A Closer Look

DNA wordt normaal gezien als een spiraalladder, maar in eukaryotische cellen (cellen met kernen) het DNA in de kern is geregen rond een reeks spoelvormige eiwitten die bekend staan als histonen. Hun belangrijkste functies zijn het samenpersen en beheersen van de lange draden van DNA. Ze verdichten het DNA door met elkaar in wisselwerking te staan om een structuur te vormen als een compacte spoel. Twee windingen van DNA worden rond deze spoel gewikkeld, waardoor de subeenheden worden gevormd die bekend staan als nucleosomen en de effectieve lengte van het DNA achtvoudig wordt verkleind. Bij sterke vergroting zien deze DNA-histoncomplexen eruit als een reeks kralen aan een touwtje. De complexen worden verder verdicht met een factor vier door een linker histon die het DNA tussen de nucleosomen bindt en ze in een spiraal organiseert. Op deze manier wordt een chromosoom dat 20 miljoen basenparen DNA bevat, georganiseerd in ongeveer 100.000 nucleosoomkerndeeltjes. Histonen zijn ook betrokken bij het bepalen welke sequenties van DNA worden ingeschakeld voor transcriptie van RNA. Wanneer histonen op bepaalde manieren chemisch worden gemodificeerd, kunnen ze hun greep op het DNA losmaken en het toegankelijk maken voor eiwitten die transcriptie activeren, of ze kunnen hun greep op het DNA verstevigen en het ontoegankelijk maken. DNA zelf kan chemisch worden gemodificeerd in het proces dat bekend staat als DNA-methylatie, een ander mechanisme voor het reguleren van genexpressie. Aangenomen wordt dat de histonen bij dezelfde sequenties van DNA blijven na celreplicatie, dus de modificaties van de histonen en het DNA maken het mogelijk om dezelfde sets genen aan en uit te zetten in de dochtercellen als in de oudercel. Dit is een manier waarop meercellige organismen meerdere soorten cellen kunnen maken (zoals spieren, lever en huid), ook al bevatten de verschillende soorten cellen allemaal hetzelfde DNA in hun kernen. De histonen behoren tot de best geconserveerde eiwitten die we kennen. Er zijn bijvoorbeeld slechts twee kleine veranderingen in de aminozuursequenties van het histon dat wordt aangeduid als H4 in de erwt en de koe. Deze bijna uniformiteit tussen soorten suggereert dat het hele oppervlak van elke histon belangrijk is voor zijn functie en dat alle planten en dieren histonen gebruiken voor dezelfde functies.