I cromosomi contengono proteine: 5 fatti che dovresti sapere

by

I cromosomi contengono proteine ​​e queste proteine ​​sono responsabili della loro struttura compatta e condensata.

Le proteine ​​cromosomiche sono necessarie per organizzare l'ampio DNA lineare presente nelle cellule procariotiche ed eucariotiche. La condensazione avviene in più fasi e diversi tipi di proteine ​​sono responsabili del diverso livello di compattazione.

Negli eucarioti, il tipo più comune di proteine ​​coinvolte nella condensazione cromosomica sono istoni e alcune proteine ​​non istoniche, come condensa. Considerando che i procarioti come i batteri e gli archei hanno diversi insiemi di proteine, di cui alcune sono analoghe a quelle delle proteine ​​eucariotiche mentre altri possono essere unici per un genere specifico.

I cromosomi sono fatti di proteine?

I cromosomi sono una forma altamente condensata di DNA, che sono super avvolti con l'aiuto di alcune proteine ​​che legano il DNA. Quindi, i cromosomi sono composti sia da nucleotidi che da proteine.

Le proteine ​​che legano il DNA possono essere ampiamente classificate in due categorie, le proteine ​​dell'istone e la proteine ​​non istoniche. Le proteine ​​di entrambe le categorie prendono parte alla condensazione del DNA per formare reti di cromatina che subiscono ulteriore condensazione durante la divisione cellulare per formare cromosomi.

Proteine ​​istoniche

Gli istoni sono proteine ​​che legano il DNA che aiutano nel confezionamento cromosomico. Una singola cellula contiene una grande quantità di proteine ​​​​istoniche. Il nucleo dell'istone è composto da otto proteine ​​​​dell'istone, due molecole ciascuna di H2A, H2B, H3 e H4. Quasi 146 nucleotidi di DNA vengono avvolti attorno al nucleo dell'istone per formare un nucleosoma. I nucleosomi sono presenti a intervalli regolari di coppie di basi.

I cromosomi contengono proteine
Image credit: Comuni di Wikimedia. Struttura dell'istone.
legame H1 al nucleosoma
Image credit: Wikimedia Commons. nucleosoma

Proteine ​​di condensazione

Le proteine ​​di condensazione, simili alle proteine ​​di coesione, sono a complesso di cinque proteine, altamente conservato negli eucarioti. Svolgono un ruolo centrale nell'assemblaggio del DNA nei cromosomi durante la fase mitotica del ciclo cellulare. Negli eucarioti sono presenti due tipi di condensine che svolgono ruoli diversi durante la divisione cellulare sia nelle cellule somatiche che in quelle gametiche. Sia la condensin I che la condensin II possiedono subunità che appartengono a mantenimento strutturale dei cromosomi o la famiglia SMC, insieme a un set di tre subunità non SMC univoche.

Dove si trova la proteina in un cromosoma?

Le molecole dell'istone sono presenti per tutta la lunghezza dei cromosomi poiché prendono parte alla prima fase della condensazione cromosomica. Il nucleosoma contenente il nucleo dell'istone viene ripetuto ogni 200 paia di basi nella fibra della cromatina. Di conseguenza, le proteine ​​​​istoniche sono presenti per tutta la lunghezza del DNA a doppio filamento.

D'altra parte, i due tipi di proteine ​​di condensazione presenti nell'eucariotico le cellule si trovano in posizioni diverse in una cellula. La proteina Condensin I si trova solitamente nel citoplasma in tutta la cellula ciclo aspetta durante la mitosi o la meiosi. Quando la membrana nucleare si rompe durante la profase, questi le proteine ​​della condensazione I sono traslocazioni nello spazio nucleare, ai cromosomi.

Mentre, le proteine ​​della condensana II sono sempre presenti all'interno del nucleo e prendere parte alle prime fasi del cromosoma condensazione.

Qual è il ruolo delle proteine ​​in un cromosoma?

Le proteine ​​istoniche e non istoniche sono responsabili dell'aiutare il DNA a doppio filamento a subire il superavvolgimento.

istoni

  • I otto proteine ​​istoniche, una coppia ciascuno di H2A, H2B, H3 e H4, si uniscono per formare un nucleo ottamerico su cui il il DNA a doppio filamento si avvolge attorno al nucleo dell'istone 1.65 volte. Questa disposizione è chiamata a nucleosomi e costituisce l'unità di base dell'imballaggio cromosomico.
  • La proteina dell'istone H1 è presente all'esterno del nucleosoma ed è responsabile della protezione del DNA linker presente tra due nucleosomi.
  • I nucleosomi compattano la dimensione del DNA fino a un terzo della sua dimensione originale.
  • Le proteine ​​dell'istone si legano al DNA con l'aiuto di 142 legami idrogeno, insieme a diverse interazioni idrofobiche e legami salini.
  • Gli amminoacidi presenti nell'istone le proteine ​​formano idrogeno si lega alla spina dorsale fosfatica del DNA.
  • Gli istoni sono ricchi di aminoacidi con catene laterali di base da 11 a 37 aminoacidi, contenenti residui come lisina e arginina. Quando le proteine ​​dell'istone interagiscono con il DNA, la carica positiva delle catene laterali neutralizza la carica negativa sul fosfato del DNA.
  • Possono anche essere le catene laterali delle proteine ​​principali interagiscono con quelli dei nucleosomi vicini stabilizzare ulteriormente la struttura condensata.
  • Anche gli istoni partecipano alla regolazione genica per acetilazione e metilazione delle catene laterali della proteina core.
  • L'acetilazione degli amminoacidi residui della catena laterale dell'istone consente al DNA impacchettato sui nucleosomi di sciogliersi per la trascrizione. La metilazione dello stesso consente al nucleosoma di diventare compatto in modo che il segmento di DNA diventi trascrizionalmente inattivo.
  • Per esempio, L'enzima acetiltransferasi attacca un gruppo acetile ai residui di lisina presenti nelle catene laterali dell'istone. Questo porta a destabilizzazione del DNA avvolta sulla proteina centrale, in modo che il i legami tra loro si indeboliscono. Il DNA vagamente imballato diventa quindi libero di sottoporsi a trascrizione.
Figura 16 03 02
Image credit: Comuni di Wikimedia.

condensa

  • I cromosomi sono una forma altamente condensata di DNA, che sono super avvolti con l'aiuto di alcune proteine ​​che legano il DNA. Quindi, i cromosomi sono composti sia da nucleotidi che da proteine.
  • Condensina I è presente nel citoplasma e così deve attendere per avere accesso ai cromosomi fino a quando la membrana nucleare non si rompe durante la meiosi. È coinvolto nel accorciamento assiale dei cromosomi.
  • Nelle cellule animali, la condensazione I è responsabile della conservazione del cinetocore o del centromero dei cromosomi preservando l'eterocromatina in uno stato altamente condensato.
  • Insieme, entrambi i le proteine ​​della condensazione collaborano alla compattazione dei cromosomi e li preparano a subire la separazione da parte della metafase della divisione cellulare.
  • La prima fase di confezionamento durante la divisione cellulare avviene avvolgendo la rete della cromatina in a Fibra da 30 nm durante la profase media. Questo è seguito dal superavvolgimento della fibra arrotolata da 30 nm in a Fibra da 200 nm a 250 nm entro la fine della profase. 
3condensins2it
Image credit: Comuni di Wikimedia. Condensin I e Condensin II.

I cromosomi umani contengono proteine?

Gli esseri umani sono organismi eucariotici, quindi le loro cellule hanno cromosomi che sono supercondensati o poco confezionati come fibra di cromatina. Il grado di compattazione del DNA nucleare dipende dalla fase del ciclo cellulare e continua a cambiare di conseguenza. Di conseguenza, le proteine ​​​​istoniche e le proteine ​​non istoniche sono sempre presenti nella cellula, interagendo con il DNA a un livello o all'altro. La condensa I e II svolgono ruoli simili nei cromosomi umani come fanno per tutti i cromosomi eucariotici.

I cromosomi batterici contengono proteine?

Batterico le cellule di solito non possiedono istoni ma archaea che sono evolutivamente più vicini agli eucarioti, possiedono due tipi di istoni simili alle proteine ​​eucariotiche H3 e H4. La proteina dell'istone arcaico forma il nucleo tetramerico invece del nucleo dell'istone ottamerico che è presente nelle cellule eucariotiche.

Molte specie batteriche e quella degli archei possiedono un complesso simile alla condensa che interagisce con il loro cromosoma. Mentre altri come i gamma proteobatteri e l'Escherichia coli hanno diversi insiemi di proteine ​​​​leganti i cromosomi che sono diversi da quelli degli eucarioti. 

Subhash nucleoide 05
Image credit: Comuni di Wikimedia. Avvolgimento del DNA nei procarioti (batteri) e negli eucarioti.

SMC

I cromosomi di mantenimento strutturale o lo sono gli SMC presente in entrambi i procarioti e le cellule eucariotiche. Nelle cellule batteriche, la loro funzione è analogo a quello della condensa proteine ​​nelle cellule eucariotiche. 

PAN

Una comune proteina cromosomica che anche partecipa all'organizzazione dei cromosomi batterici è proteine ​​associate ai nucleoidi o NAP. Hanno anche uninfluiscono sul modello di replicazione e trascrizione perché nei batteri, l'organizzazione dei cromosomi determina il tipo di replicazione e metodo di trascrizione a cui sarà sottoposto. 

I NAP aiutano anche le cellule batteriche a far fronte a diversi ambienti avversi rivestendo il DNA cromosomico e cambiando le loro forme. Ciò consente l'espressione genica variabile e la cellula reagisce rapidamente ai cambiamenti ambientali.

Conclusione

I cromosomi sono composti da molecole di DNA a doppio filamento e diversi nuclei proteici. I filamenti di DNA si avvolgono attorno ai nuclei dell'istone per formare reti di cromatina e vengono ulteriormente condensati in cromosomi per prepararsi alla divisione cellulare, dalle proteine ​​​​della condensa.

Leggi anche: