nucleosome

nucleosome predstavuje najmenšiu baliacu jednotku chromozómu Spolu s linkerovým proteínom a linkerovou DNA patria nukleozómy k chromatínu, materiálu, z ktorého sú chromozómy vyrobené. V súvislosti s protilátkami proti nukleozómom sa môžu vyvinúť autoimunitné ochorenia reumatického obvodu.

Čo je to nukleozóm?

Nukleozómy sú tvorené DNA obalenou oktamérom z histónov. Históny sú určité základné proteínové molekuly, ktoré si vytvárajú silnú väzbu s reťazcom DNA. Najmä bežné bázické aminokyseliny lyzín a arginín zaisťujú zásaditosť histónov.

Zásadité proteíny sa môžu pevne viazať s kyslou DNA, a tak tvoria pevne zbalenú štruktúru nukleozómov. Nukleozóm je však iba najzákladnejšou baliacou jednotkou chromatínu, a teda chromozómu. Objav nukleozómov sa uskutočnil v roku 1973 Donaldom Olinsom a Adou prostredníctvom elektrónového mikroskopického znázornenia opuchnutých bunkových jadier. Bola odhalená takzvaná solenoidová štruktúra DNA. Je to kompresia veľkého počtu nukleozómov do chromatínového vlákna.

Toto vlákno vyzerá ako stočená cievka. Jednotlivé nukleozómy sú navzájom spojené takzvanými linkerovými histónmi, ktoré sú naviazané na linkerovú DNA a vytvárajú organizačnú štruktúru nazývanú 30 nm vlákno v chromatíne.

Anatómia a štruktúra

Nukleozóm pozostáva z dvoch základných zložiek, histónov a DNA. Históny pôvodne tvoria októn histónu. Toto predstavuje proteínový komplex ôsmich histónov, základnými stavebnými kameňmi tohto komplexu sú štyri rôzne históny. Patria sem proteíny H3, H4, H2A a H2B. Každý z dvoch identických histónov sa spojí a vytvorí dimér.

Októnový oktamér sa skladá zo štyroch rôznych dimérov. Časť DNA so 147 pármi báz sa teraz obalí 1,65-krát okolo výsledného proteínového komplexu a tvorí ľavostrannú superhelixovú štruktúru. Toto skrútenie DNA skráti jej dĺžku o sedem zo 68 nanometrov na 10 nanometrov. Počas procesu trávenia histónov enzýmom DNáza sa vytvorí takzvaná nukleozómová jadrová častica, ktorá pozostáva z oktaméru histónu a fragmentu DNA so 147 pármi báz.

Jednotlivé nukleozómové častice jadra sú navzájom spojené linkerovým histónom H1. Histón linkera je tiež spojený s linkerovou DNA. Histón H1 zase predstavuje veľké množstvo proteínových molekúl, ktoré sa líšia v závislosti od tkaniva, orgánu a typu. Neovplyvňujú však štruktúru nukleozómu. Keď sú nukleozómy spojené pomocou linkerového histónu H1 a linkerovej DNA, vytvorí sa takzvané vlákno 30 nm, čo predstavuje vyššiu úroveň organizácie DNA.

30nm vlákno je 30 nanometrové chromatínové vlákno vo forme vinutej cievky (solenoidová štruktúra). Históny sú veľmi konzervatívne proteíny, ktoré sa v priebehu evolúcie ťažko zmenili. Je to kvôli ich zásadnému významu pre zabezpečenie a zabalenie DNA do všetkých eukaryotických živých bytostí. Štruktúra nukleozómov vo všetkých eukaryotických bunkách je rovnaká.

Funkcia a úlohy

Základný význam nukleozómov spočíva v ich schopnosti zabaliť genetický materiál do najmenšieho priestoru v bunkovom jadre a zároveň ho zabezpečiť. Aj pri menej hustých kondenzačných stavoch chromozómov je balenie stále veľmi tesné. V tomto prípade sa však enzýmy dostanú do DNA.

Tu môžu potom iniciovať prenos genetickej informácie do mRNA a syntézu proteínov. Nukleozómy majú tiež veľký význam v epigenetických procesoch. Epigenetika je o zmenách v aktivite génov v jednotlivých bunkách, ktoré okrem iného vedú k diferenciácii buniek tela na rôzne orgány. Získané vlastnosti sa ďalej vyvíjajú epigenetickými zmenami.

Zachováva sa však základná genetická štruktúra genetického materiálu. Rôzne gény sa môžu inaktivovať väzbou na históny alebo metyláciou a môžu sa reaktivovať menej tesným balením.

Svoje lieky nájdete tu

choroby

Existujú choroby, ktoré súvisia s nukleozómami. Ide najmä o autoimunitné ochorenia, pri ktorých imunitný systém vytvára protilátky proti vlastným bielkovinám tela. Okrem iného môžu byť ovplyvnené aj nukleozómy.

Pri systémovom autoimunitnom ochorení lupus erythematodes (SLE) predstavujú nukleozómy antigény, ktoré sú napadnuté vlastným imunitným systémom tela. Pri vývoji systémového lupus erythematodes (SLE) hrá úlohu v patogenéze kombinácia genetických faktorov s vplyvmi prostredia. V sére pacientov sa nachádzajú zvýšené koncentrácie cirkulujúcich nukleozómov. Voľné nukleozómy môžu indukovať zápalové reakcie a spôsobiť bunkovú smrť lymfocytov. Okrem toho, narušené rozkladanie nukleozómov, napríklad v dôsledku geneticky určenej zníženej aktivity deoxyribonukleázy (DNáza1), môže viesť k jeho zvýšenej koncentrácii, a tým k zvýšenému riziku rozvoja autoimunitného ochorenia, ako je lupus erythematosus (SLE), ktoré je zamerané proti nukleozómom.

Lupus erythematodes (SLE) je charakterizovaný veľmi rozsiahlym klinickým obrazom. Môžu byť ovplyvnené veľmi odlišné orgány. Príznaky sa najčastejšie objavujú na koži, kĺboch, krvných cievach a pohrudnici. Na pokožke sa vytvára typický erytém v tvare motýľa. Toto je zosilnené slnečným žiarením. Okrem vypadávania vlasov sa zapáli aj malé krvné cievy. Raynaudov syndróm (biele až modrasté sfarbenie kože) sa pozoruje pri vystavení chladu. Rozvíja sa tiež rozsiahly zápal kĺbov. Ak sa jedná o obličky, prognóza ochorenia sa zhoršuje z dôvodu rizika zlyhania obličiek.