Хроматиновая упаковка

Каждая соматическая клетка человека содержит 6 миллиардов пар оснований ДНК. Каждая пара оснований имеет длину 0,34 нм, что означает, что каждая диплоидная клетка содержит ошеломляющие 2 метра ДНК. Как такая длинная цепочка ДНК упакована в ядро размером всего 10-20 микрон в диаметре? 

Хроматин

В сочетании со специализированными ДНК-связывающими белками, называемыми гистонами, двойная спираль ДНК образует компактный комплекс ДНК-белок, называемый хроматином. Сам хроматин далее уплотнен в структуры более высокого порядка. Наивысший уровень упаковки достигается во время метафазы клеточного цикла, где хроматин конденсируется с образованием хроматид хромосомы.

Нуклеосомы

Нуклеосомы являются основной функциональной и повторяющейся единицей хроматина. Нуклеосома состоит из 8 гистоновых белков, окруженных 147 парами оснований ДНК. При электронной микроскопии хроматин выглядит как структура, напоминающая бусины на нити, из-за присутствия нуклеосом по его длине. Эта упаковка сокращает длину волокна в семь раз.

Модель соленоида

Нуклеосомы далее свернуты в 30-нанометровые волокна, называемые так из-за их диаметра примерно 30 нм. Такое уплотнение объясняется широко принятой гипотезой — моделью соленоида. Под соленоидом понимается конструкция из проволоки, намотанная на центральную ось. Эта модель предполагает, что нуклеосомы расположены в левосторонней спиральной конформации с шестью или более нуклеосомами на виток. Один из некоровых гистоновых белков, H1, играет важную роль в уплотнении нуклеосом; в его отсутствие хроматиновое волокно превращается в нерегулярные скопления нуклеосом.

Упаковка хроматина – активная область исследований. Появляющиеся новые данные позволили ученым рассматривать хроматин и нуклеосомы не как четко определенные структуры, а скорее как континуум различных взаимопревращаемых конформаций на всех стадиях упаковки хроматина.