न्यूक्लियोसोम

न्यूक्लियोसोम क्रोमेटिन की मूलभूत संरचनात्मक इकाई है, जो यूकेरियोटिक कोशिकाओं के डीएनए का निर्माण करती है। यह नाभिक के भीतर डीएनए के संगठन और पैकेजिंग में मदद करता है। जीव विज्ञान में गुणसूत्रों की संरचना, जीन अभिव्यक्ति और आनुवंशिक विनियमन का अध्ययन करने के लिए न्यूक्लियोसोम को समझना आवश्यक है। न्यूक्लियोसोम कोशिका के नाभिक के अंदर पैक किए गए क्रोमेटिन की मूल दोहराई जाने वाली उप इकाई है। मनुष्यों में, लगभग छह फीट डीएनए को मानव बाल से भी कम व्यास वाले नाभिक में पैक किया जाना चाहिए, और न्यूक्लियोसोम उस प्रक्रिया में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। न्यूक्लियोसोम, कोशिका के नाभिक में पाया जाने वाला एक ऐसा घटक है जो डीएनए को पैक करने में मदद करता है:

• न्यूक्लियोसोम, डीएनए और प्रोटीन से मिलकर बना होता है।
• इसमें डीएनए, प्रोटीन के एक कोर के चारों ओर लिपटा होता है।
• न्यूक्लियोसोम, क्रोमेटिन की मूल इकाई है।
• न्यूक्लियोसोम, जीन अभिव्यक्ति के नियंत्रण में भी मदद करता है।
• न्यूक्लियोसोम की संरचना में आठ हिस्टोन प्रोटीन होते हैं।
• न्यूक्लियोसोम में डीएनए के लगभग 146 बेस जोड़े होते हैं।
• न्यूक्लियोसोम को इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप में देखने पर, यह 'धागे पर गोले' जैसा दिखता है।
• न्यूक्लियोसोम की संरचना को इस तरह समझा जा सकता है:
• ऋणात्मक आवेशित डीएनए, धनावेशित हिस्टोन ऑक्टेमर को चारों ओर से लपेटता है।
• हिस्टोन ऑक्टेमर, कोर कण बनाता है।
• डीएनए के 146 न्यूक्लियोटाइड, कोर कण के चारों ओर दो घेरा बनाते हैं।
• न्यूक्लियोसोम, नाभिक में डीएनए को संघनित करने में मदद करता है।

न्यूक्लियोसोम की संरचना

न्यूक्लियोसोम में हिस्टोन प्रोटीन के चारों ओर लिपटे डीएनए होते हैं।

हिस्टोन प्रोटीन

न्यूक्लियोसोम में आठ हिस्टोन प्रोटीन होते हैं, जो हिस्टोन ऑक्टेमर नामक एक कोर बनाते हैं। हिस्टोन प्रोटीन पाँच प्रकार के होते हैं:

H2A, H2B, H3, और H4: ये न्यूक्लियोसोम का कोर बनाते हैं।

H1: यह हिस्टोन न्यूक्लियोसोम को एक साथ जोड़ने और संरचना को स्थिरता प्रदान करने में शामिल है।

डीएनए: डीएनए के लगभग 147 बेस पेयर हिस्टोन ऑक्टेमर के चारों ओर बाएं हाथ के सुपरहेलिकल तरीके से लिपटे होते हैं, जो कोर के चारों ओर लगभग 1.65 चक्कर लगाते हैं।

लिंकर डीएनए: न्यूक्लियोसोम एक दूसरे से लिंकर डीएनए के एक खंड द्वारा जुड़े होते हैं, जो लंबाई में भिन्न होता है (लगभग 20-60 बेस पेयर)। यह लिंकर डीएनए H1 हिस्टोन से जुड़ा होता है, जो न्यूक्लियोसोम संरचना को स्थिर करता है।

न्यूक्लियोसोम के कार्य

डीएनए पैकेजिंग

न्यूक्लियोसोम लंबे डीएनए स्ट्रैंड को सेल न्यूक्लियस में कॉम्पैक्ट और व्यवस्थित करते हैं। यह कॉम्पैक्शन आवश्यक है क्योंकि, एक विस्तारित रूप में, एकल कोशिका में डीएनए लगभग 2 मीटर लंबा होगा।

जीन अभिव्यक्ति का विनियमन

न्यूक्लियोसोम की स्थिति और संशोधन विशिष्ट डीएनए क्षेत्रों की ट्रांसक्रिप्शन कारकों और एंजाइमों तक पहुंच को विनियमित कर सकता है, जिससे जीन अभिव्यक्ति को नियंत्रित किया जा सकता है।

डीएनए की सुरक्षा

न्यूक्लियोसोम डीएनए को संकुचित करके और एंजाइमों और रसायनों द्वारा अनुचित पहुंच को रोककर क्षति से बचाते हैं।

उच्च-क्रम क्रोमेटिन संरचनाओं का निर्माण

न्यूक्लियोसोम आगे की ओर मुड़ कर उच्च-क्रम संरचनाएं बनाते हैं, जैसे 30 एनएम फाइबर, जो कोशिका विभाजन के दौरान गुणसूत्रों की संरचना के लिए आवश्यक हैं।

यूक्रोमेटिन

यूक्रोमेटिन शिथिल रूप से पैक किया हुआ और ट्रांसक्रिप्शनल रूप से सक्रिय होता है। यह ट्रांसक्रिप्शन के लिए जीन तक पहुंच की अनुमति देता है और जीन से भरपूर होता है।

हेटेरोक्रोमेटिन

हेटेरोक्रोमेटिन कसकर पैक किया हुआ, ट्रांसक्रिप्शनल रूप से निष्क्रिय होता है, और सेंट्रोमियर और टेलोमेरे जैसे क्षेत्रों में पाया जाता है। यह गुणसूत्र की संरचनात्मक अखंडता को बनाए रखने में शामिल होता है।

न्यूक्लियोसोम असेंबली

न्यूक्लियोसोम की असेंबली निम्नलिखित चरणों में होती है:

• हिस्टोन संश्लेषण और परिवहन: हिस्टोन को साइटोप्लाज्म में संश्लेषित किया जाता है और नाभिक में ले जाया जाता है।
• हिस्टोन ऑक्टेमर का निर्माण: H2A, H2B, H3 और H4 की दो-दो प्रतियाँ मिलकर हिस्टोन ऑक्टेमर बनाती हैं।
• डीएनए का आवरण: डीएनए बाएं हाथ के तरीके से हिस्टोन ऑक्टेमर के चारों ओर लपेटता है।
• लिंकर डीएनए और H1 हिस्टोन एसोसिएशन: H1 हिस्टोन न्यूक्लियोसोम संरचना को स्थिर करने के लिए लिंकर डीएनए के साथ जुड़ता है।

न्यूक्लियोसोम के संशोधन

न्यूक्लियोसोम में कई संशोधन हो सकते हैं जो जीन अभिव्यक्ति और क्रोमेटिन संरचना को प्रभावित करते हैं। इनमें शामिल हैं:

• एसिटिलीकरण: हिस्टोन टेल में एसिटाइल समूहों को जोड़ने से हिस्टोन पर सकारात्मक चार्ज कम हो जाता है, जिससे क्रोमेटिन संरचना अधिक शिथिल हो जाती है और प्रतिलेखन बढ़ जाता है।
• मिथाइलेशन: मिथाइल समूहों को जोड़ने से जीन अभिव्यक्ति सक्रिय या दबा सकती है, जो कि संशोधित किए जा रहे विशिष्ट हिस्टोन और साइट पर निर्भर करता है।
• फॉस्फोराइलेशन: फॉस्फेट समूहों को जोड़ना, जो आमतौर पर कोशिका विभाजन के दौरान क्रोमेटिन संघनन से जुड़ा होता है।
• यूबिक्विटिनेशन: यूबिक्विटिन प्रोटीन का जोड़ हिस्टोन को हटाने या जीन अभिव्यक्ति को बदलने का संकेत दे सकता है।

आनुवंशिक विनियमन में न्यूक्लियोसोम का महत्व

क्रोमेटिन रीमॉडलिंग

न्यूक्लियोसोम को क्रोमेटिन रीमॉडलिंग कॉम्प्लेक्स द्वारा पुनः स्थापित या पुनः निर्मित किया जा सकता है, जो प्रतिलेखन कारकों और एंजाइमों के लिए डीएनए के संपर्क को बदलता है।

एपिजेनेटिक विनियमन

हिस्टोन के रासायनिक संशोधन (जैसे, एसिटिलीकरण, मिथाइलेशन) एपिजेनेटिक विनियमन में भूमिका निभाते हैं, डीएनए अनुक्रम को बदले बिना जीन गतिविधि को प्रभावित करते हैं।

प्रतिकृति और मरम्मत में भूमिका

डीएनए प्रतिकृति और मरम्मत के दौरान, न्यूक्लियोसोम अस्थायी रूप से विस्थापित और पुनः संयोजित होते हैं, यह सुनिश्चित करते हुए कि सही क्रोमेटिन स्थिति बनी रहे।

अभ्यास प्रश्न

• न्यूक्लियोसोम क्या है?
• न्यूक्लियोसोम में हिस्टोन ऑक्टेमर बनाने वाले प्रोटीन का नाम बताइए।
• न्यूक्लियोसोम कोर के चारों ओर डीएनए के कितने बेस पेयर लिपटे होते हैं?
• न्यूक्लियोसोम संरचना में H1 हिस्टोन की क्या भूमिका है?
• न्यूक्लियोसोम को "बीड-ऑन-ए-स्ट्रिंग" संरचना क्यों कहा जाता है?
• न्यूक्लियोसोम की उपस्थिति जीन अभिव्यक्ति को कैसे प्रभावित करती है?
• न्यूक्लियोसोम संरचना के संदर्भ में यूक्रोमैटिन और हेटरोक्रोमैटिन के बीच क्या अंतर है?
• न्यूक्लियोसोम को क्रोमेटिन की मूल इकाई क्यों माना जाता है?
• न्यूक्लियोसोम संगठन में लिंकर डीएनए की भूमिका की व्याख्या करें।
• जीन अभिव्यक्ति को विनियमित करने में हिस्टोन संशोधनों (जैसे, एसिटिलीकरण, मिथाइलेशन) का क्या महत्व है?