Nukleosom představuje nejmenší obalovou jednotku chromozomu. Spolu s linkerovým proteinem a linkerovou DNA jsou nukleosomy součástí chromatin, materiál, který tvoří chromozomy. autoimunitní nemoci revmatického kruhu se může vyvinout ve spojení s protilátky k nukleosomům.
Co je to nukleosom?
Nukleosomy se skládají z DNA navinuté kolem oktameru histonů. Histony jsou určitý základní protein molekuly které vyvinou silnou vazebnou sílu na řetězec DNA. Zejména hojné základní aminokyseliny lysin a arginin poskytují zásaditost histonů. Základní Proteinů se může pevně vázat na kyselou DNA a vytvořit pevně zabalenou strukturu nukleosomů. Nukleosom je však pouze nejzákladnější balicí jednotkou chromatin a tedy chromozomu. Objev nukleosomů provedli v roce 1973 Donald Olins a Ada elektronovým mikroskopickým zobrazením oteklých buněčných jader. To odhalilo takzvanou solenoidovou strukturu DNA. Jedná se o kondenzaci většího počtu nukleosomů do a chromatin vlákno. Toto vlákno vypadá jako stočená cívka. Jednotlivé nukleosomy jsou spojeny dohromady takzvanými linkerovými histony, které jsou navázány na linkerovou DNA, a tvoří organizační strukturu v chromatinu známou jako 30 nm vlákno.
Anatomie a struktura
Nukleosom se skládá ze dvou základních složek, histonů a DNA. Histony nejprve tvoří histonový oktamer. To představuje proteinový komplex osmi histonů. Základními stavebními kameny tohoto komplexu jsou čtyři různé histony. Mezi ně patří Proteinů H3, H4, H2A a H2B. Každý ze dvou histonů stejného typu se spojí a vytvoří dimer. Histonový oktamer se zase skládá ze čtyř různých dimerů. Segment DNA se 147 páry bází se nyní 1.65krát obtočí kolem výsledného proteinového komplexu a vytvoří levou superhelixovou strukturu. Toto vinutí DNA zkracuje jeho délku o jednu sedminu z 68 nanometrů na 10 nanometrů. Trávení histonů enzymem DNáza má za následek takzvanou nukleosomovou jádrovou částici, která se skládá z histonového oktameru a DNA fragmentu 147 párů bází. Jednotlivé částice jádra nukleosomu jsou spojeny dohromady linkerem histon H1. Linkonový histon je současně spojen s linkerovou DNA. Na druhé straně histon H1 představuje řadu proteinů molekuly které se liší v závislosti na tkáni, orgánu a druhu. Ovšem neovlivňují strukturu nukleosomu. Když jsou nukleosomy spojeny linkerem histon H1 a linkerovou DNA, vytvoří se takzvané 30nm vlákno, které představuje vyšší úroveň organizace DNA. 30nm vlákno je 30 nanometrové vlákno chromatinu, které je ve formě stočené cívky (solenoidová struktura). Histony jsou velmi konzervativní Proteinů které se v průběhu evoluce stěží změnily. To je způsobeno jejich zásadním významem pro zajištění a zabalení DNA ve všech eukaryotických organismech. Struktura nukleosomů je tedy také stejná ve všech eukaryotických buňkách.
Funkce a role
Základní význam nukleosomů spočívá v jejich schopnosti zabalit genetický materiál do co nejmenšího prostoru v buněčném jádru při zachování jeho bezpečnosti. I v méně hustých kondenzačních stavech chromozomy, stále existuje velmi těsné balení. Zároveň však enzymy v tomto případě dosáhnout DNA. Zde pak mohou zahájit přenos genetické informace do mRNA a také syntézu proteinů. Nukleosomy také hrají hlavní roli v epigenetických procesech. Epigenetika se zabývá změnami v aktivitě genů v jednotlivých buňkách, které vést, mimo jiné, k diferenciaci buněk těla na různé orgány. Získané vlastnosti jsou dále formovány epigenetickými změnami. Základní genetická struktura dědičného materiálu však zůstává nedotčena. Různé geny však mohou být inaktivovány těsnou vazbou na histony nebo methylací, stejně jako reaktivovány méně hustým obalem.
Nemoci
S nukleosomy jsou spojena onemocnění. To jsou hlavně autoimunitní onemocnění ve kterém imunitní systém produkuje protilátky proti vlastním proteinům v těle. Mimo jiné mohou být ovlivněny také nukleosomy, tedy při systémovém autoimunitním onemocnění lupus erythematosus (SLE), nukleosomy představují antigeny, které jsou napadeny tělem imunitní systém. Při vývoji systémových lupus erythematosus (SLE), kombinace genetických faktorů s vlivy prostředí pravděpodobně hraje roli v patogenezi. Zvýšené hladiny cirkulujících nukleosomů se nacházejí v séru pacientů. Volné nukleosomy mohou vyvolat zánětlivé reakce a indukovat buněčnou smrt lymfocyty. Kromě toho může narušená degradace nukleosomů, například v důsledku geneticky snížené aktivity deoxyribonukleázy (DNase1), vést k jejich zvýšení koncentrace a tedy ke zvýšenému riziku vzniku autoimunitního onemocnění namířeného proti nukleosomům, jako je např lupus erythematosus (SLE). Lupus erythematosus (SLE) se vyznačuje velmi rozsáhlým klinickým obrazem. Mohou být ovlivněny velmi odlišné orgány. Nejčastěji se příznaky objevují na kůže, klouby, krev plavidla, a křičel. Typický motýl-formovaný erytém se tvoří na kůže. To se zesiluje vystavením slunečnímu záření. Navíc vypadávání vlasů, existuje také zánět malého krev plavidla. Když je vystaven studený, Raynaudův syndrom (bílé až namodralé zbarvení kůže). Kromě toho rozsáhlé zánět z klouby se vyvíjí. Pokud jsou postiženy ledviny, prognóza onemocnění se zhoršuje kvůli riziku selhání ledvin.
