Nukleosoom tähistab kromosoomi väikseimat pakendiühikut. Koos linkervalgu ja linkeri DNA-ga on nukleosoomid osa kromatiin, materjal, millest koosneb kromosoomid. Autoimmuunhaigused reumaatilisest ringist võib areneda koos antikehade nukleosoomidesse.
Mis on nukleosoom?
Nukleosoomid koosnevad histoonide oktameeri ümber haavatud DNA-st. Histoonid on teatud aluselised valgud molekulid mis arendavad tugeva sidumisjõu DNA ahelaga. Eelkõige rikkalik põhiline aminohapped lüsiini ja arginiini pakuvad histoonide põhitõdesid. Põhiline valgud võib tihedalt seonduda happelise DNA-ga, moodustades nukleosoomide tihedalt pakitud struktuuri. Kuid nukleosoom on ainult kõige elementaarsem pakendiühik kromatiin ja seega ka kromosoomist. Nukleosoomide avastasid Donald Olins ja Ada 1973. aastal paisunud rakutuumade elektronmikroskoopilise kujutise abil. Nii selgus DNA nn solenoidstruktuur. See on suurema hulga nukleosoomide kondenseerumine a kromatiin kiud. See kiud näeb välja nagu mähis. Üksikud nukleosoomid on omavahel ühendatud nn linkeri histoonidega, mis on seotud linkeri DNA-ga ja moodustavad kromatiinis organisatsioonilise struktuuri, mida tuntakse kui 30 nm kiudu.
Anatoomia ja struktuur
Nukleosoom koosneb kahest põhikomponendist, histoonidest ja DNA-st. Histoonid moodustavad kõigepealt histooni oktameeri. See tähistab kaheksast histoonist koosnevat valgukompleksi. Selle kompleksi põhilised ehitusplokid on neli erinevat histooni. Nende hulka kuuluvad valgud H3, H4, H2A ja H2B. Kaks sama tüüpi histooni ühendavad kumbki dimeeri. Histoonoktamer koosneb omakorda neljast erinevast dimeerist. 147 aluspaariga DNA segment mähib end tekkinud valkude kompleksi ümber 1.65 korda ja moodustab vasakukäelise superhelixi struktuuri. See DNA mähis lühendab selle pikkust seitsmendiku võrra 68 nanomeetrilt 10 nanomeetrini. Histoonide lagundamine ensüümi DNaasi abil annab nn nukleosoomse südamiku osakese, mis koosneb histooni oktameerist ja 147 aluspaari DNA fragmendist. Üksikud nukleosoomi tuumaosakesed seob omavahel linker histoon H1. Linkeri histoon on samaaegselt seotud linkeri DNA-ga. Omakorda esindab histoon H1 mitmesuguseid valke molekulid mis varieeruvad sõltuvalt koest, elundist ja liigist. Kuid need ei mõjuta nukleosoomi struktuuri. Kui nukleosoomid on ühendatud linker-histooni H1 ja linker-DNA-ga, moodustub nn 30 nm kiud, mis esindab kõrgemat DNA-organisatsiooni taset. 30 nm kiu on 30 nanomeetri paksune kromatiinkiud, mis on mähitud pooli kujul (solenoidstruktuur). Histoonid on väga konservatiivsed valgud mis pole evolutsiooni käigus peaaegu muutunud. See on tingitud nende põhimõttelisest tähtsusest DNA kindlustamisel ja pakkimisel kõigis eukarüootsetes organismides. Seega on nukleosoomide struktuur ühesugune ka kõigis eukarüootsetes rakkudes.
Funktsioon ja rollid
Nukleosoomide põhiline tähtsus seisneb nende võimes pakkida geneetiline materjal rakutuuma võimalikult väikesesse ruumi, hoides seda ohutult. Isegi vähem tihedates kondenseerunud olekutes kromosoomid, väga tihe pakkimine on endiselt olemas. Samal ajal ensüümide sel juhul jõuda DNA-ni. Siin saavad nad algatada nii geneetilise teabe ülekande mRNA-sse kui ka valkude sünteesi. Nukleosoomid mängivad suurt rolli ka epigeneetilistes protsessides. Epigenetics on seotud üksikute rakkude geenide aktiivsuse muutustega, mis viima, muuhulgas keharakkude diferentseerumiseks erinevateks organiteks. Lisaks moodustavad omandatud omadused epigeneetilised muutused. Päriliku materjali geneetiline põhistruktuur jääb siiski puutumatuks. Erinevaid geene saab aga inaktiveerida tiheda histoonidega seondumise või metüülimise teel, samuti vähem tiheda pakendamise abil taasaktiveerida.
Haigused
Nukleosoomidega on seotud haigused. Need on peamiselt autoimmuunhaigused milles immuunsüsteemi toodab antikehade keha enda valkude vastu. Muuhulgas võivad mõjutada ka nukleosoomid. Seega süsteemse autoimmuunhaiguse korral erütematoosne luupus (SLE), nukleosoomid esindavad antigeene, mida ründavad keha omad immuunsüsteemi. Arendamisel süsteemne erütematoosne luupus (SLE), patogeneesis mängib tõenäoliselt rolli geneetiliste tegurite kombinatsioon keskkonnamõjudega. Tsirkuleerivate nukleosoomide taseme tõus on leitud patsientide seerumist. Vabad nukleosoomid võivad põhjustada põletikulisi reaktsioone ja rakkude surma lümfotsüüdid. Lisaks võib nukleosoomide halvenenud lagunemine, näiteks deoksüribonukleaasi (DNaas1) geneetiliselt vähenenud aktiivsuse tõttu, viima nende suurenenud kontsentratsioon ja seega suurenenud riski haigestuda nukleosoomide vastu suunatud autoimmuunhaigusesse, näiteks erütematoosne luupus (SLE). Punast luupust (SLE) iseloomustab väga ulatuslik kliiniline pilt. Mõjutada võivad väga erinevad elundid. Kõige sagedamini ilmnevad sümptomid nahk, liigesed, veri laevadja hüüdis. Tüüpiline liblikas-kujuline erüteem moodustub nahk. Seda tugevdab päikesevalgus. Lisaks juuste väljalangemine, on olemas ka põletik väikestest veri laevad. Kokkupuutel külm, Raynaudi sündroom (valge kuni sinakas värvimuutus nahk). Lisaks ulatuslik põletik Euroopa liigesed areneb. Neerude kaasamisel halveneb haiguse prognoos neerupuudulikkus.
