Back to chapter

5.6:

Nükleozom

JoVE Core
Moleküler Biyoloji
Bu içeriği görüntülemek için JoVE aboneliği gereklidir.  Oturum açın veya ücretsiz deneme sürümünü başlatın.
JoVE Core Moleküler Biyoloji
The Nucleosome

Diller

Paylaş

Proteinler, bir kromozomun fiziksel yapısının belirlenmesinde önemli bir rol oynar. Sayıca en çok olan protein çeşidi, histon adı verilen küçük, pozitif yüklü proteinlerdir. Bu pozitif yük, negatif yüklü DNA ile kuvvetli bir bağ kurmalarına izin verir.Hücre döngüsünün belirli aşamalarında, DNA belirli histon tiplerinin etrafına sıkıca sarılır ve nükleozom adı verilen yapıları oluşturur. Nükleozomlar genellikle bir DNA zinciri üzerindeki boncuklar olarak tanımlanır. Bir nükleozom, birkaç temel unsurdan oluşur.Bunlardan ilki, histon proteinlerinin bir oktameridir;bu oktamerde H2A, H2B, H3 ve H4 moleküllerinden ikişer adet bulunur. Nükleozomda ayrıca, protein oktamerinin etrafına yaklaşık iki kez sarılmış, 145 ila 147 baz çifti uzunluğunda bir DNA parçası bulunur. Histon oktameri ve etrafına sarılmış DNA birlikte, nükleozom çekirdek parçacığı olarak bilinir.Nükleozom çekirdek parçacığındaki histonların her biri, 11 ila 27 amino asitten oluşan küçük, pozitif yüklü bir kuyruğa sahiptir. Kuyruklar nükleozom çekirdek parçacığından dışarıya doğru uzanır ve negatif yüklü DNA ve histonların bağlarının korunmasına yardımcı olur. Ek olarak, histon kuyrukları komşu çekirdek parçacıklarından kuyruklarla etkileşime girebilir ve bu da DNA paketlemesine olanak sağlar.Beşinci bir histon tipi olan H1, nükleozom yapısında önemli bir rol oynar;ancak nükleozom çekirdek parçacığının bir parçası değildir. H1 birleştiği yerde DNA’ya bağlanır ve ardından oktamerden ayrılarak bir kelepçe görevi görür ve DNA’yı yerinde tutar. Son olarak, nükleozom ayrıca nükleozom çekirdek parçacığına bitişik olan bağlayıcı DNA parçasını da kapsar.Her bir çekirdek parçacığını ayıran bağlayıcı DNA’nın uzunluğu, hücre tipine göre yaklaşık 30 ila 40 baz çifti arasında değişebilir. Nükleozom”ve nükleozom çekirdek parçacığı”terimleri sıklıkla birbirinin yerine kullanılır, ancak nükleozom aslında nükleozom çekirdek parçacığı ve bitişik bağlayıcı DNA toplamını ifade eder. Sonuç olarak, nükleozomlar, uzun bir DNA molekülünü, orijinal uzunluğunun yaklaşık üçte birinde bir kromatin ipliğine indirgeyebilir.

5.6:

Nükleozom

Bir insan hücresindeki DNA neredeyse 2 metre uzunluğundadır ve çapı sadece birkaç mikron olan küçük bir çekirdeğin içinde paketlenmiştir. Çekirdeğin içindeki DNA'nın sıkışma seviyesi şaşırtıcıdır. Bu kadar küçük bir alana sığacak şekilde birkaç ardışık yüksek sıkıştırma seviyesinde düzenlenmiştir. DNA'nın en kompakt formu, bölünen bir hücrede mikroskop altında görülebilen bir kromozomdur.

DNA, 8 histon proteininden oluşan histon çekirdeği adı verilen bir protein kompleksinin etrafına iki kez sarılır. Bu DNA ve histon protein kompleksi, DNA sıkıştırmasının temel ve fonksiyonel birimi olan nükleozom olarak adlandırılır. Nükleozomlar kendi etrafında sarılarak daha fazla sıkıştırmaya maruz kalabilirler.

DNA, düşük tuz koşullarında hücrelerden ekstrakte edildiğinde ve mikroskop altında incelendiğinde, bir ip üzerindeki boncukları andırır. Dize, boncuk benzeri nükleozomları birbirine bağlayan bağlayıcı "DNA" adı verilen serbest DNA'yı temsil eder. DNA fizyolojik tuz koşullarında (0.15 M KCl) izole edilirse histon olmayan bir protein olan H1'e bağlı 30 nm çapında lif benzeri bir formdadır. H1 proteini hem nükleozoma sıkıca bağlanır hem de DNA'nın kaymasına izin vermez.

Histonlar yüksek oranda korunmuş proteinlerdir

Çekirdek histon proteinlerinin amino asit dizileri uzaktan ilişkili türler arasında yüksek oranda korunur. Örneğin buzağı timusu ve bezelye bitkisi arasındaki H3 histonunun amino asit dizisi sadece dört amino asit farkına sahiptir.

Histon olmayan proteinler

Nükleozom kompleksi ayrıca sıkıştırmanın korunmasına ve uzun kromatin döngülerinin düzenlenmesine yardımcı olan az miktarda histon olmayan protein ile bağlanır. Histon olmayan proteinler ayrıca DNA replikasyonu ve RNA sentezinin düzenlenmesinde rol oynar.

Önerilen Okuma

  1. Molecular Cell Biology, Lodish, 8th edition, Pages 328-339
  2. Annunziato, A. "DNA packaging: nucleosomes and chromatin." Nature Education 1, no. 1 (2008): 26.