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nucleosoma

Unidades básicas de la estructura de la cromatina.

Un nucleosoma es la unidad estructural básica del empaquetado del ADN en eucariotas . La estructura de un nucleosoma consiste en un segmento de ADN enrollado alrededor de ocho proteínas histonas [1] y se asemeja a un hilo enrollado alrededor de un carrete. El nucleosoma es la subunidad fundamental de la cromatina . Cada nucleosoma está compuesto por poco menos de dos vueltas de ADN envueltas alrededor de un conjunto de ocho proteínas llamadas histonas, que se conocen como octámero de histonas . Cada octámero de histona está compuesto por dos copias de cada una de las proteínas histonas H2A , H2B , H3 y H4 .

El ADN debe compactarse en nucleosomas para caber dentro del núcleo celular . [2] Además de la envoltura del nucleosoma, la cromatina eucariota se compacta aún más al plegarse en una serie de estructuras más complejas, formando finalmente un cromosoma . Cada célula humana contiene alrededor de 30 millones de nucleosomas. [3]

Se cree que los nucleosomas transportan información heredada epigenéticamente en forma de modificaciones covalentes de sus histonas centrales . Las posiciones de los nucleosomas en el genoma no son aleatorias y es importante saber dónde está ubicado cada nucleosoma porque esto determina la accesibilidad del ADN a las proteínas reguladoras . [4]

Los nucleosomas fueron observados por primera vez como partículas en el microscopio electrónico por Don y Ada Olins en 1974, [5] y su existencia y estructura (como octámeros de histonas rodeados por aproximadamente 200 pares de bases de ADN) fueron propuestas por Roger Kornberg . [6] [7] Lorch et al. demostraron el papel del nucleosoma como regulador de la transcripción. in vitro [8] en 1987 y por Han y Grunstein [9] y Clark-Adams et al. [10] in vivo en 1988.

La partícula central del nucleosoma consta de aproximadamente 146 pares de bases (pb) de ADN [11] envueltos en 1,67 vueltas superhélices hacia la izquierda alrededor de un octámero de histonas , que consta de 2 copias de cada una de las histonas centrales H2A , H2B , H3 y H4 . [12] Las partículas centrales están conectadas por tramos de ADN conector , que pueden tener hasta aproximadamente 80 pb de largo. Técnicamente, un nucleosoma se define como la partícula central más una de estas regiones enlazadoras; sin embargo, la palabra suele ser sinónimo de partícula central. [13] Actualmente se encuentran disponibles mapas de posicionamiento de nucleosomas de todo el genoma para muchos organismos modelo y células humanas. [14]

Las histonas enlazadoras como H1 y sus isoformas están involucradas en la compactación de la cromatina y se ubican en la base del nucleosoma cerca de la entrada y salida del ADN que se une a la región enlazadora del ADN. [15] Los nucleosomas no condensados ​​sin la histona conectora se parecen a "cuentas en una cadena de ADN" bajo un microscopio electrónico . [dieciséis]

A diferencia de la mayoría de las células eucariotas, los espermatozoides maduros utilizan en gran medida protaminas para empaquetar su ADN genómico, con lo que es más probable que alcancen una proporción de empaquetamiento aún mayor. [17] También se han encontrado equivalentes de histonas y una estructura de cromatina simplificada en Archaea , [18] lo que sugiere que los eucariotas no son los únicos organismos que utilizan nucleosomas.

Estructura

Estructura de la partícula central.

La estructura cristalina de la partícula central del nucleosoma consta de histonas centrales H2A , H2B , H3 y H4 y ADN. La vista es desde arriba a través del eje superhelicoidal.

Descripción general

Los estudios estructurales pioneros realizados en la década de 1980 por el grupo de Aaron Klug proporcionaron la primera evidencia de que un octámero de proteínas histonas envuelve el ADN alrededor de sí mismo en aproximadamente 1,7 vueltas de una superhélice izquierda. [19] En 1997 , el grupo de Richmond resolvió la primera estructura cristalina del nucleosoma con resolución casi atómica, mostrando los detalles más importantes de la partícula. El ADN palindrómico satélite alfa humano , fundamental para lograr la estructura cristalina del nucleosoma de 1997, fue desarrollado por el grupo Bunick del Laboratorio Nacional Oak Ridge en Tennessee. [20] [21] [22] [23] [24] Hasta la fecha se han resuelto las estructuras de más de 20 partículas centrales de nucleosomas diferentes, [25] incluidas aquellas que contienen variantes de histonas e histonas de diferentes especies. La estructura de la partícula central del nucleosoma está notablemente conservada, e incluso un cambio de más de 100 residuos entre histonas de rana y levadura da como resultado mapas de densidad electrónica con una desviación cuadrática media general de solo 1,6 Å. [26]

La partícula central del nucleosoma (NCP)

La partícula central del nucleosoma (que se muestra en la figura) consta de aproximadamente 146 pares de bases de ADN [11] envueltos en 1,67 vueltas superhélices hacia la izquierda alrededor del octámero de histonas , que consta de 2 copias de cada una de las histonas centrales H2A , H2B , H3 y H4 . Los nucleosomas adyacentes están unidos por un tramo de ADN libre denominado ADN conector (que varía de 10 a 80 pb de longitud según la especie y el tipo de tejido [18] ). Toda la estructura genera un cilindro de 11 nm de diámetro y 5,5 nm de altura. .

Escalado de ADN apoptótico . La cromatina digerida está en el primer carril; el segundo contiene ADN estándar para comparar longitudes.
Esquema de organización de los nucleosomas. [27]
La estructura cristalina de la partícula central del nucleosoma ( PDB : 1EQZ ​[ 28] )

Las partículas del núcleo del nucleosoma se observan cuando se trata la cromatina en interfase para hacer que la cromatina se despliegue parcialmente. La imagen resultante, obtenida con un microscopio electrónico, es "cuentas en un hilo". La cuerda es el ADN, mientras que cada perla del nucleosoma es una partícula central. La partícula central del nucleosoma está compuesta de ADN y proteínas histonas. [29]

La digestión parcial de la cromatina con ADNasa revela su estructura nucleosomática. Debido a que las porciones de ADN de las partículas centrales del nucleosoma son menos accesibles para la ADNasa que las secciones de enlace, el ADN se digiere en fragmentos de longitudes iguales a la multiplicidad de la distancia entre los nucleosomas (180, 360, 540 pares de bases, etc.). Por lo tanto, durante la electroforesis en gel de ese ADN se ve un patrón muy característico similar a una escalera . [27] Esta digestión puede ocurrir también en condiciones naturales durante la apoptosis ("suicidio celular" o muerte celular programada), porque su función típica es la autodestrucción del ADN . [30]

Interacciones de proteínas dentro del nucleosoma.

Las proteínas histonas centrales contienen un motivo estructural característico denominado "pliegue de histonas", que consta de tres hélices alfa (α1-3) separadas por dos bucles (L1-2). En solución, las histonas forman heterodímeros H2A-H2B y heterotetrámeros H3-H4. Las histonas se dimerizan alrededor de sus largas hélices α2 en una orientación antiparalela y, en el caso de H3 y H4, dos de estos dímeros forman un haz de 4 hélices estabilizado por una extensa interacción H3-H3'. El dímero H2A/H2B se une al tetrámero H3/H4 debido a interacciones entre H4 y H2B, que incluyen la formación de un grupo hidrofóbico. [12] El octámero de histonas está formado por un tetrámero central H3/H4 intercalado entre dos dímeros H2A/H2B. Debido a la carga altamente básica de las cuatro histonas centrales, el octámero de histonas es estable sólo en presencia de ADN o concentraciones de sal muy altas.

Interacciones histona - ADN

El nucleosoma contiene más de 120 interacciones directas proteína-ADN y varios cientos de interacciones mediadas por agua. [31] Las interacciones directas entre proteína y ADN no se distribuyen uniformemente sobre la superficie del octámero, sino que se localizan en sitios discretos. Estos se deben a la formación de dos tipos de sitios de unión al ADN dentro del octámero; el sitio α1α1, que utiliza la hélice α1 de dos histonas adyacentes, y el sitio L1L2 formado por los bucles L1 y L2. Los enlaces salinos y los enlaces de hidrógeno entre los grupos hidroxilo y básico de la cadena lateral y las amidas de la cadena principal con los fosfatos de la cadena principal del ADN forman la mayor parte de las interacciones con el ADN. Esto es importante, dado que la distribución ubicua de los nucleosomas a lo largo de los genomas requiere que sea un factor de unión al ADN no específico de secuencia. Aunque los nucleosomas tienden a preferir algunas secuencias de ADN sobre otras, [32] son ​​capaces de unirse prácticamente a cualquier secuencia, lo que se cree que se debe a la flexibilidad en la formación de estas interacciones mediadas por agua. Además, se realizan interacciones no polares entre las cadenas laterales de las proteínas y los grupos de desoxirribosa, y una cadena lateral de arginina se intercala en el surco menor del ADN en los 14 sitios donde se enfrenta a la superficie del octámero. La distribución y la fuerza de los sitios de unión al ADN alrededor de la superficie del octámero distorsionan el ADN dentro del núcleo del nucleosoma. El ADN no está doblado uniformemente y también contiene defectos de torsión. La torsión del ADN en forma B libre en solución es de 10,5 pb por vuelta. Sin embargo, la torsión general del ADN nucleosomal es de sólo 10,2 pb por vuelta, variando de un valor de 9,4 a 10,9 pb por vuelta.

Dominios de cola de histonas

Las extensiones de la cola de histonas constituyen hasta el 30% en masa de histonas, pero no son visibles en las estructuras cristalinas de los nucleosomas debido a su alta flexibilidad intrínseca y se cree que están en gran parte desestructuradas. [33] Las colas N-terminales de las histonas H3 y H2B pasan a través de un canal formado por los surcos menores de las dos cadenas de ADN, que sobresalen del ADN cada 20 pb. La cola N-terminal de la histona H4, por otro lado, tiene una región de aminoácidos altamente básicos (16-25) que, en la estructura cristalina, forma una interacción con la región superficial altamente ácida de un dímero H2A-H2B. de otro nucleosoma, siendo potencialmente relevante para la estructura de orden superior de los nucleosomas. Se cree que esta interacción también ocurre en condiciones fisiológicas y sugiere que la acetilación de la cola H4 distorsiona la estructura de orden superior de la cromatina. [ cita necesaria ]

Estructura de orden superior

El modelo actual de compactación de la cromatina.

La organización del ADN que logra el nucleosoma no puede explicar completamente el empaquetamiento del ADN observado en el núcleo celular. Es necesaria una mayor compactación de la cromatina en el núcleo celular, pero aún no se comprende bien. El conocimiento actual [25] es que los nucleosomas repetidos con ADN "enlazador" intermedio forman una fibra de 10 nm , descrita como "cuentas en una cuerda", y tienen una proporción de empaquetamiento de aproximadamente cinco a diez. [18] Una cadena de nucleosomas se puede organizar en una fibra de 30 nm , una estructura compactada con una relación de empaquetamiento de ~50 [18] y cuya formación depende de la presencia de la histona H1 .

Se ha presentado y utilizado una estructura cristalina de un tetranucleosoma para construir una estructura propuesta de la fibra de 30 nm como una hélice de dos puntas. [34] Todavía existe cierta controversia con respecto a este modelo, ya que es incompatible con los datos recientes de microscopía electrónica . [35] Más allá de esto, la estructura de la cromatina no se comprende bien, pero clásicamente se sugiere que la fibra de 30 nm está dispuesta en bucles a lo largo de un andamio proteico central para formar eucromatina transcripcionalmente activa . Una mayor compactación conduce a heterocromatina transcripcionalmente inactiva .

Dinámica

Aunque el nucleosoma es un complejo proteína-ADN muy estable, no es estático y se ha demostrado que sufre varios reordenamientos estructurales diferentes, incluido el deslizamiento del nucleosoma y la exposición del sitio del ADN. Dependiendo del contexto, los nucleosomas pueden inhibir o facilitar la unión del factor de transcripción. Las posiciones de los nucleosomas están controladas por tres contribuciones principales: primero, la afinidad de unión intrínseca del octámero de histonas depende de la secuencia de ADN. En segundo lugar, el nucleosoma puede ser desplazado o reclutado mediante la unión competitiva o cooperativa de otros factores proteicos. En tercer lugar, el nucleosoma puede ser translocado activamente mediante complejos de remodelación dependientes de ATP. [36]

Deslizamiento de nucleosomas

El trabajo realizado en el laboratorio de Bradbury demostró que los nucleosomas reconstituidos en la secuencia de posicionamiento del ADN 5S podían reposicionarse traslacionalmente en secuencias adyacentes cuando se incubaban térmicamente. [37] Trabajos posteriores demostraron que este reposicionamiento no requería la alteración del octámero de histonas, pero era consistente con que los nucleosomas pudieran "deslizarse" a lo largo del ADN en cis . En 2008, se reveló además que los sitios de unión de CTCF actúan como anclajes de posicionamiento de nucleosomas de modo que, cuando se usan para alinear varias señales genómicas, se pueden identificar fácilmente múltiples nucleosomas flanqueantes. [38] Aunque los nucleosomas son intrínsecamente móviles, los eucariotas han desarrollado una gran familia de enzimas remodeladoras de la cromatina dependientes de ATP para alterar la estructura de la cromatina, muchas de las cuales lo hacen mediante el deslizamiento del nucleosoma. En 2012, el laboratorio de Beena Pillai demostró que el deslizamiento de nucleosomas es uno de los posibles mecanismos para la expresión de genes específicos de tejidos a gran escala. El trabajo muestra que el sitio de inicio de la transcripción de genes expresados ​​en un tejido particular está agotado en nucleosomas, mientras que el mismo conjunto de genes en otros tejidos donde no se expresan están unidos a nucleosomas. [39]

exposición del sitio de ADN

El trabajo del laboratorio Widom ha demostrado que el ADN nucleosomal está en equilibrio entre un estado envuelto y desenvuelto. Las mediciones de estas tasas utilizando FRET de resolución temporal revelaron que el ADN dentro del nucleosoma permanece completamente envuelto durante sólo 250 ms antes de desenvolverse durante 10 a 50 ms y luego volver a envolverse rápidamente. [40] Esto implica que el ADN no necesita disociarse activamente del nucleosoma, pero hay una fracción significativa de tiempo durante el cual es completamente accesible. De hecho, esto puede extenderse a la observación de que la introducción de una secuencia de unión al ADN dentro del nucleosoma aumenta la accesibilidad de regiones adyacentes del ADN cuando se une. [41] Esta propensión del ADN dentro del nucleosoma a "respirar" tiene importantes consecuencias funcionales para todas las proteínas de unión al ADN que operan en un entorno de cromatina. [40] En particular, la respiración dinámica de los nucleosomas juega un papel importante en la restricción del avance de la ARN polimerasa II durante el alargamiento de la transcripción. [42]

Región libre de nucleosomas

Los promotores de genes activos tienen regiones libres de nucleosomas (NFR). Esto permite la accesibilidad del ADN promotor a diversas proteínas, como los factores de transcripción. La región libre de nucleosomas normalmente abarca 200 nucleótidos en S. cerevisiae [43] Los nucleosomas bien posicionados forman límites de NFR. Estos nucleosomas se denominan nucleosoma +1 y nucleosoma -1 y están ubicados a distancias canónicas aguas abajo y aguas arriba, respectivamente, desde el sitio de inicio de la transcripción. [44] El nucleosoma +1 y varios nucleosomas posteriores también tienden a incorporar la variante de histona H2A.Z. [44]

Modulación de la estructura del nucleosoma.

Los genomas eucariotas están asociados de forma ubicua a la cromatina; sin embargo, las células deben regular espacial y temporalmente loci específicos independientemente de la cromatina masiva. Para lograr el alto nivel de control necesario para coordinar procesos nucleares como la replicación, reparación y transcripción del ADN, las células han desarrollado una variedad de medios para modular local y específicamente la estructura y función de la cromatina. Esto puede implicar la modificación covalente de histonas, la incorporación de variantes de histonas y la remodelación no covalente mediante enzimas remodeladoras dependientes de ATP.

Modificaciones postraduccionales de histonas.

Colas de histonas y su función en la formación de cromatina.

Desde que fueron descubiertas a mediados de la década de 1960, se ha predicho que las modificaciones de las histonas afectan la transcripción. [45] El hecho de que la mayoría de las primeras modificaciones postraduccionales encontradas se concentraran dentro de las extensiones de la cola que sobresalen del núcleo del nucleosoma conduce a dos teorías principales sobre el mecanismo de modificación de las histonas. La primera de las teorías sugirió que pueden afectar las interacciones electrostáticas entre las colas de histonas y el ADN para "aflojar" la estructura de la cromatina. Posteriormente se propuso que las combinaciones de estas modificaciones pueden crear epítopos de unión con los que reclutar otras proteínas. [46] Recientemente, dado que se han encontrado más modificaciones en las regiones estructuradas de las histonas, se ha propuesto que estas modificaciones pueden afectar las interacciones histona-ADN [47] e histona-histona [48] dentro del núcleo del nucleosoma. Se predice que las modificaciones (como la acetilación o la fosforilación) que reducen la carga del núcleo de histona globular "aflojan" la asociación entre el núcleo y el ADN; la fuerza del efecto depende de la ubicación de la modificación dentro del núcleo. [49] Se ha demostrado que algunas modificaciones están correlacionadas con el silenciamiento de genes; otros parecen estar correlacionados con la activación genética. Las modificaciones comunes incluyen acetilación , metilación o ubiquitinación de lisina ; metilación de arginina ; y fosforilación de serina . La información almacenada de esta manera se considera epigenética , ya que no está codificada en el ADN pero aún así se hereda a las células hijas. El mantenimiento de un estado reprimido o activado de un gen suele ser necesario para la diferenciación celular . [18]

Variantes de histonas

Aunque las histonas se conservan notablemente a lo largo de la evolución, se han identificado varias formas variantes. Esta diversificación de la función de las histonas se restringe a H2A y H3, siendo H2B y H4 en su mayoría invariantes. El H2A puede ser reemplazado por H2AZ (que conduce a una estabilidad reducida del nucleosoma) o H2AX (que está asociado con la reparación del ADN y la diferenciación de las células T ), mientras que los cromosomas X inactivos en los mamíferos están enriquecidos en macroH2A. H3 puede ser reemplazado por H3.3 (que se correlaciona con genes activados y elementos reguladores) y en los centrómeros H3 se reemplaza por CENPA . [18]

Remodelación de nucleosomas dependiente de ATP

Varias reacciones distintas están asociadas con el término remodelación de la cromatina dependiente de ATP . Se ha demostrado que las enzimas remodeladoras deslizan los nucleosomas a lo largo del ADN, [50] interrumpen los contactos histona-ADN hasta el punto de desestabilizar el dímero H2A/H2B [51] [52] y generan torsión superhélice negativa en el ADN y la cromatina. [53] Recientemente, se ha demostrado que la enzima remodeladora Swr1 introduce la variante de histona H2A.Z en los nucleosomas. [54] En la actualidad, no está claro si todos estos representan reacciones distintas o simplemente resultados alternativos de un mecanismo común. Lo que todos comparten, y de hecho el sello distintivo de la remodelación de la cromatina dependiente de ATP, es que todos dan como resultado una accesibilidad alterada al ADN.

Los estudios que analizan la activación genética in vivo [55] y, lo que es más sorprendente, la remodelación in vitro [56] han revelado que los eventos de remodelación de la cromatina y la unión del factor de transcripción son de naturaleza cíclica y periódica. Si bien se desconocen las consecuencias de esto para el mecanismo de reacción de la remodelación de la cromatina, la naturaleza dinámica del sistema puede permitirle responder más rápido a los estímulos externos. Un estudio reciente indica que las posiciones de los nucleosomas cambian significativamente durante el desarrollo de células madre embrionarias de ratón, y estos cambios están relacionados con la unión de factores de transcripción del desarrollo. [57]

Remodelación dinámica de nucleosomas en todo el genoma de la levadura.

Estudios realizados en 2007 catalogaron las posiciones de los nucleosomas en la levadura y demostraron que los nucleosomas están agotados en las regiones promotoras y en los orígenes de replicación . [58] [59] [60] Aproximadamente el 80% del genoma de la levadura parece estar cubierto por nucleosomas [61] y el patrón de posicionamiento de los nucleosomas se relaciona claramente con las regiones del ADN que regulan la transcripción , las regiones que se transcriben y las regiones que inician la replicación del ADN. . [62] Más recientemente, un nuevo estudio examinó los cambios dinámicos en el reposicionamiento de los nucleosomas durante un evento de reprogramación transcripcional global para dilucidar los efectos sobre el desplazamiento de los nucleosomas durante los cambios transcripcionales de todo el genoma en la levadura ( Saccharomyces cerevisiae ). [63] Los resultados sugirieron que los nucleosomas que estaban localizados en las regiones promotoras se desplazan en respuesta al estrés (como el choque térmico ). Además, la eliminación de nucleosomas generalmente correspondía a la activación transcripcional y el reemplazo de nucleosomas generalmente correspondía a la represión transcripcional, presumiblemente porque los sitios de unión de los factores de transcripción se volvieron más o menos accesibles, respectivamente. En general, sólo se reposicionaron uno o dos nucleosomas en el promotor para efectuar estos cambios transcripcionales. Sin embargo, incluso en regiones cromosómicas que no estaban asociadas con cambios transcripcionales, se observó reposicionamiento de nucleosomas, lo que sugiere que cubrir y descubrir el ADN transcripcional no necesariamente produce un evento transcripcional. Después de la transcripción, la región del ADNr debe protegerse de cualquier daño, lo que sugiere que las proteínas HMGB desempeñan un papel importante en la protección de la región libre de nucleosomas. [64] [65]

Defectos de torsión del ADN

Los defectos de torsión del ADN se producen cuando la adición de uno o algunos pares de bases de un segmento de ADN se transfiere al siguiente segmento, lo que resulta en un cambio en la torsión del ADN. Esto no sólo cambiará la torsión del ADN sino que también cambiará su longitud. [66] Este defecto de torsión eventualmente se mueve alrededor del nucleosoma a través de la transferencia del par de bases, esto significa que las torsiones del ADN pueden causar el deslizamiento del nucleosoma. [67] Las estructuras cristalinas de nucleosoma han demostrado que las ubicaciones de superhélice 2 y 5 en el nucleosoma son comúnmente donde se producen defectos de torsión del ADN, ya que estos son sitios de unión de remodeladores comunes. [68] Hay una variedad de remodeladores de cromatina, pero todos comparten la existencia de un motor ATPasa que facilita el deslizamiento de la cromatina en el ADN a través de la unión e hidrólisis del ATP. [69] La ATPasa tiene un estado abierto y cerrado. Cuando el motor ATPasa cambia de estados abierto y cerrado, el dúplex de ADN cambia de geometría y muestra una inclinación del par de bases. [68] El inicio de los defectos de torsión a través del motor ATPasa hace que se acumule tensión alrededor del sitio del remodelador. La tensión se libera cuando se ha completado el deslizamiento del ADN por todo el nucleosoma mediante la propagación de dos defectos de torsión (uno en cada hebra) en direcciones opuestas. [69]

Montaje de nucleosomas in vitro.

Diagrama de ensamblaje de nucleosomas.

Los nucleosomas se pueden ensamblar in vitro utilizando histonas nativas o recombinantes purificadas. [70] [71] Una técnica estándar para cargar el ADN alrededor de las histonas implica el uso de diálisis con sal . Una reacción que consta de octámeros de histonas y una plantilla de ADN desnuda se puede incubar juntos a una concentración de sal de 2 M. Al disminuir constantemente la concentración de sal, el ADN se equilibrará hasta una posición en la que se envuelve alrededor de los octámeros de histonas, formando nucleosomas. En condiciones apropiadas, este proceso de reconstitución permite mapear experimentalmente la afinidad de posicionamiento del nucleosoma de una secuencia determinada. [72]

Partículas del núcleo del nucleosoma reticuladas con disulfuro

Un avance reciente en la producción de partículas centrales de nucleosomas con mayor estabilidad implica enlaces cruzados de disulfuro específicos de sitio . [73] Se pueden introducir dos enlaces cruzados diferentes en la partícula central del nucleosoma. El primero reticula las dos copias de H2A mediante una cisteína introducida (N38C), lo que da como resultado un octámero de histona que es estable frente a la pérdida del dímero H2A/H2B durante la reconstitución del nucleosoma. Se puede introducir un segundo entrecruzamiento entre la cola de histona N-terminal H3 y los extremos del ADN del nucleosoma mediante un nucleótido convertible incorporado. [74] El entrecruzamiento del octámero de histonas y ADN estabiliza la partícula central del nucleosoma contra la disociación del ADN en concentraciones de partículas muy bajas y en concentraciones elevadas de sal.

Montaje de nucleosomas in vivo.

Pasos en el ensamblaje de nucleosomas.

Los nucleosomas son la unidad de empaquetamiento básica del ADN genómico construida a partir de proteínas histonas alrededor de las cuales se enrolla el ADN. Sirven como andamio para la formación de una estructura de cromatina de orden superior, así como para una capa de control regulador de la expresión génica. Los nucleosomas se ensamblan rápidamente en el ADN recién sintetizado detrás de la bifurcación de replicación.

H3 y H4

Las histonas H3 y H4 de nucleosomas antiguos desensamblados se mantienen cerca y se distribuyen aleatoriamente en el ADN recién sintetizado. [75] Son ensamblados por el complejo del factor de ensamblaje de cromatina 1 (CAF-1), que consta de tres subunidades (p150, p60 y p48). [76] El H3 y el H4 recién sintetizados se ensamblan mediante el factor de ensamblaje de acoplamiento de replicación (RCAF). RCAF contiene la subunidad Asf1, que se une a las proteínas H3 y H4 recién sintetizadas. [77] Las antiguas proteínas H3 y H4 conservan sus modificaciones químicas, lo que contribuye a la transmisión de la firma epigenética. Las proteínas H3 y H4 recién sintetizadas se acetilan gradualmente en diferentes residuos de lisina como parte del proceso de maduración de la cromatina. [78] También se cree que las antiguas proteínas H3 y H4 en los nuevos nucleosomas reclutan enzimas modificadoras de histonas que marcan las nuevas histonas, contribuyendo a la memoria epigenética.

H2A y H2B

A diferencia de los antiguos H3 y H4, las antiguas proteínas histonas H2A y H2B se liberan y degradan; por lo tanto, las proteínas H2A y H2B recién ensambladas se incorporan a nuevos nucleosomas. [79] H2A y H2B se ensamblan en dímeros que luego se cargan en los nucleosomas mediante la proteína 1 de ensamblaje de nucleosomas (NAP-1), que también ayuda con el deslizamiento del nucleosoma. [80] Los nucleosomas también están espaciados por complejos de remodelación de nucleosomas dependientes de ATP que contienen enzimas como Isw1 Ino80 y Chd1, y posteriormente se ensamblan en una estructura de orden superior. [81] [82]

Galería

La estructura cristalina de la partícula central del nucleosoma ( PDB : 1EQZ ​[ 28] ): diferentes vistas que muestran detalles del plegamiento y la organización de las histonas. Las histonas H2A , H2B , H3 , H4 y el ADN están coloreadas.

Ver también

Referencias

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