Das genetische Material eines Organismus besteht aus Milliarden von DNA-Basenpaaren. Es ist in Chromosomen für die dichte Verpackung im Kern angeordnet. Chromosomen bestehen aus DNA, die mit Proteinen verbunden ist, und bilden eine komplexe Struktur, die als Chromatin bekannt ist. 40% der Chromosomen sind DNA und die restlichen 60% sind Proteine. Histone sind die mit der DNA assoziierten Proteine. Die DNA ist um einen Kern gewickelt, der aus Histonen besteht und eine Struktur bildet, die als Nukleosom bekannt ist. Das Nukleosom ist die Grundeinheit eines Chromosoms oder einer Chromatinfaser. Ein Nukleosom kann als DNA-Spule angesehen werden. Daher besteht ein Chromosom aus DNA-Supercoils.

Abgedeckte Schlüsselbereiche

1. Was sind Histone? – Definition, Typen, Rolle 2. Wie helfen Histonproteine ​​beim Wickeln der DNA? – Bildung von Nukleosomen

Schlüsselbegriffe: Chromatin, Chromatosom, Coils, DNA, Histonkern, Linker-DNA, Nukleosom, Supercoils

Was sind Histone?

Histone sind eine Art positiv geladener Proteine, die als Grundproteine ​​​​in den Chromosomen dienen. Die fünf Histone-Typen sind H1, H2A, H2B, H3 und H4. Die Hauptfunktion von Histonproteinen besteht darin, bei der kondensierten Verpackung der DNA im Zellkern zu helfen. Die Wechselwirkung zwischen Histone und DNA ist in Abbildung 1 dargestellt.

Abbildung 1: Histon-DNA-Interaktion

Die vier Histontypen, die an der Bildung des Histonkerns beteiligt sind, sind H2A, H2B, H3 und H4. DNA wickelt sich um den Histonkern, um DNA-Spulen zu bilden. Histone spielen eine wichtige Rolle bei der Regulation der Genexpression, indem sie zwei Chromatintypen bilden, die als Euchromatin und Heterochromatin bekannt sind. Euchromatin enthält lose verpackte DNA und weist hohe Expressionsraten auf. Heterochromatin enthält jedoch eng gepackte DNA, die die Gene in der Region selten exprimiert.

Wie helfen Histonproteine ​​beim Wickeln der DNA

Das Genom eines Organismus besteht aus einer Vielzahl von Nukleotiden, die die gesamte genetische Information für die Entwicklung und Funktion des Organismus kodieren. Alle diese Nukleotide sollten in einem winzigen Raum in der mikroskopischen Struktur enthalten sein, die als Nukleus bekannt ist. Daher ist ein Mechanismus für die dichte Verpackung der DNA in den Zellkern erforderlich. Histone sind an der Bildung einer hochkondensierten Struktur von DNA-Spiralen beteiligt, indem sie DNA um einen Kern von Histonen wickeln. Diese gewundene Struktur ist als a. bekannt Nukleosom. Die um einen Histonkern gewickelte DNA ist in Abbildung 2 dargestellt.

Abbildung 2: Nukleosom

Der Histonkern besteht aus einem Histon-Oktamer, das aus einer Kombination von zwei der vier Histone-Typen H2A, H2B, H3 und H4 besteht. Um den Histonkern im Nukleosom ist ein 146 Basenpaare langer DNA-Abschnitt gewickelt. Diese Umhüllung bildet ungefähr 1,7 Windungen auf dem Histon-Oktamer. Dann bindet ein fünfter Histontyp, der als H1 bekannt ist, an den Histonkern und ermöglicht das Wickeln von weiteren 20 Basenpaaren DNA um den Histonkern. Die resultierende Struktur ist als a. bekannt Chromatosom. Daher ist eine 166 Basenpaare lange DNA-Strecke um ein Chromatosom gewickelt. Tausende von Nukleosomen sind durch DNA-Strecken verbunden, die als. bekannt sind Linker-DNA. Linker-DNA besteht aus 20 Basenpaaren. Dabei bilden sich lange Nukleosomenketten, die den Perlen an einer Schnur unter dem Mikroskop eine Struktur verleihen. Das Verpacken von DNA in Nukleosomen verkürzt die Länge des DNA-Strangs um das Siebenfache. Der Durchmesser der gebildeten Chromatinfaser beträgt 20 nm. Chromatin wird jedoch weiter zu einer 30-nm-Faser gewickelt, wodurch eine Struktur höherer Ordnung gebildet wird.

Nukleosom stellt eine DNA-Spule dar. Es dient als grundlegende strukturelle und sich wiederholende Einheit des Chromosoms, das die Perlen auf einer Schnur erzeugt. Dies bedeutet, dass ein Chromosom besteht aus DNA-Superspulen.

Abschluss

Das Genom der meisten Organismen besteht aus langen Nukleotidketten, die in den Kern verpackt werden sollten. Histone sind die assoziierten Proteine, die das enge Verpacken der DNA in den Zellkern ermöglichen. Ein Stück DNA wird um einen Kern aus Histonen gewickelt, wodurch eine DNA-Spule entsteht, die als Nukleosom bekannt ist. Da Chromosomen aus einer Reihe von Nukleosomen bestehen, wird davon ausgegangen, dass sie in der Struktur eines Chromosoms eine superspiralige Natur haben.

Referenz:

1. Iftikhar, Jannat. „Die Rolle von Histon in der DNA-Verpackung.“ LinkedIn SlideShare, 14. Dezember 2013, hier verfügbar.

Bild mit freundlicher Genehmigung:

1. „Abbildung 04 03 05a“ Von CNX OpenStax – (CC BY 4.0) über Commons Wikimedia 2. „Nukleosom“ Von Rechtschreibprüfung angenommen – Eigene Arbeit angenommen (basierend auf Urheberrechtsansprüchen) (Public Domain) über Commons Wikimedia