Nukleozóm predstavuje najmenšiu obalovú jednotku chromozómu. Spolu s linkerovým proteínom a linkerovou DNA sú nukleozómy súčasťou chromatín, materiál, z ktorého sa skladá chromozómy. Autoimunitné ochorenia reumatického kruhu sa môžu vyvinúť v spojení s protilátky k nukleozómom.
Čo je to nukleozóm?
Nukleozómy sú zložené z DNA navinutej okolo oktaméru histónov. Históny sú určitým základným proteínom molekuly ktoré vyvinú silnú väzobnú silu k reťazcu DNA. Najmä hojné základné aminokyseliny lyzín a arginín poskytujú zásaditosť histónov. Základ proteíny sa môže pevne viazať na kyslú DNA a vytvárať tak pevne zabalenú štruktúru nukleozómov. Nukleozóm je však iba najzákladnejšou jednotkou balenia chromatín a teda chromozómu. K objavu nukleozómov došlo v roku 1973 Donaldom Olinsom a Adou pomocou elektrónového mikroskopu na opuchnutých bunkových jadrách. To odhalilo takzvanú solenoidovú štruktúru DNA. Toto je kondenzácia väčšieho počtu nukleozómov na a chromatín vlákno. Toto vlákno vyzerá ako stočená špirála. Jednotlivé nukleozómy sú navzájom spojené takzvanými linkerovými histónmi, ktoré sú naviazané na linkerovú DNA, a vytvárajú organizačnú štruktúru v chromatíne známom ako 30 nm vlákno.
Anatómia a štruktúra
Nukleozóm sa skladá z dvoch základných zložiek, histónov a DNA. Históny najskôr tvoria histónový oktamér. To predstavuje proteínový komplex ôsmich histónov. Základnými stavebnými kameňmi tohto komplexu sú štyri rôzne históny. Medzi ne patrí proteíny H3, H4, H2A a H2B. Každý z dvoch histónov rovnakého typu sa spojí a vytvorí dimér. Histónový oktamér zase pozostáva zo štyroch rôznych dimérov. Segment DNA so 147 pármi báz sa teraz 1.65-krát obalí okolo výsledného proteínového komplexu a vytvorí ľavostrannú superhelixovú štruktúru. Toto navinutie DNA skracuje jeho dĺžku o jednu sedminu zo 68 nanometrov na 10 nanometrov. Výsledkom štiepenia histónov enzýmom DNáza je takzvaná nukleozómová jadrová častica, ktorá pozostáva z histónového oktaméru a fragmentu DNA so 147 pármi báz. Jednotlivé častice jadra nukleozómu sú navzájom spojené linkerom histón H1. Linkerový histón je súčasne spojený s linkerovou DNA. Histón H1 zase predstavuje rôzne bielkoviny molekuly ktoré sa líšia v závislosti od tkaniva, orgánu a druhu. Neovplyvňujú však štruktúru nukleozómu. Keď sú nukleozómy spojené linkerom histón H1 a linkerovou DNA, vytvorí sa takzvané 30nm vlákno, ktoré predstavuje vyššiu úroveň organizácie DNA. 30nm vlákno je 30 nanometrové vlákno chromatínu, ktoré je vo forme stočenej špirály (solenoidová štruktúra). Históny sú veľmi konzervatívne proteíny ktoré sa v priebehu evolúcie ťažko zmenili. Je to z dôvodu ich zásadného významu pri zabezpečovaní a balení DNA vo všetkých eukaryotických organizmoch. Štruktúra nukleozómov je teda rovnaká vo všetkých eukaryotických bunkách.
Funkcia a roly
Zásadný význam nukleozómov spočíva v ich schopnosti zabaliť genetický materiál do čo najmenšieho priestoru v bunkovom jadre pri jeho zachovaní. Dokonca aj v menej hustých kondenzačných stavoch chromozómy, stále existuje veľmi tesné balenie. Zároveň však enzýmy v takom prípade dosiahnite DNA. Tu môžu potom iniciovať prenos genetickej informácie do mRNA, ako aj syntézu proteínov. Nukleozómy tiež zohrávajú hlavnú úlohu v epigenetických procesoch. Epigenetika sa zaoberá zmenami v aktivite génov v jednotlivých bunkách, ktoré viesť, okrem iného, k diferenciácii buniek tela na rôzne orgány. Získané vlastnosti sú ďalej tvorené epigenetickými zmenami. Základná genetická štruktúra dedičného materiálu však zostáva nedotknutá. Rôzne gény však môžu byť inaktivované tesnou väzbou na históny alebo metyláciou, ako aj reaktivované menej hustým obalom.
Choroby
S nukleozómami sú spojené choroby. Jedná sa hlavne o autoimunitné ochorenia v ktorej imunitný systém produkuje protilátky proti telu vlastným bielkovinám. Ovplyvnené môžu byť okrem iného aj nukleozómy. Teda pri systémovom autoimunitnom ochorení lupus erythematosus (SLE), nukleozómy predstavujú antigény, ktoré sú napadnuté telu vlastným imunitný systém. Pri vývoji systémových lupus erythematosus (SLE), v patogenéze pravdepodobne hrá úlohu kombinácia genetických faktorov s vplyvmi prostredia. Zvýšené hladiny cirkulujúcich nukleozómov sa nachádzajú v sére pacientov. Voľné nukleozómy môžu indukovať zápalové reakcie a spôsobiť bunkovú smrť lymfocyty. Okrem toho môže narušená degradácia nukleozómov, napríklad v dôsledku geneticky zníženej aktivity deoxyribonukleázy (DNáza1), viesť k ich zvýšenému koncentrácie a teda na zvýšené riziko vzniku autoimunitného ochorenia namiereného proti nukleozómom, ako napr lupus erythematosus (SLE). Lupus erythematosus (SLE) sa vyznačuje veľmi rozsiahlym klinickým obrazom. Môžu byť ovplyvnené veľmi odlišné orgány. Najčastejšie sa príznaky objavujú na koža, kĺby, krv plavidláa kričal, Typický motýľna erytému sa vytvára erytém v tvare koža. To sa umocňuje vystavením slnečnému žiareniu. Okrem tohoto vypadávanie vlasov, je tu tiež zápal malých krv plavidlá. Pri vystavení studený, Raynaudov syndróm (biele až modrasté sfarbenie koža) je dodržaný. Ďalej rozsiahle zápal z kĺby sa vyvíja. Ak sú postihnuté obličky, prognóza ochorenia sa zhoršuje kvôli riziku zlyhanie obličiek.
