न्यूक्लियोसोम और हिस्टोन ऑक्टामर

न्यूक्लियोसोम क्रोमेटिन की मूलभूत दोहराई जाने वाली इकाई है: डीएनए का एक छोटा खंड जो आठ हिस्टोन प्रोटीन, हिस्टोन ऑक्टामर के कोर के चारों ओर लगभग दो बार लिपटा होता है। यह कण जीनोम को सघन करता है और यह नियंत्रित करने के लिए विनियमन की पहली परत बनाता है कि कौन से डीएनए अनुक्रम सुलभ हैं। यह क्रोमेटिन जीव विज्ञान के सभी पहलुओं को समझने के लिए संरचनात्मक प्रारंभिक बिंदु है।

Definition

न्यूक्लियोसोम क्रोमेटिन की मूल इकाई है, जिसमें लगभग 147 बेस जोड़े डीएनए होते हैं जो एक हिस्टोन ऑक्टामर के चारों ओर लिपटे होते हैं, जो कोर हिस्टोन H2A, H2B, H3 और H4 में से प्रत्येक की दो प्रतियों से बना होता है।

Scope

यह विषय न्यूक्लियोसोम कोर कण और इसके केंद्र में स्थित हिस्टोन ऑक्टामर की संरचना और वास्तुकला को शामिल करता है। यह कोर हिस्टोन, ऑक्टामर के चारों ओर डीएनए का मार्ग, हिस्टोन पूंछों की भूमिका और यह मूल इकाई जीनोम की पहुंच और उच्च-क्रम पैकेजिंग से कैसे संबंधित है, इस पर प्रकाश डालता है। यह आणविक संरचना पर एक संदर्भ प्रविष्टि है और नैदानिक मार्गदर्शन नहीं है।

Core questions

• हिस्टोन ऑक्टामर किन प्रोटीनों से बना होता है और इसके चारों ओर डीएनए कैसे व्यवस्थित होता है?
• डीएनए को न्यूक्लियोसोम में लपेटने से जीनोम कैसे सघन होता है और उस तक पहुंच को कैसे प्रतिबंधित करता है?
• ऑक्टामर से निकलने वाली हिस्टोन पूंछें संरचना को विनियमन से कैसे जोड़ती हैं?

Key concepts

• कोर हिस्टोन (H2A, H2B, H3, H4)
• हिस्टोन ऑक्टामर
• न्यूक्लियोसोम कोर कण (~147 bp)
• हिस्टोन पूंछें
• लिंकर डीएनए और लिंकर हिस्टोन H1
• डीएनए रैपिंग और सुपरहेलिकल घुमाव

Key theories

क्रोमेटिन की दोहराई जाने वाली न्यूक्लियोसोमल इकाई

कोर्नबर्ग ने प्रस्तावित किया कि क्रोमेटिन हिस्टोन और डीएनए की एक नियमित दोहराई जाने वाली इकाई से बना है; इस अंतर्दृष्टि ने न्यूक्लियोसोम को जीनोम पैकेजिंग के प्राथमिक कण के रूप में पहचाना और बाद में परमाणु रिज़ॉल्यूशन पर इसकी पुष्टि की गई।

Mechanisms

एक ऑक्टामर दो H2A-H2B डिमर से घिरे एक H3-H4 टेट्रामर से इकट्ठा होता है। डीएनए के लगभग 147 बेस जोड़े इस प्रोटीन कोर के चारों ओर लगभग 1.65 वामावर्त सुपरहेलिकल घुमाव में लिपटे होते हैं, जिसमें डीएनए माइनर ग्रूव के साथ नियमित अंतराल पर संपर्क होते हैं। लुगर और सहयोगियों द्वारा हल की गई क्रिस्टल संरचना ने इन संपर्कों की सटीक स्थिति और लचीली एन-टर्मिनल हिस्टोन पूंछों के प्रक्षेपवक्र को दिखाया, जो कण से बाहर निकलते हैं और रासायनिक संशोधन के लिए स्थलों के रूप में कार्य करते हैं। लिंकर डीएनए आसन्न न्यूक्लियोसोम को जोड़ता है, और लिंकर हिस्टोन H1 उच्च-क्रम फोल्डिंग को स्थिर करने के लिए प्रवेश और निकास बिंदुओं पर बांधता है। चूंकि ऑक्टामर सतह पर बंधा डीएनए आंशिक रूप से अवरुद्ध होता है, न्यूक्लियोसोम का निर्माण स्वाभाविक रूप से नियामक अनुक्रमों तक पहुंच को सीमित करता है, और न्यूक्लियोसोम को अस्थिर करना या फिर से स्थापित करना जीन गतिविधि को बदलने का एक प्राथमिक मार्ग है।

Clinical relevance

न्यूक्लियोसोम वह सब्सट्रेट है जिस पर क्रोमेटिन संशोधन और रीमॉडलिंग कार्य करते हैं, इसलिए इसकी संरचना और स्थिरता विकास और बीमारी में अध्ययन किए गए एपिजेनेटिक विनियमन को समझने के लिए मौलिक हैं। हिस्टोन वेरिएंट और परिवर्तित न्यूक्लियोसोम स्थिरता जैसे बदलाव सक्रिय अनुसंधान के क्षेत्र हैं। यह प्रविष्टि आणविक संरचना का वर्णन करती है और निदान या उपचार का आधार नहीं है।

History

1970 के दशक के मध्य से पहले हिस्टोन के साथ डीएनए का संगठन स्पष्ट नहीं था। कोर्नबर्ग के 1974 के दोहराए जाने वाले हिस्टोन-डीएनए इकाई के प्रस्ताव ने न्यूक्लियोसोम मॉडल की स्थापना की। अगले दो दशकों में, जैव रासायनिक और संरचनात्मक अध्ययनों ने इस तस्वीर को परिष्कृत किया, जिसका समापन 1997 में न्यूक्लियोसोम कोर कण की उच्च-रिज़ॉल्यूशन क्रिस्टल संरचना में हुआ, जिसने डीएनए और हिस्टोन ऑक्टामर के बीच बातचीत का एक परमाणु दृश्य प्रदान किया।

Key figures

• Roger Kornberg
• Karolin Luger
• Timothy Richmond
• Steven Henikoff

Seminal works

• kornberg-1974
• luger-1997

Frequently asked questions

एक न्यूक्लियोसोम कोर में कितने हिस्टोन होते हैं?

आठ: चार कोर हिस्टोन H2A, H2B, H3 और H4 में से प्रत्येक की दो प्रतियां, जो एक साथ हिस्टोन ऑक्टामर बनाती हैं जिसके चारों ओर डीएनए लिपटा होता है।

एक न्यूक्लियोसोम के चारों ओर कितना डीएनए लिपटा होता है?

न्यूक्लियोसोम कोर कण में हिस्टोन ऑक्टामर के चारों ओर लगभग 147 बेस जोड़े डीएनए लगभग 1.65 घुमाव में लिपटे होते हैं, जिसमें एक न्यूक्लियोसोम को दूसरे से जोड़ने वाला अतिरिक्त लिंकर डीएनए होता है।