Gli eucarioti sono cellule che hanno una struttura interna complicata ed un nucleo definito delimitato dalla membrana, e si differenziano da procarioti che presentano una struttura semplice e un nucleo ben definito. Il DNA è sempre associato a proteine che negli eucarioti prende il nome di cromatina, che è costitituita da:

Dna, istoni e proteine non istoniche

Il DNA è il contenitore del materiale genetico, avvolto ad opera degli istoni. Gli istoni sono proteine cariche positivamente, quasi sempre, a pH basico e costituite da lisina arginina e un gruppo fosfato che reagisce con le cellule vicine. Esistono 5 tipi di istoni:

• H1, chiamato di giunzione
• H2A
• H2B
• H3
• H4

E in ognuno di questi vi è una regione polare (con carica positiva, a seconda dell’intensità) e una centrale non polare, che possono modificare i loro amminoacidi o rimanere costanti.
Il 2, 3, 4, 5 presi due volte ciascuno formano un ottamero, che è avvolto da 1 ¾ digiro di DNA, pari a 46 basi azotate. Gli ottameri sono uniti tra loro dal DNA link (o connette) composto da 15 a 55 bp (coppie di basi). L’ottamero più il DNA link viene chiamato nucleosoma, unità fondamentale della cromatina, che de un aspetto di collana di perle. H1 e DNA link uniscono i nucleosomi (il filo che unisce le perle della collana).

Gli istoni agiscono direttamente sul DNA principalmente come elementi strutturali mantenendolo in precise forme, modificabili con ubiquitina, gruppi fosfati e sostanze biologicamente attive.

Le proteine non istoniche differiscono principalmente dagli istoni in quanto hanno una carica prevalentemente negativa, formano l’impalcatura della cromatina e posseggono la forma di un cromosoma metafasico (la metafase una fase della mitosi,abbiamo i cromosomi completamente condensati e attaccati all’equatore del fuso mitotico).
Le proteine non istoniche si dividono in 3 gruppi:

1. Proteine che regolano la trascrizione genica.
2. Enzimi e fattori attivi nella trascrizione, replicazione, ricombinazione, riparazione del DNA e modificazione del DNA di prot. cromosomiche.
3. Proteine che contribuiscono al mantenimento della struttura della cromatina o della conversione della cromatina dallo stato decondensato allo stato altamente compatto.

Ricordiamo che il dna può essere distinto in due forme:

• CIRCOLARE esistente nei procarioti, mitocondri, cloroplasti, virus (un cromosoma ad anello associato a proteine, una origine di replicazione).
• LINEARE lo troviamo nei virus, sia Single Strend che Double Strend, eucarioti (più origini di replicazione).

La cromatinaè una struttura altamente dinamica infatti il nucleosoma subisce delle modificazioni strutturali durante la trascrizione e la replicazione: un rilassamento che avviene in tre processi:

1. Acetilazione, in generale degli istoni (lisina) che riduce la condensazione della cromatina caricandola positivamente ed eliminando la sua interazione con un gruppo fosfato del DNA (attrazione elettrostatica)
2. Scissione di H1
3. Rottura dei nucleosomi tramite i complessi enzimatici della trascrizione e replicazione che legano il DNA con una maggiore affinità delle proteine istoniche

La cromatina è modificata anche nel suo spessore e nella sua forma:

• Nella forma: il DNA trascritto diviene una fibra spessa e quello non trascritto una collana di perle
• Nello spessore: la cromatina condensata diventa di 30 mm, mentre la non condensata prende la forma di una collana di perle di 10 mm.

La cromatina viene anche distinta in due tipi a seconda del suo avvolgimento:

• Eucromatina, forma meno condensata rispetto alla seconda, contiene geni sempre attivi nella trascrizione
• Eterocromatina, divisa in:
  • Facoltativa, dove i geni possono esprimersi
  • Costitutiva, nella quale l’espressione genica non avviene

Quando viene estratta dalle cellule in soluzione tampone isotoniche, la cromatina appare condensata (30mm) e i suoi nucleosomi (allo stato nativo) sono impacchettati in una forma a spirale chiamata solenoide. Il solenoide presenta da
6 a 8 nucleosomi per giro e l’H1 legato al suo interno.