Nucleosoma Cosa è?
Per poter adattare il DNA nel nucleo, esso deve essere impacchettato in una struttura altamente compattata nota come cromatina.
Nella prima fase di questo processo, il DNA viene condensato in una fibra da 11 nm che rappresenta un livello approssimativamente di 6 volte la cromatina. Ciò è ottenuto attraverso l’assemblaggio del nucleosoma.
Il nucleosoma è il componente strutturale più piccolo della cromatina e viene prodotto attraverso le interazioni tra il DNA e le proteine istoniche.
Qui si forma un octamero istonico dagli istoni H2A, H2B, H3 e H4, sebbene in alcuni casi si possano trovare anche altre varianti istoniche nel nucleo (ad esempio, H2A.Z, MacroH2A, H2A.lap1, H2A.X, CenH3 e altri).
Un segmento di DNA di 147 bp avvolge quindi l’ottamero dell’istone 1,75 volte, completando così la formazione di un singolo nucleosoma.
Naturalmente, un singolo nucleosoma non si formerà in isolamento ma è invece parte di un processo più ampio, in cui più nucleosomi si formano in modo lineare lungo la molecola del DNA.
Questo alla fine produce la fibra da 11 nm, che è tradizionalmente descritta, in base al suo aspetto, come una “perline su una corda”.
Qui, i nucleosomi adiacenti sono collegati tramite un “linker DNA”, che di solito è legato all’istone H1 e ha una lunghezza compresa tra 20 e 80 bps.
Inoltre, le code istoniche flessibili che provengono dall’ottamero dell’istone si estendono dal DNA nucleosomale e possono interagire con altri nucleosomi, stabilizzando strutture 3D più complesse.
In altre parole, i nucleosomi specifici possono essere molto distanti rispetto alla loro sequenza lineare, ma all’interno della distanza interagente nel contesto della struttura della cromatina di ordine superiore.
Le conformazioni di nucleosomi alternativi possono sorgere a causa dello srotolamento e del riavvolgimento spontaneo del DNA attorno al nucleo dell’istone, nonché a causa di variazioni negli istoni stessi.
Inoltre, i nucleosomi sono altamente dinamici e possono subire uno spontaneo scivolamento, una scissione o addirittura una completa dissociazione. Il livello di compattazione raggiunto attraverso la formazione della fibra nucleosomica da 11 nm è insufficiente per incubare l’intero genoma nel nucleo.
Strutture intermedie del nucleosoma
Nonostante l’ampia conoscenza già acquisita sulla struttura della fibra del nucleosoma, così come i cromosomi in metafase, le strutture intermedie comunemente descritte sono in gran parte ipotetiche e ancora da osservare dal vivo.
Due modelli popolari che sono stati proposti sulla base di dati in vitro sono il solenoide e lo zigzag.
In ciascun caso, la fibra di nucleosoma da 11 nm subisce un’ulteriore piegatura per formare una fibra da 30 nm.
Nel modello a solenoide ad una via, il DNA piegato collega sequenzialmente ciascun nucleo del nucleosoma, creando una struttura in cui i nucleosomi si susseguono lungo lo stesso percorso elicoidale.
In alternativa, nel modello a zigzag a due tempi, il DNA collega due nucleosomi opposti, creando delle file opposte di nucleosomi che formano la cosiddetta elica “a due tempi”.
Nel modello a zigzag, i nucleosomi alternativi (ad esempio, N1 e N3) diventano partner interagenti.
È interessante notare che alcuni studi offrono un modello in cui le fibre intermedie da 30 nm contengono sia la conformazione a solenoide che a zigzag, suggerendo invece che le osservazioni fatte in esperimenti in vitro potrebbero essere un artefatto di isolamento a causa di ambienti cationici a basso contenuto di sale.