Molecolare
Tutto il DNA è avvolto intorno a strutture chiamate nucleosomi. I nucleosomi sono composti da DNA a doppio filamento avvolto attorno a un ottamero di 8 proteine istoniche tra cui due di ciascuna delle seguenti: H2A, H2B, H3 e H4. I nucleosomi sono l’unità di base per la cromatina. Un’ulteriore proteina istonica, H1, si lega al DNA proprio accanto al nucleosoma e funziona nella creazione di ulteriore compattazione e struttura della cromatina più complessa, discussa di seguito., La stabilizzazione dell’istone avviene attraverso numerose interazioni proteina-proteina, legame idrogeno e forze elettrostatiche.
Roger Kornberg, un importante biologo del DNA e della cromatina, propose il modello della struttura dei nucleosomi nel 1974. Il modello era basato sui suoi esperimenti biochimici, studi di diffrazione a raggi X e immagini di microscopia elettronica. L’esperimento di Markus Noll, tuttavia, ha dato un risultato visivamente interpretabile per capire come il DNA avvolge i nucleosomi. Il suo esperimento è iniziato con nuclei di DNA non estratto, rendendo la struttura del DNA naturale più facilmente evidente., Il suo esperimento ha favorito la teoria che il DNA è stato avvolto sulla parte esterna dell’unità nucleosoma, e ogni nucleosoma è costituito da circa 200 coppie di basi di DNA.
Il DNA avvolge questa sfera di proteine circa 2 volte, seguita da una breve regione di linker di circa 20-60 coppie di basi molto prima che si formi un altro ottamero istonico o nucleosoma. Ogni nucleosoma ha un diametro da 10 a 11 nanometri. Circa 146 o 147 coppie di basi di DNA si associano a ciascun nucleosoma., La regione del linker varia in lunghezza a seconda della specie e del tipo di cellula e della regione del cromosoma che viene trascritta o non trascritta. Il nucleosoma seguito da un distanziatore seguito da un nucleosoma e così via dare l’aspetto di perline lungo una stringa. Al fine di controllare l’espressione del DNA e la regolazione dei geni, ci sono “code” N-terminali che sporgono dalla proteina dell’istone. Queste code di proteine possono essere modificate mediante acetilazione, metilazione e fosforilazione e queste modifiche influenzeranno la regolazione genica. La metilazione sopprime l’espressione., L’acetilazione aumenta l’espressione.
I nucleosomi vengono ulteriormente condensati in anelli, che si condensano ulteriormente in cromsomes solo durante i periodi di divisione cellulare per garantire un’eredità sistematica e accurata del DNA nella prossima generazione di cellule. Questo imballaggio efficiente non solo serve come un modo per montare i 6 piedi di DNA in ogni cellula, ma permette anche per particolari porzioni del DNA di interagire con l’altro sistematicamente.
La divisione cellulare attraverso mitosi e meiosi è coperta attraverso una diversa revisione di StatPearls.,
Ulteriori proteine leganti il DNA, note come proteine non istoniche, sono un grande gruppo di proteine eterogenee che svolgono un ruolo nell’organizzazione e nella compattazione del cromosoma in strutture di ordine superiore. La proteina H1 è essenziale in queste strutture di ordine superiore. Strutture secondarie alla cromatina sono il modello a solenoide e il modello a ZigZag. Il modello a solenoide è costituito da nucleosomi strettamente avvolti in una configurazione regolare a spirale contenente 6 nucleosomi per turno. Il modello a zigzag è una forma un po ‘ più flessibile di cromatina con configurazione irregolare., In questo modello, i nucleosomi hanno poco contatto faccia a faccia. Sia nel solenoide che nel modello a ZigZag, le fibre hanno dimensioni di 30 nanometri.
Dalla dimensione del solenoide, la cromatina viene ulteriormente confezionata e condensata in cromsomes. Cromosomi hanno diverse regioni chiamate regioni eterocromatina e regioni euchromatin. Regioni eterocromatina sono strettamente compattati lì a telomeri e centromeri, queste regioni del cromosoma sono sempre eterocromatina, e sono sempre ben confezionati dove il DNA è molto strettamente arrotolato intorno proteine., Queste regioni possono essere visualizzate microscopicamente attraverso varie macchie applicate ai cromosomi metafase. Anche se il DNA sembra essere intranuclearmente non organizzato durante l’interfase, c’è ancora una struttura significativa e il partizionamento di diverso materiale cromsomale all’interno del nucleo. Il DNA dei singoli cromosomi non è intrecciato con altri cromosomi ma rimane in regioni specifiche del nucleo chiamate territori cromosomici. Questi territori possono aiutare a portare diversi geni in relazione spaziale tra loro, che è ritenuto un importante regolatore dell’espressione genica.,
Oltre alla necessità di compattazione sistematica del DNA per la replicazione e la divisione cellulare, è importante che la cellula interfase abbia il suo DNA organizzato all’interno del nucleo. Questa organizzazione aiuta a sezionare il DNA in diverse aree di espressione cellulare tra le altre funzioni. Il nucleo è costituito da una matrice di membrana a doppio strato nucleare compilata da diversi tipi di proteine che garantiscono la stabilità nucleare e facilitano l’organizzazione nucleare., Questa organizzazione non è affatto statica e una pletora di meccanismi complicati cambierà l’espressione del DNA temporalmente e geograficamente all’interno del corpo. La lamina nucleare si trova appena sotto la membrana interna del nucleo, dove vivono le proteine dell’impalcatura e le proteine di attacco della matrice. Il DNA eucariotico è organizzato in anelli, che possono essere abbastanza variabili in lunghezza da 25 a 200 coppie di basi lunghe. All’interno del codice genetico effettivo del DNA, ci sono sequenze specifiche che consentono l’attaccamento di questi Marte e SARs lungo la lamina nucleare., Queste regioni sono chiamate regioni di attacco della matrice (MARs) o regioni di attacco dello scaffold (SARs) in cui il DNA è legato alla matrice o allo scaffold del cromosoma e il Marte è attaccato alla matrice nucleare creando questi anelli radiali. Queste aree non hanno una sequenza comune all’interno del DNA. Sono di natura costitutiva o facoltativa.