cromatina
cromatina
Il complesso tra il DNA, che contiene l’informazione genetica, e quelle proteine che controllano l’organizzazione tridimensionale della doppia elica di esso. Il genoma umano è costituito da ca. 6×109 coppie di basi organizzate in cromosomi con una lunghezza variabile tra le 50 e le 250×106 coppie di basi. Ciò corrisponderebbe a una lunghezza lineare tra i 1,7 e 8,5 cm se il DNA non assumesse una struttura tridimensionale compatta. È da considerare che tutti i 46 cromosomi di una cellula diploide umana sono contenuti nel nucleo cellulare con un tipico diametro tra gli 11 e i 22 μm. Il DNA così compattato, tuttavia, deve essere accessibile al macchinario per la replicazione, a ogni divisione cellulare, e al macchinario per la trascrizione del DNA in RNA. Controllando l’accessibilità di fattori di trascrizione al DNA, la cromatina è un regolatore principale dell’espressione genica e come tale è centrale nella fisiologia cellulare e in molte patologie, prima di tutto il cancro. La cromatina deve rispondere a due requisiti apparentemente discordi: da una parte deve essere una struttura dinamica, modificabile durante il differenziamento cellulare e in risposta a fattori che regolano l’espressione genica, dall’altra deve assumere la stessa organizzazione ogni qual volta una cellula differenziata si divide dando origine a due cellule identiche. I meccanismi molecolari che regolano la plasticità della cromatina sono solo in parte conosciuti. Il primo livello di organizzazione della cromatina è dato dall’interazione tra il DNA a doppia elica, che ha una carica negativa, e gli istoni, proteine con una carica netta positiva. Due copie di ciascun istone H2A, H2B, H3 e H4 formano un nucleosoma, struttura sferoidale intorno a cui si attorcigliano, in una superelica, 146 coppie di basi di DNA. I nucleosomi sono separati da ca. 50 basi di DNA libero e collegati tra loro dall’istone H1. Gli istoni sono soggetti a molteplici modificazioni post-traduzionali quali acetilazioni-deacelitazioni, metilazioni-demetilazioni, fosforilazioni-defosforilazioni, ubiquitinazioni-deubiquitinazioni. È stato ipotizzato che queste modificazioni agiscano in modo combinatoriale per regolare la forza di interazione tra istoni stessi e DNA e costituiscano un codice che modula l’espressione genica. Altri fattori che controllano la plasticità della cromatina sono modificazioni a carico del DNA stesso, metilazioni del DNA, e motori molecolari che rimodellano la struttura della cromatina facendo slittare i nucleosomi lungo il DNA.