נוקלאוזום

א נוקלאוזום מייצג את יחידת האריזה הקטנה ביותר של כרומוזום. יחד עם חלבון הקישור וה- DNA המקשר, נוקלאוזומים שייכים לכרומטין, החומר ממנו עשויים הכרומוזומים. בקשר לנוגדנים כנגד נוקלאוזומים, עלולות להתפתח מחלות אוטואימוניות של המעגל הראומטי.

מהו גרעין?

נוקלאוזומים עשויים DNA עטוף סביב אוקטמר של היסטונים. היסטונים הם מולקולות חלבון בסיסיות מסוימות המפתחות קשר חזק עם שרשרת ה- DNA. חומצות האמיניות הבסיסיות המופיעות בתדירות גבוהה ליזין וארגינין במיוחד מבטיחות את בסיסיות ההיסטונים.

החלבונים הבסיסיים יכולים להיקשר בחוזקה ל- DNA החומצי וכך ליצור את המבנה הארוז בחוזקה של הגרעין. עם זאת, הנוקלאוזום הוא רק יחידת האריזה היסודית ביותר של הכרומטין וכך הכרומוזום. גילוי הגרעין התרחש בשנת 1973 על ידי דונלד אולינס ועדה דרך הייצוג המיקרוסקופי האלקטרוני של גרעיני תאים נפוחים. נחשף מבנה הסולנואיד של ה- DNA. זהו הדחיסה של מספר גדול של נוקלאוזומים לסיבי כרומטין.

סיב זה נראה כמו סליל מפותל. הגרעין הפרטני מקושר זה לזה על ידי מה שמכונה היסטונים מקשרים, המחוברים ל- DNA המקשר, ויוצרים מבנה ארגוני בכרומטין המכונה סיב 30 ננומטר.

אנטומיה ומבנה

הגרעין מורכב משני מרכיבים בסיסיים, ההיסטונים וה- DNA. ההיסטונים יוצרים תחילה אוקטמר היסטון. זה מייצג קומפלקס חלבון של שמונה היסטונים. אבני הבניין הבסיסיות של קומפלקס זה הם ארבעה היסטונים שונים. אלה כוללים את החלבונים H3, H4, H2A ו- H2B. שני היסטונים זהים משתלבים זה בזה ליצירת דימר.

אוקטמר היסטון בתורו מורכב מארבעת הדימרים השונים. קטע של DNA הכולל 147 זוגות בסיס עוטף כעת 1.65 פעמים סביב קומפלקס החלבון שנוצר ויוצר מבנה של הלוהט-שמאל. פיתול זה של ה- DNA מצמצם את אורכו בשביעית מ 68 ננומטר לעשרה ננומטר. במהלך תהליך העיכול של ההיסטונים על ידי האנזים DNase נוצר חלקיק מה שנקרא גרעין נוקלאוזום, המורכב מה אוקטמר היסטון ומקטע DNA של 147 זוגות בסיס.

חלקיקי הליבה של נוקלאוזום בודדים מחוברים זה לזה באמצעות ההיסטון H1 המקשר. היסטון המקשר מקושר גם ל- DNA המקשר. ההיסטון H1 בתורו מייצג ריבוי של מולקולות חלבון המשתנות בהתאם לרקמה, איבר וסוג. עם זאת, הם אינם משפיעים על מבנה הגרעין. כאשר הנוקלאוזומים מחוברים באמצעות היסטון H1 מקשר ו- DNA מקשר, נוצר מה שנקרא סיב 30nm, המייצג רמה גבוהה יותר של ארגון DNA.

הסיב 30nm הוא סיבי כרומטין בעובי 30 ננומטר בצורת סליל פצע (מבנה סולנואיד). ההיסטונים הם חלבונים שמרניים מאוד שכמעט ולא השתנו במהלך ההתפתחות. זה נובע מחשיבותם הבסיסית לאבטחת ואריזה של ה- DNA בכל היצורים החיים האוקריוטים. מבנה הגרעין בכל התאים האוקריוטים זהה.

פונקציה ומשימות

החשיבות הבסיסית של נוקלאוזומים נעוצה ביכולתם לארוז את החומר הגנטי במרחב הקטן ביותר בגרעין התא ובו זמנית לאבטח אותו. אפילו במצבי עיבוי פחות צפופים של הכרומוזומים, האריזה עדיין הדוקה מאוד. עם זאת, במקביל, אנזימים מגיעים ל- DNA במקרה זה.

כאן הם יכולים אז ליזום העברת המידע הגנטי ל- mRNA וסינתזה של חלבונים. לנוקלאוזומים חשיבות רבה גם בתהליכים אפיגנטיים. אפיגנטיקה היא על שינויים בפעילותם של גנים בתאים בודדים, אשר, בין היתר, מובילים להתמיינות תאי הגוף לאיברים שונים. יתר על כן, מאפיינים נרכשים מתפתחים באמצעות שינויים אפיגנטיים.

עם זאת, המבנה הגנטי הבסיסי של החומר הגנטי נשמר. עם זאת, ניתן להפעיל גנים שונים על ידי כריכה להיסטונים או על ידי מתילציה, וניתן להפעיל אותם מחדש על ידי אריזה פחות הדוקה.

אתה יכול למצוא את התרופות שלך כאן

מחלות

ישנן מחלות שקשורות לגרעינים. מדובר בעיקר במחלות אוטואימוניות בהן מערכת החיסון יוצרת נוגדנים כנגד חלבוני הגוף עצמו. בין היתר, ניתן להשפיע על נוקלאוזומים.

במחלה האוטואימונית המערכתית, זאבת erythematosus (SLE), הנוקלאוזומים מייצגים אנטיגנים המותקפים על ידי מערכת החיסון של הגוף עצמו. בהתפתחות של זאבת אדמנתית מערכתית (SLE), שילוב הגורמים הגנטיים עם ההשפעות הסביבתיות ממלא תפקיד בפתוגנזה. ריכוז מוגבר של גרעין גרעינים נמצא בסרום של החולים. הגרעינים החופשיים יכולים לגרום לתגובות דלקתיות ולגרום למוות בתאים של לימפוציטים. בנוסף, פירוט לקוי של נוקלאוזומים, למשל כתוצאה מפעילות מופחתת שנקבעה גנטית של הדאוקסיריבונוקליזה (DNase1), יכול להוביל לעליית הריכוז שלו ובכך לסיכון מוגבר להתפתחות מחלה אוטואימונית כמו זאבת אריתמטוזוס (SLE) המכוונת נגד נוקלאוזומים.

Lupus erythematosus (SLE) מאופיין בתמונה קלינית רחבה מאוד. איברים שונים מאוד יכולים להיות מושפעים. תסמינים מופיעים לרוב על העור, המפרקים, כלי הדם והצלקת. אריתמה טיפוסית בצורת פרפר נוצרת על העור. זה מועצם על ידי קרינת השמש. בנוסף לנשירת שיער, גם כלי הדם הקטנים נדלקים. תסמונת Raynaud (שינוי צבע לבן עד כחלחל של העור) נצפתה כאשר היא נחשפת לקור. גם דלקת מפרקים נרחבת מתפתחת. אם מדובר בכליות, הפרוגנוזה של המחלה מחמירה בגלל הסיכון לאי ספיקת כליות.