Nucleosoma, una struttura fondamentale di ciascuna cellula

A questa superficie si avvolge, in poche parole, il DNA. Di conseguenza, il nucleosoma si può considerare come l’unità inferiore elementare della cromatina, senza però le proteine non istoniche. L’organizzazione di DNA e istoni avviene all’interno di unità che prendono proprio il nome di nucleosomi.

Nucleosoma

Queste unità si caratterizzano per avere un nucleo in mezzo discoide, che comprende ben otto molecole di istoni. Questo nucleo viene ribattezzato ottamero di istoni e presenta una classica forma a limone. Questa struttura è completamente avvolta dal DNA, che circonda per due giri totali ogni nucleosoma.

Ciascun nucleosoma si trova proprio di fianco all’altro. Il collegamento avviene mediante un filamento persistente di DNA, organizzato come un solenoide. La saldatura tra i vari nucleosomi si verifica, tra l’altro, per merito di una molecola di istone in più. Si tratta dell’istone H1. Questo doppio avvolgimento del DNA offre la possibilità di ottenere una struttura di geni decisamente compatta. I percorsi più lunghi di DNA sono pari a circa 60 bp. Quando connettono due nucleosomi prendono il nome di linker, spacer o tratti spaziatori. Il componente più importante dal punto di vista genetico della cromatina è chiaramente il DNA.

Che cosa sono gli istoni

Gli istoni corrispondono a delle proteine cariche di energia positiva. Infatti, presentano al loro interno un elevato quantitativo di amminoacidi con catena laterale basica. Questi vanno ad interagire con il DNA. Quest’ultimo ha una carica negativa per via dell’accumulo di gruppi fosfato. Da tale interazione nascono delle strutture che prendono proprio il nome di nucleosomi. Si tratta di proteine che si trovano solitamente negli organismi eucarioti.

In realtà, però, è bene sottolineare come manchi all’interno di alcune tipologie di cellule eucariotiche. Nei procarioti, invece, sono del tutto assenti, a parte il gruppo degli Archaea. Gli istoni rappresentano una delle categorie di proteine con una migliore conservazione evolutiva praticamente in tutti gli eucarioti.

Cromatina e DNA

La parte fondamentale della cromatina è rappresentata dal DNA. Infatti, a livello di tale molecola si verifica la trascrizione degli RNA. Nel corso della fase S del ciclo cellulare comincia a svolgersi la duplicazione del medesimo DNA. Si pensa che gli istoni abbiano un ruolo molto importante all’interno della struttura della cromatina. Infatti, hanno un ruolo di primo piano nella formazione dei nucleosomi. Quantomeno parzialmente sono fondamentali anche per la regolazione dell’attività del DNA. Nello specifico, si tratta di un ruolo che svolge soprattutto l’istone H1.

Il ruolo delle proteine non istoniche

Pare che per quanto riguarda la regolazione del DNA l’importanza primaria sia delle proteine non istoniche. Queste ultime fanno parte di una classe molecolare particolarmente variegata e ricca. Decisamente di più in confronti alle poche tipologie di istoni che sono conosciute per il momento.

Tali proteine si caratterizzano per incrementare quantitativamente all’interno della cromatina nel momento in cui quest’ultima risulta attiva. Inoltre, potrebbe svolgere un’azione selettiva in modo tale da decidere quali siano i siti da attivare.

Gli istoni andrebbero a bloccare, grazie alle rispettive cariche basiche, le cariche acide che caratterizzano il DNA. Di fatto, andrebbero a bloccare la trascrizione della doppia elica. Le proteine acide andrebbero a rimuovere tale blocco istonico. Infatti, provvedendo alla neutralizzazione delle cariche degli istoni in parti ben definite del genoma, consentirebbero al DNA di azionarsi a livello locale e di trascrivere.

I geni

Il DNA che è presente nella cromatina si può differenziare in varie unità funzionali. Queste ultime prendono il nome di geni. Un gene non è altro che una porzione di DNA che ha la capacità di codificare una molecola di RNA. E, al contempo, anche di trascriverla in fase G1. La denominazione di gene si deve a quella porzione di DNA che va a codificare una proteina, grazie al processo di trascrizione del rispettivo mRNA.

I geni delle proteine sono stati ribattezzati con il nome di geni strutturali. All’interno degli eucarioti questi ultimi presentano una lunghezza decisamente superiore in confronto agli mRNA citoplasmatici che vengono trascritti. Tra le altre varietà di geni troviamo anche quelli ribosomiali o nucleolari, che hanno il compito di trascrivere gli rRNA. Poi ci sono i geni transfer, che operano codificando i tRNA. In alcuni casi questi geni vengono chiamati anche rDNA e tDNA.

Bibliografia e credit

  • I principi di biochimica di Lehninger. David L. Nelson, Michael M. Cox; Ed. Zanichelli; 2018
  • L’essenziale di biologia molecolare della cellula. Bruce Alberts, Dennis Bray, Karen Hopkin; Ed. Zanichelli; 2015
  • Biologia cellulare e molecolare. Concetti e esperimenti. Gerald Karp; Ed. Edises; 2015