Den nukleosom er et kompleks omfattende et segment af DNA af 146 eller 147 par af nukleotider, viklet omkring et hjerte, der består af proteiner ( histoner ). I eukaryoter er nukleosomet den grundlæggende organisatoriske enhed for kromatin . Det repræsenterer det første niveau af DNA-komprimering i kernen , dens geometri sammenlignes ofte med en tråd, der er viklet omkring en spole.
Ved at kontrollere tilgængeligheden af DNA- dobbeltstrengen er nukleosomet direkte involveret i reguleringen af flere nukleare processer såsom DNA- transkription , replikering eller reparation . Det hjælper også regulere epigenetisk af genekspression gennem modifikation af dets histoner bestemmer den aktive eller tavse karakter for visse regioner i genomet , en proces kaldet histon kode .
Kernepartiklen i nukleosomet (eller nukleosomkernen) består af en proteinkerne på otte histonproteiner (to kopier hver af histonerne H2A , H2B , H3 og H4 ), omkring hvilke ca. 146 basepar DNA er viklet. Over 1,65 drejninger. Det hele danner en cylinder på 11 nm med en diameter på 5,5 nm i en masse på 205 kDa (histoner og DNA, der hver bidrager til halvdelen af denne masse).
Inden for kromatin adskilles kernepartikler fra hinanden med såkaldte linker- DNA-segmenter . Strengt taget henviser udtrykket nukleosom til det sæt dannet af en kernepartikel og det tilstødende bindende DNA, men det bruges ofte til kun at henvise til kernepartiklen.
Kernepartiklen udgør det første niveau af DNA-komprimering: de 146 basepar, der er viklet rundt om octameren af histoner, er seks gange mere kompakte end et fragment af nøgen DNA af samme længde.
Kromatosomet dannes ved associering af en H1-bindende histon med kernepartiklen. Histon H1 binder DNA, hvor det kommer ind og ud af hjertepartiklen. Det inducerer samlingen af de bindende DNA'er, der kommer ind og efterlader på omkring tredive basepar, hvilket begrænser deres bevægelser og forsegler således nukleoproteinkomplekset.
Andre proteiner end H1-histoner er i stand til at binde DNA-bindingsmidler. Det er blevet foreslået at henvise til dem kollektivt som "bindende proteiner" og at udvide definitionen af kromatosom til at omfatte en hvilken som helst tilknytning af en kernepartikel med et bindende protein, uanset om det er en histon eller ej. Naturen af det bindende protein antages at have indflydelse på både nukleosomets egenskaber og chromatins evne til at danne strukturer af højere orden (såsom kromatinfibre på 30 nm ).
Sekvensen af nukleosomer danner et nukleofilament , også kaldet 11 nm kromatinfiber eller billedligt "perlehalskæden". Kernepartiklerne vises der adskilt af DNA-linkersegmenter, der varierer i længde mellem arter og væv mellem 25 basepar i spirende gær til 70 basepar i sæd fra pighuder .
Selv om dette er den første observerede kromatinstruktur, er nucleofilamentet alligevel sandsynligvis kun en eksperimentel artefakt, der skyldes eksponering af kromatin for svage ionkræfter, nukleosomernes sekvens, der aldrig vedtager en konformation, udvides også under fysiologiske forhold.
De aminoterminale ender af histoner rager uden for den kugleformede del af nukleosomet og udsættes for kovalente modifikationer katalyseret af specifikke enzymer (histon-acetyltransferase og histondeacetylase, histon-methylase, histon-kinase, ubiquitinase osv.). Disse modifikationer kunne handle enten ved at ændre komprimeringen af nukleosomet eller ved at udgøre en kode, der signalerer den specifikke rekruttering af transkriptionsfaktorer .
Nukleosomer kan også flyttes langs DNA'et under remodelleringskomplekser handlingstrengaktivitet ATPase , type SWI2 / SnF2.
Oprindeligt betragtet som værende specifik for eukaryoter , findes nukleosomet også i visse arkæer . Proteiner homologe med eukaryote histoner er blevet identificeret i de fleste arter af Euryarchaeota . Det arkeanske nukleosom består af en tetramer af disse arkeanske histoner, hvor et DNA-fragment på ca. 60 basepar er viklet. Strukturen af dette tetrameriske nukleosom ser meget ud som H3 - H4 tetramer i hjertet af det eukaryote nukleosom. Det udfører de samme funktioner ved DNA-komprimering og regulering af transkription som dets eukaryote modstykke.