Johans Anteckningar

Slides

Kromosomer och kromatin

Grundprincip

  • Nukleärt DNA är organiserat i kromosomer.
  • I kärnan är DNA bundet till proteiner → kromatin.

Upptäckten av nukleosomen

Experimentet som avslöjade nukleosomen

  1. Isolera kärnor
  2. Klyv med ospecifikt endonukleas (DNase I)
  3. Analysera fragmenten med gelelektrofores

Resultat:

  • Små ”pärlor” innehöll DNA (150–200 bp) + proteiner → histoner.

Histoner

Evolutionär konservering

  • De små pärlorna visade sig innehålla en grupp högt konserverade proteiner.
  • Exempel: histon H4 skiljer sig med endast två aminosyror mellan gröna ärtor och kor.
  • Evolutionär distans: ≈1,3 miljarder år.

Nukleosomen

Nucleosome core particle

En nukleosom består av:

  • 2 × H2A
  • 2 × H2B
  • 2 × H3
  • 2 × H4

Totalt: 8 proteiner (histonoktamer)
DNA: 146 bp virat 1,75 varv runt oktameren.

Histon H1

  • Ett femte histon som binder till linker-DNA.
  • Mindre konserverat.
  • Har en stabiliserande effekt på nukleosomen.

Kromatinets funktionella betydelse

  • När DNA täcks av histoner → repressiv effekt.
  • DNA måste öppnas för processer som:
    • DNA-replikation
    • Transkription

Histonsvansar

Struktur

  • N-terminala delar (främst H3 och H4) sticker ut från nukleosomen.
  • Dessa svansar påverkar hur hårt histoner binder DNA.

Modifieringar

  • Modifieringar alters styrka i bindningen:
    • Acetylering
      • Neutraliserar positiva laddningar på lysin/arginin
      • → svagare bindning till negativ DNA-ryggrad
    • Metylering
    • Flera andra modifieringar förekommer

Funktion

  • Modifieringar kan aktivera eller repressa genuttryck.
  • Detta är epigenetisk reglering → styrning utan förändring i DNA-sekvensen.

Histonkoden

  • Den specifika kombinationen av modifieringar är avgörande.
  • Kallas populärt ”histonkoden”.

Histoner vid DNA-replikation

  • Nukleosomer tas bort av replikationsmaskineriet och byggs om direkt bakom replikationsgaffeln.
  • Gamla histoner fördelas jämnt mellan de två dottersträngarna.
  • Detta ger semikonservativ nedärvning av epigenetiska markeringar.
  • Specialiserade proteinmaskiner reglerar modifieringar (mer i termin 3).

Kromatinets organisation i högre nivåer

Organisation

  • A: 30 nm-fiber i interfas-kromosom
  • B: Nukleosomer längs DNA

Loopar och protein-ställningar

  • DNA organiseras även i loopar, som fästs vid proteinstrukturer.
  • Loopars aktivitet kan regleras via:
    1. Histonmodifieringar
    2. Topoisomeraser

Dessa styr åtkomlighet och packning av det genetiska materialet.

Sammanfattning

  • Flera nivåer av DNA-packning krävs för att få plats i cellkärnan.
  • Reglering sker både via histonmodifieringar och strukturell organisering av kromatin.