Struktur des Chromosoms auf molekularer Ebene
Struktur des Chromosoms auf molekularer Ebene!
(A) Nukleosomenuntereinheit von Chromatin:
1974 schlugen RD Kornberg und JO Thomas ein aktives Modell für DNA und Histone vor. Sie schlugen vor, dass die DNA mit einem Tetramer (H3 2 - H4 2 ) und zwei Molekülen eines Oligomers (H2A-H2B) interagiert. Tetramer umfasst zwei Moleküle H3, und H4 ist mit 200 Basenpaaren von DNA verbunden. Jede Wiederholungseinheit enthält ein Molekül HI-Histon. P Oudet et al. (1975) schlug den Begriff Nukleosom vor (Abb. 45.6).
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Das Nucleosom enthält ein Kernpartikel aus Nucleosomen, bestehend aus 146 Basenpaaren supercoiled DNA, die fast um einen scheibenförmigen Komplex von 8 Histonmolekülen gewickelt sind, die aus jeweils 2 Kopien von Histon H2A, H2B, H3B und H4 bestehen, die zu einem Octamer zusammengefügt sind. Diese Nukleosomen sind durch Linker-DNA von etwa 60 Basenpaaren verbunden. Zusammen ein Nukleosom (12, 5 nm im Durchmesser) = 200 Basenpaare + 2 Mol H2A, H2B, H3 und H4.
Das Modell wurde auf der Grundlage von Röntgenbeugung, Elektronenmikroskopie, Nukleaseverdau und chemischer Vernetzung vorgeschlagen (Abb. 45.7).
H1-Histon befindet sich unmittelbar außerhalb des Kernteilchens des Nukleosoms und ist mit beiden Enden der DNA assoziiert, wenn sie in das Kernteilchen ein- und austritt. Das Kernteilchen des Nukleosoms ist eine flache Struktur mit Abmessungen von etwa 57 × 110 × 110 A.
Die Einheitsfaser nach Zeuthen (1978) zeigt drei Aufwickelgrade.
(i) Die erste Stufe des Aufwickelns der DNA befindet sich in der Nukleosomenfolge.
(ii) Die Nukleosomenfolge mit einem Solenoid mit einem Durchmesser von 300 A (6-8 Nukleosomen).
(iii) Die Magnetspule spult weiter in eine Supersolenoidstruktur (Finch und Clug, 1976) mit einem Durchmesser von 4000 A und einer Wandstärke von 300 A. Die Supersolenoidstruktur ist eine Einheitsfaser.
Das Wickelverhältnis auf jeder Ebene beträgt 7 (Nukleosom), 6 (Solenoid) und 30-40 (Supersolenoid). Die Gesamtkontraktion der DNA innerhalb der Einheitsfaser würde 1.300 bis 1.500-fach betragen (Abb. 45.8). Einheitsfaser entsprechende Chromoneme, die sich weiter im Chromosom aufwickeln.
(B) Telomere:
Telomere sind sowohl in ihrer Struktur als auch in ihrer Funktion am konservativsten. Telomerische DNA besteht aus einer zufällig wiederholten Sequenz von Clustern von 'C' auf einem Strang und von 'G' auf dem anderen. Es gibt 12 + 6 Nukleotide in der Länge eines G-reichen Strangs, z. B. ist die telomerische Wiederholungssequenz in Tetrahymena GGGGTT, in Homosapiens, Neurospora, Schleimpilzen, Trypanosomen usw. Es ist AGGGTT, In Plasmodium ist es AGGG (T / C) TT. In Chlamydomonas ist es AGGGTTTT usw.
Die gleiche Wiederholungssequenz findet man am Ende aller Chromosomen einer Spezies. Dieselbe Telomersequenz kann in stark voneinander abweichenden Spezies vorkommen. Bei jedem Telomer können mindestens 10 Kilobasen dieser Wiederholungssequenzen auftreten. Die Telomerase-Telomer-DNA ist mit Nichthiston-Proteinen assoziiert und mit einer Kernhülle verbunden. Die synthetisierte telomerische DNA wird durch das Enzym Telomerase (Ribonukleoprotein) beeinflusst, dessen RNA-Komponente als Template für die Synthese telomerer DNA-Wiederholungen dient (Abb. 45.9).
Elizabeth Blackburn und Carol Greider entdeckten das Enzym Telomerase, das dem 3'-Ende des durch Entfernung des RNA-Primers gebildeten Strangs neue Wiederholungseinheiten hinzufügen kann. Sobald das 3'-Ende jedes anderen Strangs verlängert wurde, kann eine herkömmliche RNA-Polymerase das neue 3'-Segment als Vorlage verwenden, um die 5'-Enden der komplementären Stränge auf ihre vorherige Länge zurückzuführen. Telomerase ist eine reverse Transkriptase, die DNA unter Verwendung einer RNA-Temptale synthetisiert. Das Enzym selbst enthält die RNA, die als Vorlage dient.
Telomere sind sehr wichtige Bestandteile eines Chromosoms. Es ist für die vollständige Replikation des Chromosoms erforderlich. Es bildet Kappen, die das Chromosom vor Nuklease schützen. Es verhindert, dass die Enden der Chromosomen miteinander verschmelzen. Es erleichtert die Interaktion zwischen den Enden des Chromosoms und der Kernhülle in einigen Zelltypen.
Man geht davon aus, dass das Schrumpfen oder Verkürzen des Telomers bis zu einem kritischen Punkt andauert, wenn die Zelle den drohenden Verlust eines Telomers erkennt und das Selbstmordprogramm aktiviert, das zum Tod einer Zelle führt.
Die Verkürzung der Telomere spielt eine Schlüsselrolle beim Schutz des Körpers vor Krebs. Zellen, die keine Telomerase exprimieren, sterben aus, während Zellen, die das Enzym exprimieren, "unsterblich gemacht" werden.
