ga ja seega moodustada nukleosoomide tihedalt pakitud struktuuri. Nukleosoom on siiski ainult kromatiini ja seega ka kromosoomi kõige elementaarsem pakend. Nukleosoomide avastasid 1973. aastal Donald Olins ja Ada paisunud rakutuumade elektronmikroskoopilise kujutamise kaudu. Selgus DNA niinimetatud solenoidne struktuur. See on suure hulga nukleosoomide kokkusurumine kromatiinkiuks.

See kiud näeb välja nagu mähitud mähis. Üksikud nukleosoomid on üksteisega seotud niinimetatud linkerhistoonidega, mis on seotud linkeri DNA-ga ja moodustavad kromatiinis organisatsioonilise struktuuri, mida tuntakse 30 nm kiudainena.

Anatoomia ja struktuur

Nukleosoom koosneb kahest põhikomponendist, histoonidest ja DNA-st. Histoonid moodustavad algselt histooni oktameeri. See tähistab kaheksast histoonist koosnevat valgukompleksi. Selle kompleksi põhiosadeks on neli erinevat histooni. Nende hulka kuuluvad valgud H3, H4, H2A ja H2B. Kaks identset histooni ühendavad mõlemad, moodustades dimeeri.

Histooni oktaameer koosneb omakorda neljast erinevast dimeerist. DNA sektsioon 147 aluspaariga mähkib saadud valgukompleksi ümber 1,65 korda ja moodustab vasakukäelise superhelixi struktuuri. See DNA keerdumine lühendab selle pikkust seitsmenda võrra 68 nanomeetrist 10 nanomeetrini. Histoonide ensüümi DNaasi lagundamise käigus luuakse niinimetatud nukleosoomi tuumaosake, mis koosneb histooni oktaameerist ja 147 aluspaari DNA fragmendist.

Üksikud nukleosoomi tuumaosakesed on üksteisega ühendatud linkeri histooni H1 abil. Linkeri histoon on ühendatud ka linkeri DNA-ga. Histoon H1 esindab omakorda suurt hulka proteiinimolekule, mis varieeruvad sõltuvalt koest, elundist ja tüübist. Kuid need ei mõjuta nukleosoomi struktuuri. Kui nukleosoomid on ühendatud linkerhistooni H1 ja linker DNA abil, moodustub niinimetatud 30 nm kiudaine, mis tähistab kõrgemat DNA korralduse taset.

30nm kiud on 30 nanomeetri paksune kromatiinkiud haavapooli kujul (solenoidstruktuur). Histoonid on väga konservatiivsed valgud, mis evolutsiooni käigus pole peaaegu muutunud. Selle põhjuseks on nende oluline tähtsus kõigi eukarüootsete elusolendite DNA kinnistamisel ja pakendamisel. Kõigi eukarüootsete rakkude nukleosoomide struktuur on sama.

Funktsioon ja ülesanded

Nukleosoomide põhiline tähtsus seisneb nende võimes pakkida geneetiline materjal raku tuuma väikseimasse ruumi ja samal ajal seda kinnitada. Isegi kromosoomide vähem tihedate kondenseerumisseisundite korral on pakend endiselt väga tihe. Kuid samal ajal jõuavad ensüümid sel juhul DNA-sse.

Siin saavad nad seejärel algatada geneetilise teabe ülekandmise mRNA-sse ja valkude sünteesi. Nukleosoomidel on suur tähtsus ka epigeneetilistes protsessides. Epigeneetika seisneb geenide aktiivsuse muutumises üksikutes rakkudes, mis muu hulgas viib organismi rakkude diferentseerumiseni erinevateks elunditeks. Lisaks arenevad omandatud omadused epigeneetiliste muutuste kaudu.

Geneetilise materjali põhiline geneetiline struktuur siiski säilib. Erinevaid geene saab aga inaktiveerida histoonidega seondumise või metüülimise teel ning neid saab uuesti aktiveerida vähem tiheda pakendamise teel.

Ravimid leiate siit

Haigused

On haigusi, mis on seotud nukleosoomidega. Need on peamiselt autoimmuunhaigused, mille korral immuunsussüsteem moodustab keha enda valkude vastaseid antikehi. Muu hulgas võivad mõjutada ka nukleosoomid.

Süsteemse autoimmuunhaiguse erütematoosluupuse (SLE) korral tähistavad nukleosoomid antigeene, mida keha enda immuunsussüsteem ründab. Süsteemse erütematoosluupuse (SLE) arendamisel mängib patogeneesis rolli geneetiliste tegurite ja keskkonnamõjude kombinatsioon. Tsirkuleerivate nukleosoomide suurenenud kontsentratsioon on patsientide seerumis. Vabad nukleosoomid võivad esile kutsuda põletikulisi reaktsioone ja põhjustada lümfotsüütide rakusurma. Lisaks võib nukleosoomide häiritud lagunemine, näiteks desoksüribonukleaasi (DNaas1) geneetiliselt määratud vähenenud aktiivsuse tõttu põhjustada selle suurenenud kontsentratsiooni ja seega suureneda nukleosoomide vastu suunatud autoimmuunhaiguse, näiteks erütematoosluupuse (SLE) tekke oht.

Erütematoosluupust (SLE) iseloomustab väga ulatuslik kliiniline pilt. Võib mõjutada väga erinevaid organeid. Kõige sagedamini ilmnevad sümptomid nahal, liigestel, veresoontel ja pleural. Nahal moodustub tüüpiline liblikukujuline erüteem. Seda intensiivistab päikesekiirgus. Lisaks juuste väljalangemisele muutuvad põletikuks ka väikesed veresooned. Külmaga kokkupuutel täheldatakse Raynaud 'sündroomi (naha valge või sinakas värvimuutus). Samuti areneb ulatuslik liigesepõletik. Kui neerud on kaasatud, halveneb haiguse prognoos neerupuudulikkuse ohu tõttu.