Nükleozomlar, kromatin sıkışmasının temel birimleridir. Her nükleozom, bir histon çekirdeği etrafına sıkıca bağlanmış DNA'dan oluşur, bu da DNA'yı DNA polimeraz ve RNA polimeraz gibi DNA bağlayıcı proteinlerce erişilemez hale getirir. Bu nedenle temel sorun, kompakt ve koruyucu kromatin yapısına rağmen, uygun olduğunda DNA'ya erişimin sağlanmasıdır.

Nükleozom yeniden düzenleme kompleksi

Ökaryotik hücreler, ATP bağımlı nükleozom yeniden düzenleme enzimleri adı verilen özel enzimlere sahiptir. Bu enzimler hem histona hem de DNA'ya bağlanır ve nükleozom kaymasını kolaylaştırabilir- DNA'nın histon çekirdeğine doğru itildiği veya histon çekirdeğinin kısmen veya tamamen değiştirildiği, nükleozomların bileşimini değiştirdiği ve dolaylı olarak kromatin katlanmasını etkilediği bir süreç. En iyi bilinen yeniden düzenleme komplekslerinden biri, başlangıçta mayada tanımlanan Swi/Snf'dir.

Aksiyon mekanizması

Nükleozom kaymasını açıklamak için iki model önerilmiştir- Büküm difüzyon modeli ve Döngü/çıkıntı yayılımı. Bu modellerin her ikisi de DNA bozulmasının nükleozomun yüzeyi üzerinde yayıldığını göstermektedir.

Büküm difüzyon modeli

Bu modele göre, bağlı DNA ile histon çekirdeğinin etrafına sarılmış DNA arasında tek bir baz çifti aktarılır. Bu baz değişimi, nükleozomal DNA'nın baz çiftlerinin kazanç/kayıp oranını dengelemek için bükülmesine veya gevşemesine neden olur. Büküm defekti daha sonra büküm difüzyonu olarak bilinen bir işlemde bir DNA segmentinden diğerine nükleozom etrafında yayılır. Bu şekilde histon oktamer yapısı, DNA ile birlikte bozulmanın boyutuna göre kayacaktır.

Döngü/çıkıntı yayılımı

Bu modele göre, bağlayıcı bölgeden gelen DNA geçici olarak nükleozom etrafında kayarak bir çıkıntı/döngü oluşturur. Döngü daha sonra histon etrafında hareket eder, histon-DNA etkileşimlerini yaratır veya bozar. Bu şekilde, nükleozom çekirdeği DNA ipliği üzerinde kayar ve genetik aktiviteler için DNA bölgelerini açığa çıkarır.

Kromatin katlanmasının karmaşıklığı göz önüne alındığında, yukarıda belirtilen modellerin her ikisi de bir arada bulunabilir. Bununla birlikte, her iki modelin de açıklamadığı, gerçek süreçlerin daha da karmaşık olabileceğini gösteren özel sorular vardır. Örneğin, kayma sırasında ilerleme nasıl elde edilir? Yeniden yapılanma kompleksinin her bir unsuru bu sürece nasıl katılır? Yeniden yapılanma araçları histon şaperonları ile nasıl işbirliği yapar?

Nükleozom yeniden yapılandırıcı ATPaz, gelişimsel gen ekspresyonu, çevresel ipuçlarına yanıt olarak hızlı transkripsiyon, genomun replikasyonu, DNA hasarının sürveyansı ve onarımı gibi çeşitli genetik mekanizmalarda yer alır.

Nükleozom yeniden yapılandırma kompleksindeki kusurların çok çeşitli sonuçları vardır. Embriyonik gelişim sırasında, nükleozom yeniden yapılanma sürecinin başarısızlığı canlılığı etkileyebilir ve morfolojik kusurlara neden olabilir. Ayrıca DNA onarımında sorunlara yol açabilir, bu da genom instabilitesi ve kansere neden olabilir.