נוקלאוזום מייצג את יחידת האריזה הקטנה ביותר של כרומוזום. יחד עם חלבון מקשר ו- DNA מקשר, נוקלאוזומים הם חלק מ כרומטין, החומר שמרכיב הכרומוזומים. מחלות אוטואימוניות של המעגל הראומטי עשוי להתפתח בשיתוף עם נוגדנים לנוקלאוזומים.
מהו נוקלאוזום?
גרעינים מורכבים מ- DNA הפצוע סביב אוקטמר של היסטונים. היסטונים הם חלבון בסיסי מסוים מולקולות המפתחים כוח מחייב חזק לשרשרת ה- DNA. בפרט, הבסיסי בשפע חומצות אמינו ליזין ו ארגינין לספק את הבסיסיות של היסטונים. הבסיס חלבונים יכול להיקשר בחוזקה ל- DNA החומצי כדי ליצור את המבנה הארוז היטב של הגרעינים. עם זאת, הנוקלאוזום הוא רק יחידת האריזה הבסיסית ביותר של כרומטין וכך של הכרומוזום. גילוי הגרעינים נעשה בשנת 1973 על ידי דונלד אולינס ועדה באמצעות הדמיה מיקרוסקופית אלקטרונית של גרעיני תאים נפוחים. זה חשף את מה שמכונה מבנה סולנואיד של DNA. זהו התעבות של מספר גדול יותר של נוקלאוזומים ל- a כרומטין סִיב. סיב זה נראה כמו סליל מפותל. הנוקלאוזומים האינדיבידואליים מקושרים יחד על ידי מה שמכונה היסטונים מקשרים, אשר קשורים ל- DNA המקשר, ויוצרים מבנה ארגוני בכרומטין המכונה סיב של 30 ננומטר.
אנטומיה ומבנה
הנוקלאוזום מורכב משני מרכיבים בסיסיים, היסטונים ו- DNA. ההיסטונים יוצרים תחילה אוקטמר היסטון. זה מייצג קומפלקס חלבון של שמונה היסטונים. אבני הבניין הבסיסיות של מתחם זה הינן ארבעה היסטונים שונים. אלה כוללים את חלבונים H3, H4, H2A ו- H2B. שני היסטונים מאותו סוג משולבים כל אחד ויוצרים דימר. אוקטמר ההיסטון בתורו מורכב מארבעת הדימרים השונים. קטע DNA עם 147 זוגות בסיס עוטף את עצמו כעת 1.65 פעמים סביב קומפלקס החלבון שנוצר ויוצר מבנה סופר-סליקס שמאלי. סלילה זו של ה- DNA מקצרת את אורכה בשביעית מ -68 ננומטר ל -10 ננומטר. עיכול ההיסטונים על ידי האנזים DNase גורם לחלקיק הליבה של נוקלאוזום שנקרא, שמורכב מאוקטמר ההיסטון ופרגמנט DNA של 147 זוגות בסיס. חלקיקי הליבה הנוקלאוזומיים בודדים מקושרים יחד על ידי ההיסטון מקשר H1. ההיסטון המקשר מקושר בו זמנית ל- DNA המקשר. בתורו, היסטון H1 מייצג מגוון של חלבונים מולקולות המשתנים בהתאם לרקמה, האיבר והמין. עם זאת, הם אינם משפיעים על מבנה הנוקלאוזום. כאשר נוקלאוזומים מחוברים על ידי מקשר היסטון H1 ו- DNA מקשר, נוצר מה שנקרא סיב 30 ננומטר, המייצג רמה גבוהה יותר של ארגון של DNA. סיב ה -30 ננומטר הוא סיב כרומטין בעובי 30 ננומטר שהוא בצורת סליל מפותל (מבנה סולנואיד). היסטונים הם מאוד שמרניים חלבונים שכמעט ולא השתנו במהלך האבולוציה. זאת בשל חשיבותם הבסיסית באבטחת ואריזת ה- DNA בכל האורגניזמים האוקריוטים. לפיכך, מבנה הנוקלאוזומים זהה גם בכל התאים האיקריוטים.
פונקציה ותפקידים
החשיבות הבסיסית של נוקלאוזומים נעוצה ביכולתם לארוז חומר גנטי במרחב הקטן ביותר האפשרי בגרעין התא תוך שמירה על בטיחותו. אפילו במצבי עיבוי פחות צפופים של הכרומוזומים, אריזה הדוקה מאוד עדיין קיימת. יחד עם זאת, אנזימים במקרה זה להגיע ל- DNA. כאן הם יכולים ליזום העברת מידע גנטי ל- mRNA כמו גם סינתזה של חלבונים. לגרעינים גם תפקיד מרכזי בתהליכים אפיגנטיים. אפיגנטיקה עוסק בשינויים בפעילות הגנים בתאים בודדים, אשר עוֹפֶרֶת, בין היתר, להתמיינות תאי הגוף לאיברים שונים. יתר על כן, מאפיינים נרכשים נוצרים על ידי שינויים אפיגנטיים. עם זאת, המבנה הגנטי הבסיסי של החומר התורשתי נותר על כנו. עם זאת, ניתן להשבית גנים שונים על ידי קשירה הדוקה להיסטונים או על ידי מתילציות, וכן להפעיל מחדש על ידי אריזה פחות צפופה.
מחלות
יש מחלות הקשורות לנוקלאוזומים. אלה בעיקר מחלות אוטואימוניות בו ה המערכת החיסונית ייצור נוגדנים כנגד חלבוני הגוף עצמו. בין היתר, נוקלאוזומים יכולים להיות מושפעים. כך, במחלה אוטואימונית מערכתית זאבת אריתמטוס (SLE), נוקלאוזומים מייצגים אנטיגנים המותקפים על ידי הגוף עצמו המערכת החיסונית. בפיתוח מערכתית זאבת אריתמטוס (SLE), השילוב של גורמים גנטיים עם השפעות סביבתיות ממלא כנראה תפקיד בפתוגנזה. רמות גבוהות של נוקלאוזומים במחזור נמצאים בסרום של חולים. הנוקלאוזומים החופשיים יכולים לגרום לתגובות דלקתיות ולגרום למוות של תאים לימפוציטים. בנוסף, השפלה לקויה של נוקלאוזומים, למשל בגלל פעילות מופחתת גנטית של deoxyribonuclease (DNase1), יכולה עוֹפֶרֶת לעלייה שלהם ריכוז וכך לסיכון מוגבר לפתח מחלה אוטואימונית המכוונת נגד נוקלאוזומים, כגון זאבת אריתמטוס (SLE). זאבת אריתמטוזוס (SUP) מאופיינת בתמונה קלינית נרחבת מאוד. איברים שונים מאוד יכולים להיות מושפעים. לרוב, הסימפטומים מופיעים על עור, המפרקים, דם כלי, ו אֶדֶר. טיפוסי פרפרצורה של אריתמה בצורת עור. זה מועצם על ידי חשיפה לאור השמש. בנוסף ל אובדן שיער, יש גם דלקת של הקטנים דם כלי. כשנחשף ל קר, תסמונת ריינו (שינוי צבע לבן עד כחלחל של עור) נצפה. יתר על כן, נרחב דלקת של המפרקים מתפתח. כאשר הכליות מעורבות, הפרוגנוזה של המחלה מחמירה בגלל הסיכון ל כשל כלייתי.
