وظائف النيكلوزوم ، التكوين والهيكل

ال جسيم نووي هو الوحدة الأساسية لتغليف الحمض النووي في الكائنات حقيقية النواة. إنه ، بالتالي ، أصغر عنصر ضغط لكروماتين.

يتم بناء النوكليوزوم كأكتام من البروتينات تسمى هيستون ، أو بنية على شكل أسطوانة على الجرح حوالي 140 nt من الحمض النووي ، مما يعطي تقريبا اثنين من المنعطفات كاملة.

بالإضافة إلى ذلك ، يُعتبر أن 40-80 nt إضافية من الحمض النووي جزء من النوكليوزوم ، وجزء من الحمض النووي الذي يسمح بالاستمرارية الجسدية بين نواة واحدة والأخرى في هياكل كروماتين أكثر تعقيدًا (مثل ألياف كروماتين 30 نانومتر).

كان كود هيستون واحدًا من أول عناصر التحكم اللاجيني التي تُفهم جزيئيًا بشكل أفضل.

مؤشر

• 1 وظائف
• 2 التركيب والهيكل
• 3 ضغط الكروماتين
• 4 رمز هيستون والتعبير الجيني
• 5 Euchromatin مقابل heterochromatin
• 6 وظائف أخرى
• 7 المراجع

وظائف

تسمح النيوكليوزومات بما يلي:

• التعبئة من الحمض النووي لإفساح المجال له في مساحة محدودة من النواة.
• حدد الفصل بين الكروماتين المعبر عنه (euchromatin) والكروماتين الصامت (heterochromatin).
• تنظيم جميع الكروماتين مكانيا وعمليا في النواة.
• وهي تمثل الركيزة من التعديلات التساهمية التي تحدد التعبير ، ومستوى التعبير ، للجينات التي ترمز للبروتينات من خلال ما يسمى رمز هيستون.

التركيب والهيكل

في معظم معانيها الأساسية ، تتكون النيوكليوزومات من الحمض النووي والبروتينات. يمكن أن يكون الحمض النووي ، فعليًا ، أي DNA مزدوج النطاق موجود في نواة الخلية حقيقية النواة ، في حين تنتمي البروتينات النووية إلى مجموعة البروتينات التي تسمى هيستون..

هيستون هي بروتينات صغيرة الحجم وذات حمولة عالية من بقايا الأحماض الأمينية الأساسية ؛ هذا يسمح للتصدي لشحنة سالبة عالية من الحمض النووي وإقامة تفاعل فيزيائي فعال بين الجزيئين دون الوصول إلى صلابة الرابطة الكيميائية التساهمية.

تشكل الهيستونات octamer كطبلة مع نسختين أو مونومرات لكل من هيستون H2A و H2B و H3 و H4. يعطي الحمض النووي حوالي اثنين من المنعطفات الكاملة على جوانب octamer ثم يستمر بكسر من رابط DNA الذي يرتبط مع هيستون H1 ، للعودة لإعطاء اثنين من المنعطفات الكاملة في octamer آخر من هيستون.

إن مجموعة octamer ، الحمض النووي المقترن بها ، ورابط الحمض النووي المقابل لها ، هي نواة.

ضغط الكروماتين

يتكون الحمض النووي الجيني من جزيئات طويلة للغاية (أكثر من متر واحد في حالة الكائن البشري ، مع مراعاة جميع الصبغيات) ، والتي يجب ضغطها وتنظيمها داخل نواة صغيرة للغاية.

يتم تنفيذ الخطوة الأولى من هذا الضغط من خلال تكوين النيوكليوزومات. فقط مع هذه الخطوة ، يتم ضغط الحمض النووي حوالي 75 مرة.

يؤدي ذلك إلى نشوء خطي يتم بناء مستويات لاحقة من ضغط الكروماتين فيه: 30 نانومتر من الألياف والحلقات وحلقات العروة.

عندما تنقسم الخلية ، إما عن طريق الانقسام أو الانقسام الاختزالي ، تكون درجة الانضغاط القصوى هي كروموسوم الانقسام أو الانقسام المنوي نفسه ، على التوالي.

رمز هيستون والتعبير الجيني

إن حقيقة أن تتفاعل ثماني الهستامين والحمض النووي تفسر جزئياً ارتباطها الفعال ، دون أن تفقد السيولة اللازمة لجعل النيوكليوسومات عناصر ديناميكية للضغط وفك ضغط الكروماتين.

ولكن هناك عنصر أكثر إثارة للدهشة من التفاعل: تتعرض أطراف الطرف N للهيستونات خارج الجزء الخارجي من الأوكتامر ، وأكثر إحكاما وخاملة.

لا تتفاعل هذه الظواهر الجسدية مع الحمض النووي فحسب ، بل تخضع أيضًا لسلسلة من التعديلات التساهمية التي تعتمد عليها درجة انضغاط الكروماتين والتعبير عن الحمض النووي المرتبط به.

تُعرف مجموعة التعديلات التساهمية ، من حيث النوع والعدد ، من بين أشياء أخرى ، باسم رمز هيستون. تتضمن هذه التعديلات الفسفرة ، الميثيل ، الأسيتيل ، التبخير والخلل في بقايا الأرجينين والليسين عند الطرف الأخير من الهستونات.

كل تغيير ، بالاقتران مع الآخرين داخل نفس الجزيء أو في بقايا الهستونات الأخرى ، ولا سيما هيستون H3 ، سيحدد التعبير عن الحمض النووي المرتبط أو لا ، وكذلك درجة ضغط الكروماتين.

كقاعدة عامة ، فقد تبين ، على سبيل المثال ، أن الهيستونات شديدة فرط الإيثيل ونقص الأسيتيل تحدد أن الحمض النووي المرتبط لا يتم التعبير عنه وأن هذا الكروماتين موجود في حالة أكثر إحكاما (غير متجانسة ، وبالتالي غير نشط).

على النقيض من ذلك ، يرتبط الحمض النووي المتناهي الصغر (الأقل ضغطًا ، والنشط وراثياً) بالكروماتين الذي هيستايلاته مفرطة الأسيتيل ونقص الميثيل.

Echromatin مقابل heterochromatin

لقد رأينا بالفعل أن حالة التعديل التساهمي للهستونات يمكن أن تحدد درجة التعبير والضغط للكروماتين المحلي. على المستويات العالمية ، يتم تنظيم ضغط الكروماتين أيضًا عن طريق التعديلات التساهمية للهيستونات في النيوكليوزومات.

لقد تبين ، على سبيل المثال ، أن الهيبوكروماتين التأسيسي (الذي لا يتم التعبير عنه مطلقًا ، وهو مكتظ جدًا) يميل إلى أن يكون مجاورًا للرقاقة النووية ، مما يترك المسام النووية خالية.

من ناحية أخرى ، فإن euchromatin التأسيسي (والذي يتم التعبير عنه دائمًا ، بما في ذلك جينات الصيانة الخلوية ، والذي يقع في مناطق الكروماتين الفضفاض) ، يفعل ذلك في حلقات كبيرة تعرض الحامض النووي ليتم نسخه إلى آلات النسخ.

تتأرجح مناطق أخرى من الحمض النووي الجينومي بين هاتين الولايتين اعتمادًا على وقت تطور الكائن الحي ، وظروف النمو ، وهوية الخلية ، إلخ..

وظائف أخرى

من أجل الامتثال لخطتها الخاصة بتطوير الخلايا وتعبيرها وصيانتها ، يجب على جينومات الكائنات حقيقية النواة أن تنظم بدقة متى وكيف تتجلى إمكاناتها الوراثية..

بدءا من المعلومات المخزنة في جيناتهم ، فهي تقع في النواة في مناطق معينة تحدد حالة النسخ الخاصة بهم.

لذلك يمكننا القول أن أحد الأدوار الأساسية للنيوكليوميات ، من خلال تغييرات الكروماتين التي تساعد على تحديد ، هي تنظيم أو بنية النواة التي تستضيفها..

هذه البنية موروثة ويتم الحفاظ عليها من خلال علم الأنساب بفضل وجود هذه العناصر المعيارية للتغليف المعلوماتي.

مراجع

1. Alberts، B.، Johnson، A.D، Lewis، J.، Morgan، D.، Raff، M.، Roberts، K.، Walter، P. (2014) Molecular Biology of the Cell (6^عشر طبعة). دبليو دبليو نورتون وشركاه ، نيويورك ، نيويورك ، الولايات المتحدة الأمريكية.
2. Brooker، R. J. (2017). علم الوراثة: التحليل والمبادئ. ماكجرو هيل التعليم العالي ، نيويورك ، نيويورك ، الولايات المتحدة الأمريكية.
3. Cosgrove، M. S.، Boeke، J. D.، Wolberger، C. (2004). تنقل النيوكليوزوم للتنقل ورمز هيستون. علم الأحياء الهيكلية والجزيئية الطبيعية ، 11: 1037-43.
4. جودنوج ، يو دبليو (1984) علم الوراثة. W. B. Saunders Co.، Pkiladelphia، PA، USA.
5. Griffiths، A.J.F.، Wessler، R.، Carroll، S.B.، Doebley، J. (2015). مقدمة في التحليل الوراثي (11^عشر أد.). نيويورك: دبليو إتش فريمان ، نيويورك ، نيويورك ، الولايات المتحدة الأمريكية.