2.3.2.4.2 Ultrastructura şi organizarea supramoleculară a cromozomilor eucariotici

În celulele eucariote, cromozomii sunt alcătuiţi din ADN –care
este complexat cu proteine histonice, proteine nehistonice şi puţin
ARN.
Proteinele histonice se împart în cinci clase: histone H1; histone
H2A, histone H2B, histone H3 şi histone H4.
Proteinele nehistonice sunt legate de ADN şi intervin în
procesul de exprimare a genelor structurale. În structura cromozomilor
se găsesc şi o serie de enzime de sinteză a ADN-ului şi a ARN-ului,
precum şi enzime de scindare a celor doi acizi nucleici.
AND-ul se împachetează în cromozomi sub formă de unităţi
supramoleculare numite nucleozomi; are o greutate moleculară de 6 x
107 Kdal şi o lungime a firului dispus în dublu helix de 3 cm
(împachetat într-un spaţiu cu o lungime de 5 μ).
Nucleozomul este unitatea ultrastructurală supramoleculară de
organizare a filamentului de cromatină, care se repetă de un mare
număr de ori.
Nucleozomul este un octamer histonic de forma unui cilindru
turtit care este înconjurat de două spire de ADN dispus dublu
helicoidal. Cele două spire de ADN dublu helicoidal conţin 200 de
perechi de baze azotate (sau perechi de nucleotide) şi au o lungime de
680 Å.
Cilindrul histonic al nucleozomului este format din patru
proteine histonice: H2A; H2B; H3 şi H4, fiecare cu câte două
molecule (2x4=8). Nucleozomul nu conţine proteine nehistonice, iar
histona H1 nu intră în alcătuirea lui ci este ataşată lateral la intrarea şi
la ieşirea ADN-ului din nucleozom.
Legătura dintre nucleozomi se realizează prin intermediul duplexului
de ADN. Fragmentul care leagă doi nucleozomi dispuşi succesiv se
numeşte ADN–linker (ADN de legătură). Grosimea firului de ADN
înfăşurat în jurul nucleozomului este de 20 nm.
Nucleozomii se repetă şi se înşiră ca mărgelele pe aţă,
structurând în acest mod filamentul subţire de cromatină, cu o grosime
de 11 nm (fig. 55). Cromatina se găseşte sub formă de fibre de
cromatină- rezultate din răsucirea filamentului subţire de cromatină în
spirală, ajungându-se astfel la o “bobină” sau la un “solenoid” cu
diametrul de 30 nm şi pasul spiralei de 11 nm .
Fig. 55 Modul de împachetare complexare şi dispunere a ADN-ului
şi cromatinei în structura cromozomului
(după H. Gray 1973, citat de Teuşan, V., 2000).
În centrul fibrei de cromatină se află un spaţiu gol cu un
diametru de 11 nm, fiecare spiră a bobinei cuprinzând câte
6 nucleozomi. Lungimea firului de ADN dintr-o spiră a bobinei este
de 68x0,66=408 nm.
Pe fiecare braţ cromozomial (cromatidă) se dispun o serie de
benzi, fiecare cu o lăţime de 700 nm şi o lungime egală cu lăţimea
cromatidei respective.
Împreună, cele două cromatide pot avea o grosime de 1400 nm .
Nucleozomul nu este o unitate de informaţie genetică ci este o unitate
de împachetare a ADN-ului. ADN-ul care este înfăşurat pe un
nucleozom (146 nucleotide) este prea scurt pentru a corespunde unei
gene structurale. O genă structurală este compusă din aproximativ
1000 perechi de nucleotide, în timp ce ADN-ul înfăşurat pe un
nucleozom conţine 200 de perechi de baze azotate nucleotide. În
celulele eucariote, genele structurale sunt discontinue (în structura lor
alternează secvenţele care codifică aminoacizii cu cele care nu
codifică aminoacizii). Secvenţele de genă care codifică aminoacizii şi
care se exprimă în structura unui lanţ polipeptidic se numesc "exoni",
iar cele care nu codifică aminoacizii şi deci nu se exprimă în structura
unei proteine, se numesc "introni".