Hoe helpen Histone-eiwitten bij het coiling van DNA

Het genetische materiaal van een organisme bestaat uit miljarden basenparen van DNA. Het is gerangschikt in chromosomen voor de strakke verpakking in de kern. Chromosomen zijn samengesteld uit DNA dat is geassocieerd met eiwitten en vormen een complexe structuur die bekend staat als chromatine. 40% van de chromosomen zijn DNA en de overige 60% is eiwitten. Histonen zijn de eiwitten die met DNA zijn geassocieerd. DNA is gewikkeld rond een kern gevormd door histonen, waardoor een structuur wordt gevormd die bekend staat als een nucleosoom. Het nucleosoom is de basiseenheid van een chromosoom- of chromatinevezel. Een nucleosoom kan worden beschouwd als een DNA-spoel. Daarom bestaat een chromosoom uit DNA-supercoils.

Key Areas Covered

1. Wat zijn Histones
      - Definitie, typen, rol
2. Hoe helpen Histone-eiwitten bij het coiling van DNA
     - Vorming van nucleosomen

Sleutelbegrippen: Chromatine, Chromatosoom, Coils, DNA, Histone Core, Linker DNA, Nucleosome, Supercoils

Wat zijn Histones

Histonen zijn een soort van positief geladen eiwitten die dienen als het basistype van eiwitten die in de chromosomen worden gevonden. De vijf soorten histonen zijn H1, H2A, H2B, H3 en H4. De belangrijkste functie van histone-eiwitten is om te helpen bij de gecondenseerde verpakking van DNA in de kern. De interactie tussen histonen en DNA is weergegeven in Figuur 1.

Figuur 1: Histon-DNA-interactie

De vier soorten histonen die zijn betrokken bij de vorming van de histonkern zijn H2A, H2B, H3 en H4. DNA wikkelt zich rond de histonkern om coils van DNA te vormen. Histonen spelen een belangrijke rol bij de regulatie van genexpressie door het vormen van twee typen chromatine, bekend als euchromatine en heterochromatine. Euchromatine bevat los verpakt DNA en vertoont hoge expressiesnelheden. Heterochromatine bevat echter strak verpakt DNA, dat zelden de genen in het gebied tot expressie brengt.

Hoe helpen Histone-eiwitten bij het coiling van DNA

Het genoom van een organisme bestaat uit een groot aantal nucleotiden, die de volledige genetische informatie coderen voor de ontwikkeling en het functioneren van het organisme. Al deze nucleotiden moeten zich bevinden in een kleine ruimte in de microscopische structuur die bekend staat als nucleus. Daarom is een mechanisme vereist voor het strak verpakken van DNA in de kern. Histonen zijn betrokken bij de vorming van een sterk gecondenseerde structuur van DNA-spoelen door DNA om een ​​kern van histonen te wikkelen. Deze opgerolde structuur staat bekend als a nucleosoom. Het ingepakte DNA rond een histonkern wordt getoond in Figuur 2.

Figuur 2: Nucleosoom

De histonkern bestaat uit een histon-octameer, dat bestaat uit een combinatie van twee van de vier soorten histonen, H2A, H2B, H3 en H4. Een DNA-uitrekking die 146 basenparen lang is, is rond de histonkern in het nucleosoom gewikkeld. Deze verpakking vormt ongeveer 1,7 omwentelingen op het histone octamer. Vervolgens bindt een vijfde type histon bekend als H1 aan de histonkern, waardoor het mogelijk is nog eens 20 baseparen DNA om de histonkern te wikkelen. De resulterende structuur staat bekend als a chromatosome. Daarom wordt een DNA-strekking van 166 basenparen lang rond een chromatosoom gewikkeld. Duizenden nucleosomen worden samengevoegd door DNA-streken die bekend staan ​​als linker DNA. Linker-DNA bestaat uit 20 basenparen. Dit vormt lange ketens van nucleosomen die de kralen op een stringstructuur onder de microscoop geven. De verpakking van DNA in nucleosomen verkort de lengte van de DNA-streng in zevenvoud. De diameter van de gevormde chromatine vezel is 20 nm. Chromatine wordt echter verder opgerold tot een vezel van 30 nm, waardoor een hogere orde structuur wordt gevormd.

Nucleosome vertegenwoordigt een spoel van DNA. Het dient als de structurele basis en herhalende eenheid van het chromosoom die de kralen genereert op het uiterlijk van een string. Dit betekent dat een chromosoom bestaat DNA-supercoils.  

Conclusie

Het genoom van de meeste organismen bestaat uit lange ketens van nucleotiden, die in de kern moeten worden verpakt. Histonen zijn de geassocieerde eiwitten die de nauwe verpakking van DNA in de kern mogelijk maken. Een stuk DNA is rond een kern van histonen gewikkeld, waardoor een DNA-spoel wordt geproduceerd die bekend staat als een nucleosoom. Omdat chromosomen zijn opgebouwd uit een reeks nucleosomen, wordt ervan uitgegaan dat ze een supergewonden karakter hebben in de structuur van een chromosoom.

Referentie:

1. Iftikhar, Jannat. "De rol van Histone in DNA-verpakkingen." LinkedIn SlideShare, 14 december 2013, hier beschikbaar.

Afbeelding met dank aan:

1. "Figuur 04 03 05a" door CNX OpenStax - (CC BY 4.0) via Commons Wikimedia
2. "Nucleosome" aangenomen door Spellcheck - aangenomen eigen werk (gebaseerd op auteursrechtclaims) (Public Domain) via Commons Wikimedia