Nucleosoma (Teoria De Olins)

Nucleosomas.

Los nucleosomas son las partículas estructurales básicas de la cromatina eucariótica. Ya se ha avanzado que consisten en un núcleo proteico alrededor del cual se arrollan dos superhélices negativas de ADN de manera toroidal y levógira. Al tratar suavemente la cromatina con ADNasa micrococal, que corta ADNds, se pueden obtener oligómeros de nucleosomas que, tras un análisis electroforético, se observa que abarcan siempre múltiplos de 200 pb, con lo que se puede concluir que cada nucleosoma contiene unos 200 pb. La separación en oligómeros también indica que hay tramos de ADN desnudo y muy expuesto, pero que el 90% de esos 200 pb está protegido por el núcleo proteico de histonas. Esto permite diferenciar entre el ADN del núcleo del nucleosoma, que será básicamente constante, y el ADN de unión, al que se deberán las posibles variaciones en la longitud total de cada nucleosoma.

Esta última apreciación se demuestra tratando los nucleosomas aislados con nucleasas. En principio se obtienen fragmentos de 166 pb, correspondientes al ADN completo que da dos vueltas enteras alrededor del núcleo proteico y está todavía asegurado por la histona H1, que se encuentra por fuera. Esta disposición obliga a la doble hélice a entrar y salir por el mismo sitio, obligando a los nucleosomas a empaquetarse unos junto a otros cuando están unidos. Si se aumenta el tiempo de digestión, o si se disminuye la fuerza iónica, la histona H1 se libera y entonces se obtiene una fragmento de ADN de 146 pb unido al resto de proteínas del núcleo del nucleosoma: las histonas H2A, H2B, H3 y H4. Como regla general, la histona H1 interacciona con unos 22 pb del ADN de unión.

El núcleo del nucleosoma está constituido por dos unidades de cada histona, ensambladas como el tetrámero [H4·H3·H3·H4] al que se unen dos dímeros [H2A·H2B]. El conjunto se asemeja a un cilindro de 6 nm de alto por 6,4 nm de diámetro y de un peso molecular de 108000 Da (H2A: 14000; H2B: 14000; H3: 15000; H4: 11000). Sobre este núcleo proteico (denominado octámero) se enrollan de promedio unos 200 pb de ADN, cuyo peso es de 130000 Da, y se asegura con la histona H1 que tiene, también de promedio, unos 24000 Da. El resultado es un cilindro tan alto como el anterior, pero con 10,4 nm de diámetro, una estructura formada a partes iguales por ADN y proteínas y estabilizada mediante interacciones electrostáticas entre los fosfatos del ADN y los aminoácidos básicos (His, Lys, Arg) de las histonas.

Las histonas que componen el octámero están enormemente conservadas en todos los eucariotas. De ellas la más constante es la H4, que es exactamente igual en todos los animales estudiados hasta la fecha, y sólo se han encontrado cambios conservadores en dos o tres aminoácidos entre los de animales y algunas plantas superiores. La segunda más conservada es la H3, y posteriormente las H2A y H2B, con más variabilidad dentro de grupos filogenéticamente emparentados. La extremada conservación de H3 y H4 se debe a que se ha comprobado que ellas solas son capaces de formar estructuras parecidas a los nucleosomas, uniéndose al ADN sin la participación de H2A y H2B. El caso de H1 es distinto, porque su misión principal no es formar nucleosomas, sino unirlos o empaquetarlos de diferente manera, con lo que presenta una variabilidad muy grande incluso dependiente del momento del desarrollo o del tejido que se considere. De hecho, en los eritrocitos de pollo la H1 es tan diferente a las demás que hay quien la llama histona H5.

Esta gran diversidad de la histona H1 es, probablemente, la causa de que el ADN de unión no tenga una longitud constante, sino que pueda variar entre 8 y 114 pb (54 pb de media). En cualquier caso, siempre habrá 146 pb alrededor del octámero, que se corresponden con 13 vueltas de hélice, según una digestión con ADNasa I, que provoca cortes en una sola de las cadenas de ADNds. El grado de contorsión de estas 1,7 vueltas de la doble hélice no es constante, sino que se mantiene bastante estable, salvo en sitios donde se produce un giro brusco. Estos curvamientos se deben principalmente al efecto de las proteínas (ya se ha dicho que la unión es inespecífica de secuencia), pero también a pares AA y GC en el sitio. Estas distorsiones son muy acusadas, y provocan cambios importantes en la anchura de los surcos en el ADN que se reflejan en cambios de la contorsión, que pasa de 10 pb/vuelta en los segmentos de entrada y salida a 10,7 pb/vuelta en los centrales. Es en estos segmentos contorsionados donde se generan entre 0,7 y 0,8 superenrollamientos negativos, porque son éstos los que recorren el núcleo proteico oblicuamente

...