A Nukleosoma ir mazākā hromosomas iesaiņojuma vienība.Nukleosomas kopā ar saistītājproteīnu un linkera DNS pieder hromatīnam - materiālam, no kura tiek izgatavotas hromosomas. Saistībā ar antivielām pret nukleosomām var attīstīties reimatiskās shēmas autoimūnas slimības.
Kas ir nukleosoma?
Nukleosomas veido DNS, kas apvilkta ap histonu oktimēru. Histoni ir noteiktas pamata olbaltumvielu molekulas, kas veido spēcīgu saikni ar DNS ķēdi. Bieži sastopamās aminoskābes lizīns un arginīns jo īpaši nodrošina histonu bazitāti.
Pamata olbaltumvielas var stingri saistīties ar skābo DNS un tādējādi veidot cieši iesaiņotu nukleosomu struktūru. Tomēr nukleosoma ir tikai elementārākā hromatīna iesaiņojuma vienība un tādējādi hromosoma. Nukleosomu atklāšanu 1973. gadā veica Donalds Olins un Ada, izmantojot pietūkušu šūnu kodolu elektronisko mikroskopisko attēlojumu. Tika atklāta tā saucamā DNS solenoīda struktūra. Tas ir liela skaita nukleosomu saspiešana hromatīna šķiedrā.
Šī šķiedra izskatās kā satīta spole. Atsevišķās nukleosomas ir savstarpēji saistītas ar tā saucamajiem linkera histoniem, kas ir saistīti ar linkera DNS, un hromatīnā veido organizatorisku struktūru, kas pazīstama kā 30 nm šķiedra.
Anatomija un struktūra
Nukleosoma sastāv no diviem pamata komponentiem - histoniem un DNS. Histoni sākotnēji veido histonu oktameru. Tas pārstāv olbaltumvielu kompleksu, kurā ir astoņi histoni. Šī kompleksa pamata bloki ir četri dažādi histoni. Tajos ietilpst H3, H4, H2A un H2B olbaltumvielas. Divi identiski histoni katrs apvieno, veidojot dimēru.
Histora oktamers savukārt sastāv no četriem dažādiem dimēriem. DNS segments ar 147 bāzes pāriem tagad 1,65 reizes aptin iegūto olbaltumvielu kompleksu un veido kreiso roku superhelix struktūru. Šāda DNS sagriešana saīsina tā garumu par septīto daļu no 68 nanometriem līdz 10 nanometriem. Histoonu sagremošanas procesā ar fermentu DNāzi tiek izveidotas tā saucamās nukleosomu kodolu daļiņas, kas sastāv no histona oktamera un 147 bāzes pāru DNS fragmenta.
Atsevišķās nukleosomu kodolu daļiņas ir savstarpēji savienotas ar linkera histonu H1. Linkera histons ir saistīts arī ar linkera DNS. Histors H1 savukārt pārstāv lielu skaitu olbaltumvielu molekulu, kas mainās atkarībā no audiem, orgāniem un tipa. Tomēr tie neietekmē nukleosomas struktūru. Kad nukleosomas ir savienotas ar linkera histona H1 un linkera DNS palīdzību, veidojas tā saucamā 30 nm šķiedra, kas apzīmē augstāku DNS organizācijas līmeni.
30 nm šķiedra ir 30 nanometru bieza hromatīna šķiedra brūces spoles formā (solenoīda struktūra). Histoni ir ļoti konservatīvi proteīni, kas evolūcijas gaitā gandrīz nav mainījušies. Tas ir saistīts ar to būtisko nozīmi DNS nostiprināšanā un iesaiņošanā visās eikariotiskajās dzīvajās lietās. Nukleosomu struktūra visās eikariotu šūnās ir vienāda.
Funkcija un uzdevumi
Nukleosomu galvenā nozīme ir to spējai iesaiņot ģenētisko materiālu vismazākajā telpā šūnu kodolā un vienlaikus to nostiprināt. Pat ar mazāk blīvu hromosomu kondensācijas stāvokli iesaiņojums joprojām ir ļoti blīvs. Tomēr tajā pašā laikā fermenti šajā gadījumā sasniedz DNS.
Viņi šeit var sākt ģenētiskās informācijas nodošanu mRNS un olbaltumvielu sintēzi. Nukleosomām ir liela nozīme arī epiģenētiskajos procesos. Epiģenētika ir saistīta ar gēnu aktivitātes izmaiņām atsevišķās šūnās, kas cita starpā noved pie ķermeņa šūnu diferenciācijas dažādos orgānos. Turklāt iegūtās īpašības attīstās epiģenētisko izmaiņu rezultātā.
Tomēr ģenētiskā materiāla pamata ģenētiskā struktūra tiek saglabāta. Tomēr dažādus gēnus var deaktivizēt, saistoties ar histoniem vai metilējot, un tos var atkārtoti aktivizēt ar mazāk stingru iesaiņojumu.
Jūs varat atrast savus medikamentus šeit
➔ Zāles aizsardzības un imūnsistēmas stiprināšanaiSlimības
Ir slimības, kas saistītas ar nukleosomām. Tās galvenokārt ir autoimūnas slimības, kurās imūnsistēma veido antivielas pret paša organisma olbaltumvielām. Cita starpā var ietekmēt arī nukleosomas.
Sistēmiskās autoimūnas slimības sarkanās vilkēdes (SLE) gadījumā nukleosomas pārstāv antigēnus, kuriem uzbrūk paša ķermeņa imūnsistēma. Sistēmiskās sarkanās vilkēdes (SLE) attīstībā patoģenēzē ir nozīme ģenētisko faktoru kombinācijai ar apkārtējās vides iedarbību. Pacientu serumā ir paaugstināta cirkulējošo nukleosomu koncentrācija. Brīvās nukleosomas var izraisīt iekaisuma reakcijas un izraisīt limfocītu nāvi šūnās. Turklāt traucēta nukleosomu sabrukšana, piemēram, sakarā ar ģenētiski noteiktu samazinātu dezoksiribonukleāzes (DNāzes1) aktivitāti, var izraisīt tās paaugstinātu koncentrāciju un tādējādi paaugstinātu autoimūnas slimības, piemēram, sarkanās vilkēdes (SLE), attīstības risku, kas vērsta pret nukleosomām.
Lupus erythematosus (SLE) raksturo ļoti plaša klīniskā aina. Var tikt ietekmēti ļoti dažādi orgāni. Simptomi visbiežāk parādās uz ādas, locītavām, asinsvadiem un pleiras. Uz ādas veidojas tipiska tauriņa formas eritēma. To pastiprina saules starojums. Papildus matu izkrišanai mazie asinsvadi arī kļūst iekaisuši. Saskaroties ar aukstumu, tiek novērots Raynaud sindroms (ādas balta vai zilgana krāsa). Attīstās arī plašs locītavu iekaisums. Ja tiek iesaistītas nieres, slimības prognoze pasliktinās nieru mazspējas riska dēļ.
