A nukleoszóma a kromoszóma legkisebb csomagolási egységét jelenti. A linker fehérjével és a linker DNS-sel együtt a nukleoszómák is a kromatin, az alkotó anyag kromoszómák. Autoimmun betegségek a reumatikus kör egy része kialakulhat antitestek nukleoszómákhoz.
Mi az a nukleoszóma?
A nukleoszómák a hisztonok okterje körül megsebzett DNS-ből állnak. A hisztonok bizonyos bázikus fehérje molekulák amelyek erős kötőerőt fejlesztenek a DNS-lánchoz. Különösen a bőséges alap aminosavak lizin és a arginin biztosítja a hisztonok alaposságát. Az alap fehérjék szorosan kötődhet a savas DNS-hez, hogy kialakuljon a nukleoszómák szorosan csomagolt szerkezete. A nukleoszóma azonban csak a legalapvetőbb csomagolási egység kromatin és így a kromoszóma. A nukleoszómákat Donald Olins és Ada 1973-ban fedezte fel a duzzadt sejtmagok elektronmikroszkópos képalkotásával. Ez feltárta a DNS úgynevezett mágnesszelep szerkezetét. Ez nagyobb számú nukleoszóma kondenzációja a kromatin rost. Ez a rost tekercselt tekercsnek tűnik. Az egyes nukleoszómákat az úgynevezett linker hisztonok kapcsolják össze, amelyek a linker DNS-hez kötődnek, és szervezeti struktúrát képeznek a 30 nm-es rostként ismert kromatinban.
Anatómia és felépítés
A nukleoszóma két alapkomponensből áll, hisztonokból és DNS-ből. A hisztonok először hiszton oktamert alkotnak. Ez egy nyolc hisztonból álló fehérjekomplexumot jelent. Ennek a komplexumnak az alapvető építőköve négy különböző hiszton. Ide tartoznak a fehérjék H3, H4, H2A és H2B. Két azonos típusú hiszton egyben dimert alkot. A hiszton-oktamer viszont a négy különböző dimerből áll. Egy 147 bázispárral rendelkező DNS-szegmens most 1.65-szer tekeri át a kapott fehérjekomplexumot, és egy balkezes szuperhélix struktúrát képez. A DNS ezen tekercselése a hetedével lerövidíti 68 nanométerről 10 nanométerre. A hisztonok DNáz enzim általi emésztése az úgynevezett nukleoszóma magrészecskét eredményezi, amely a hiszton oktamerból és egy 147 bázispárból álló DNS-fragmensből áll. Az egyes nukleoszóma magrészecskéket a H1 hiszton kapcsoló kapcsolja össze. A linker hiszton egyidejűleg kapcsolódik a linker DNS-hez. Viszont a H1 hiszton sokféle fehérjét képvisel molekulák amelyek a szövettől, szervtől és fajtól függően változnak. Ezek azonban nem befolyásolják a nukleoszóma szerkezetét. Amikor a nukleoszómákat összekapcsolja H1 linker hiszton és linker DNS, akkor az úgynevezett 30 nm-es rost képződik, amely a DNS szerveződésének magasabb szintjét képviseli. A 30 nm-es szál egy 30 nanométer vastag kromatinszál, amely tekercselt tekercs formájában van (mágnesszelep szerkezet). A hisztonok nagyon konzervatívak fehérjék amelyek az evolúció során alig változtak. Ez annak köszönhető, hogy alapvető fontosságúak a DNS biztosításában és csomagolásában az összes eukarióta organizmusban. Így a nukleoszómák szerkezete is minden eukarióta sejtben azonos.
Funkció és szerepek
A nukleoszómák alapvető fontossága abban rejlik, hogy képesek a genetikai anyagot a sejtmag lehető legkisebb terébe csomagolni, miközben biztonságban vannak. Még kevésbé sűrű kondenzációs állapotokban is kromoszómák, nagyon szoros csomagolás van még jelen. Ugyanakkor azonban enzimek ebben az esetben érje el a DNS-t. Itt aztán megkezdhetik a genetikai információk átvitelét az mRNS-be, valamint a fehérjék szintézisét. A nukleoszómák szintén nagy szerepet játszanak az epigenetikus folyamatokban. Epigenetika a gének aktivitásának változásával foglalkozik az egyes sejtekben, amelyek vezettöbbek között a testsejtek különféle szervekké történő differenciálódására. Továbbá a megszerzett tulajdonságokat epigenetikai változások alakítják ki. Az örökletes anyag alapvető genetikai szerkezete azonban érintetlen marad. Különböző gének azonban inaktiválhatók a hisztonokhoz való szoros kötéssel vagy metilezéssel, valamint kevésbé sűrű csomagolással újra aktiválhatók.
Betegségek
Vannak olyan betegségek, amelyek nukleoszómákkal társulnak. Ezek főleg autoimmun betegségek amelyben a immunrendszer termel antitestek a test saját fehérjéivel szemben. Többek között a nukleoszómák is érintettek lehetnek. Így a szisztémás autoimmun betegségben lupus erythematosus (SLE), a nukleoszómák olyan antigéneket jelentenek, amelyeket a test sajátja támad meg immunrendszer. A szisztémás fejlődésében lupus erythematosus (SLE), a genetikai tényezők és a környezeti hatások kombinációja valószínűleg szerepet játszik a patogenezisben. A keringő nukleoszómák emelkedett szintje a betegek szérumában található. A szabad nukleoszómák gyulladásos reakciókat és a sejtek pusztulását indukálhatják limfociták. Ezenkívül a nukleoszómák károsodott lebomlása, például a dezoxiribonukleáz (DNáz1) genetikailag csökkent aktivitása miatt, vezet hogy megnövekedett koncentráció és ezáltal a nukleoszómák elleni autoimmun betegség kialakulásának fokozott kockázatára, mint pl lupus erythematosus (SLE). A lupus erythematosust (SLE) nagyon kiterjedt klinikai kép jellemzi. Nagyon különböző szervek érintettek. Leggyakrabban a tünetek a bőr, ízületek, vér hajókés kiáltott. Egy tipikus pillangóalakú erythema képződik a bőr. Ezt fokozza a napfény. Továbbá hajhullás, van még gyulladás a kicsi vér hajók. Ha ki vannak téve hideg, Raynaud-szindróma (a fehér vagy kékes elszíneződése bőr) figyelhető meg. Továbbá kiterjedt gyulladás az ízületek alakul ki. A vesék érintettsége esetén a betegség prognózisa romlik a kockázat miatt veseelégtelenség.
