Nucleosome

EEN Nucleosome vertegenwoordigt de kleinste verpakkingseenheid van een chromosoom Samen met het linker-eiwit en het linker-DNA behoren de nucleosomen tot het chromatine, het materiaal waaruit de chromosomen zijn gemaakt. In verband met antilichamen tegen nucleosomen kunnen auto-immuunziekten van het reumatische circuit ontstaan.

Wat is een nucleosoom?

Nucleosomen zijn gemaakt van DNA gewikkeld rond een octameer gemaakt van histonen. Histonen zijn bepaalde basische eiwitmoleculen die een sterke binding met de DNA-keten ontwikkelen. Met name de gangbare basische aminozuren lysine en arginine zorgen voor de basiciteit van de histonen.

De basiseiwitten kunnen zich stevig binden met het zure DNA en zo de dicht opeengepakte structuur van de nucleosomen vormen. Het nucleosoom is echter slechts de meest elementaire verpakkingseenheid van het chromatine en dus het chromosoom. De ontdekking van de nucleosomen vond plaats in 1973 door Donald Olins en Ada door middel van de elektronenmicroscopische weergave van gezwollen celkernen. De zogenaamde solenoïdestructuur van DNA werd onthuld. Het is de compressie van een groot aantal nucleosomen tot een chromatinevezel.

Deze vezel ziet eruit als een opgerolde spoel. De afzonderlijke nucleosomen zijn met elkaar verbonden door de zogenaamde linkerhistonen, die zijn gebonden aan het linker-DNA, en vormen een organisatiestructuur die een 30 nm-vezel in het chromatine wordt genoemd.

Anatomie en structuur

Het nucleosoom bestaat uit twee basiscomponenten, de histonen en het DNA. De histonen vormen aanvankelijk een histon-octameer. Dit vertegenwoordigt een eiwitcomplex van acht histonen De basisbouwstenen van dit complex zijn vier verschillende histonen. Deze omvatten de eiwitten H3, H4, H2A en H2B. Twee identieke histonen combineren elk om een ​​dimeer te vormen.

De histone octameer bestaat op zijn beurt uit de vier verschillende dimeren. Een stukje DNA met 147 basenparen wikkelt zich nu 1,65 keer rond het resulterende eiwitcomplex en vormt een linkshandige superhelixstructuur. Deze verdraaiing van het DNA verkort de lengte met een zevende van 68 nanometer tot 10 nanometer. Tijdens het verteringsproces van de histonen door het enzym DNase ontstaat het zogenaamde nucleosoomkerndeeltje, dat bestaat uit het histon octameer en een DNA-fragment van 147 basenparen.

De individuele nucleosoomkerndeeltjes zijn met elkaar verbonden door de linker histon H1. De linkerhiston is ook gekoppeld aan het linker-DNA. Het histon H1 vertegenwoordigt op zijn beurt een groot aantal eiwitmoleculen die variëren afhankelijk van het weefsel, orgaan en type. Ze hebben echter geen invloed op de structuur van het nucleosoom. Wanneer de nucleosomen worden verbonden door middel van linker histon H1 en linker DNA, wordt de zogenaamde 30 nm vezel gevormd, die een hoger niveau van DNA-organisatie vertegenwoordigt.

De 30 nm-vezel is een 30 nanometer dikke chromatinevezel in de vorm van een gewikkelde spoel (solenoïde structuur). De histonen zijn zeer conservatieve eiwitten die in de loop van de evolutie nauwelijks zijn veranderd. Dit komt door hun fundamentele belang voor het veiligstellen en verpakken van het DNA in alle eukaryote levende wezens. De structuur van de nucleosomen in alle eukaryote cellen is hetzelfde.

Functie en taken

Het fundamentele belang van nucleosomen ligt in hun vermogen om het genetisch materiaal in de kleinste ruimte in de celkern te verpakken en tegelijkertijd te beveiligen. Zelfs met minder dichte condensatietoestanden van de chromosomen, is de verpakking nog steeds erg strak. Tegelijkertijd bereiken enzymen in dit geval echter het DNA.

Hier kunnen ze vervolgens de overdracht van de genetische informatie naar het mRNA en de synthese van eiwitten initiëren. De nucleosomen zijn ook van groot belang bij epigenetische processen. Epigenetica gaat over veranderingen in de activiteit van genen in individuele cellen, die onder andere leiden tot de differentiatie van de lichaamscellen tot verschillende organen. Bovendien ontwikkelen verworven kenmerken zich door epigenetische veranderingen.

De genetische basisstructuur van het genetisch materiaal blijft echter behouden. Verschillende genen kunnen worden geïnactiveerd door te binden aan histonen of door methylering, en ze kunnen worden gereactiveerd door een minder strakke verpakking.

Uw medicatie vindt u hier

Ziekten

Er zijn ziekten die verband houden met nucleosomen. Dit zijn voornamelijk auto-immuunziekten waarbij het immuunsysteem antistoffen aanmaakt tegen lichaamseigen eiwitten. Nucleosomen kunnen onder andere ook worden aangetast.

Bij de systemische auto-immuunziekte lupus erythematosus (SLE) vertegenwoordigen de nucleosomen antigenen die worden aangevallen door het eigen immuunsysteem van het lichaam. Bij de ontwikkeling van systemische lupus erythematosus (SLE) speelt de combinatie van genetische factoren met omgevingsinvloeden een rol bij de pathogenese. In het serum van de patiënten worden verhoogde concentraties van circulerende nucleosomen aangetroffen. De vrije nucleosomen kunnen ontstekingsreacties opwekken en de celdood van lymfocyten veroorzaken. Daarnaast kan een verstoorde afbraak van nucleosomen, bijvoorbeeld door een genetisch bepaalde verminderde activiteit van het deoxyribonuclease (DNase1), leiden tot een verhoogde concentratie en daarmee tot een verhoogd risico op het ontwikkelen van een auto-immuunziekte zoals lupus erythematosus (SLE) die gericht is tegen nucleosomen.

Lupus erythematosus (SLE) wordt gekenmerkt door een zeer uitgebreid klinisch beeld. Heel verschillende organen kunnen worden aangetast. Symptomen komen het vaakst voor op de huid, gewrichten, bloedvaten en pleura. Op de huid vormt zich een typisch vlindervormig erytheem. Dit wordt versterkt door zonnestraling. Naast haaruitval raken ook de kleine bloedvaatjes ontstoken. Het syndroom van Raynaud (witte tot blauwachtige verkleuring van de huid) wordt waargenomen bij blootstelling aan kou. Er ontstaat ook uitgebreide gewrichtsontsteking. Als de nieren betrokken zijn, verslechtert de prognose voor de ziekte vanwege het risico op nierfalen.