istoni
Proteine basiche che si legano al DNA degli eucarioti e formano il nucleosoma, la subunità di base della cromatina. Il DNA di tutti gli organismi è strettamente associato a diversi tipi di proteine leganti: enzimi che catalizzano le reazioni nel nucleo della cellula o proteine strutturali che servono a organizzare le molecole di DNA all’interno del nucleo.
Gli istoni formano un gruppo omogeneo ed evolutivamente conservato di proteine strutturali, ricche di arginina e lisina, presenti in enorme quantità (60 milioni di copie di ciascun tipo per cellula). La doppia elica di DNA di ciascun cromosoma umano, distesa, raggiunge una lunghezza media di 5 cm. Gli istoni sono responsabili del fatto che questa lunga molecola è contenuta nel nucleo della cellula che ha solo pochi nanometri di diametro. Il DNA infatti si estende come un filo continuo che si ripiega per avvolgere gruppi di i.: questo determina l’aspetto a collana di perle che ha la cromatina al microscopio elettronico. Le perle della collana costituiscono i nucleosomi, che possono essere separati l’uno dall’altro mediante digestione con enzimi (nucleasi) che degradano solo il DNA non protetto. I complessi DNA-i. che si ottengono dopo la digestione enzimatica sono particelle discoidali che contengono 8 molecole di i. disposte in coppia e chiamate H2A, H2B, H3, H4 (fig. 1).
Nella cellula vivente la cromatina è in una condizione molto più addensata e assai di rado adotta la configurazione a collana di perle. Infatti, dopo lisi delicata dei nuclei cellulari, la maggior parte della cromatina appare sotto forma di un filamento del diametro di circa 30 nm. Un altro tipo di molecole di i., l’i. H1, è il responsabile della spiralizzazione dei nucleosomi nel filamento di 30 nm. La lunghezza del DNA dei cromosomi viene ridotta fino a circa 5 nm da una ulteriore spiralizzazione (fig. 2), accompagnata dalla fosforilazione di tutte le molecole dell’i. H1 della cellula a livello delle molecole di serina. La fosforilazione dell’i. H1 sembra quindi avere un ruolo importante nella condensazione dei cromosomi durante la mitosi.
L’osservazione al microscopio elettronico dei cromosomi dopo l’asportazione delle ribonucleoproteine a essi associate ha fornito la prova definitiva dell’idea che tutti i cromosomi sono costituiti da una serie di anse strettamente riunite, avvolte a formare un’elica compatta.