Nucleosoma

UNA Nucleosoma representa la unidad de empaquetado más pequeña de un cromosoma. Junto con la proteína enlazadora y el ADN enlazador, los nucleosomas pertenecen a la cromatina, el material del que están hechos los cromosomas. En relación con los anticuerpos contra los nucleosomas, pueden desarrollarse enfermedades autoinmunes del circuito reumático.

¿Qué es un nucleosoma?

Los nucleosomas están formados por ADN envuelto alrededor de un octámero hecho de histonas. Las histonas son ciertas moléculas de proteínas básicas que desarrollan un fuerte vínculo con la cadena de ADN. Los aminoácidos básicos comunes lisina y arginina en particular aseguran la basicidad de las histonas.

Las proteínas básicas pueden unirse firmemente con el ADN ácido y así formar la estructura compacta de los nucleosomas. Sin embargo, el nucleosoma es solo la unidad de empaquetado más elemental de la cromatina y, por lo tanto, del cromosoma. El descubrimiento de los nucleosomas tuvo lugar en 1973 por Donald Olins y Ada a través de la representación microscópica electrónica de núcleos celulares inflamados. Se reveló la denominada estructura de solenoide del ADN. Es la compresión de una gran cantidad de nucleosomas en una fibra de cromatina.

Esta fibra parece una bobina enrollada. Los nucleosomas individuales están unidos entre sí por las denominadas histonas enlazadoras, que están unidas al ADN enlazador y forman una estructura organizativa llamada fibra de 30 nm en la cromatina.

Anatomía y estructura

El nucleosoma consta de dos componentes básicos, las histonas y el ADN. Las histonas forman inicialmente un octámero de histonas. Esto representa un complejo de proteínas de ocho histonas. Los componentes básicos de este complejo son cuatro histonas diferentes. Estos incluyen las proteínas H3, H4, H2A y H2B. Dos histonas idénticas se combinan cada una para formar un dímero.

El octámero de histonas, a su vez, consta de cuatro dímeros diferentes. Una sección de ADN con 147 pares de bases ahora se envuelve 1,65 veces alrededor del complejo proteico resultante y forma una estructura de superhélice izquierda. Esta torsión del ADN acorta su longitud en un séptimo de 68 nanómetros a 10 nanómetros. Durante el proceso de digestión de las histonas por la enzima DNasa, se crea la llamada partícula del núcleo del nucleosoma, que consiste en el octámero de histonas y un fragmento de ADN de 147 pares de bases.

Las partículas del núcleo del nucleosoma individuales están conectadas entre sí por la histona enlazadora H1. La histona enlazadora también está ligada al ADN enlazador. La histona H1 a su vez representa una gran cantidad de moléculas de proteína que varían según el tejido, órgano y tipo. Sin embargo, no afectan la estructura del nucleosoma. Cuando los nucleosomas se conectan mediante la histona enlazadora H1 y el ADN enlazador, se forma la llamada fibra de 30 nm, que representa un nivel superior de organización del ADN.

La fibra de 30 nm es una fibra de cromatina de 30 nanómetros de espesor en forma de bobina enrollada (estructura de solenoide). Las histonas son proteínas muy conservadoras que apenas han cambiado en el curso de la evolución. Esto se debe a su importancia fundamental para asegurar y empaquetar el ADN en todos los seres vivos eucariotas. La estructura de los nucleosomas en todas las células eucariotas es la misma.

Función y tareas

La importancia fundamental de los nucleosomas radica en su capacidad para empaquetar el material genético en el espacio más pequeño del núcleo celular y al mismo tiempo asegurarlo. Incluso con estados de condensación menos densos de los cromosomas, el empaque sigue siendo muy apretado. Al mismo tiempo, sin embargo, las enzimas llegan al ADN en este caso.

Aquí pueden iniciar la transferencia de información genética al ARNm y la síntesis de proteínas. Los nucleosomas también son de gran importancia en los procesos epigenéticos. La epigenética trata sobre los cambios en la actividad de los genes en las células individuales, que entre otras cosas conducen a la diferenciación de las células del cuerpo en diferentes órganos. Además, las características adquiridas se desarrollan a través de cambios epigenéticos.

Sin embargo, se conserva la estructura genética básica del material genético. Varios genes pueden inactivarse uniéndose a histonas o por metilación, y pueden reactivarse mediante un empaquetamiento menos apretado.

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Enfermedades

Existen enfermedades relacionadas con los nucleosomas. Se trata principalmente de enfermedades autoinmunes en las que el sistema inmunológico produce anticuerpos contra las propias proteínas del cuerpo. Entre otras cosas, los nucleosomas también pueden verse afectados.

En la enfermedad autoinmune sistémica lupus eritematoso (LES), los nucleosomas representan antígenos que son atacados por el propio sistema inmunológico del cuerpo. En el desarrollo del lupus eritematoso sistémico (LES), la combinación de factores genéticos con influencias ambientales juega un papel en la patogénesis. Se encuentran concentraciones elevadas de nucleosomas circulantes en el suero de los pacientes. Los nucleosomas libres pueden inducir reacciones inflamatorias y provocar la muerte celular de los linfocitos. Además, una degradación alterada de los nucleosomas, por ejemplo debido a una actividad reducida determinada genéticamente de la desoxirribonucleasa (DNasa1), puede conducir a su concentración aumentada y, por lo tanto, a un mayor riesgo de desarrollar una enfermedad autoinmune como el lupus eritematoso (LES) que se dirige contra los nucleosomas.

El lupus eritematoso (LES) se caracteriza por un cuadro clínico muy extenso. Pueden verse afectados órganos muy diferentes. Los síntomas aparecen con mayor frecuencia en la piel, las articulaciones, los vasos sanguíneos y la pleura. Se forma un eritema típico en forma de mariposa en la piel. Esto se intensifica con la radiación solar. Además de la caída del cabello, los pequeños vasos sanguíneos también se inflaman. El síndrome de Raynaud (decoloración de la piel de blanco a azulado) se observa cuando se expone al frío. También se desarrolla una inflamación articular extensa. Si los riñones están afectados, el pronóstico de la enfermedad empeora debido al riesgo de insuficiencia renal.