प्रश्न- न्यूक्लिओसोम का वर्णन कीजिए।

अथवा
न्यूक्लिओसोम का क्रोमोसोम में क्या कार्य होता है? इसकी संरचना का वर्णन कीजिए।

उत्तर -

न्यूक्लिओसोम
(Nucleosome)

जीवित प्राणियों में डी. एन. ए. मुख्यतः केन्द्रक में पाया जाता है, परन्तु केन्द्रक में पाये जाने वाले डी. एन. ए. की लम्बाई केन्द्रक की परिमाप से बहुत अधिक होती है। अतः केन्द्रक में डी. एन. ए. बहुत ही संघनित रूप में व्यवस्थित रहता है। कुछ विषाणुओं में मिलने वाला आनुवंशिक पदार्थ आर. एन. ए. भी रूप में पाया जाता है। यूकैरियोटिक कोशिका की इण्टरफेज अवस्था में पैकेजिंग अनुपात 100 से 200 तक होता है तथा मेटाफेज (मध्यावस्था) केन्द्रक में बढ़कर 10,000 तक हो सकता है। पिछले कुछ वर्षों में डी. एन. ए. की पैकेजिंक का विस्तृत अध्ययन किया गया है। इन अध्ययनों यह पाया गया कि डी. एन. ए. के साथ पायी जाने वाली प्रोटीन (हिस्टोन व अन्य) पैकेजिंग को अत्यधिक प्रभावशाली बना देती है। हिस्टोन्स गुणसूत्र में पायी जाने वाली स्थायी प्रोटीन्स होती है।

सन् 1974 में ए. एल. ओलिन्स व डी.ई. ओलिन्स (AL Olins and D.E. Olins) ने जलीय विघटन करके इण्टरफेज केंन्द्रक से प्राप्त क्रोमेटिन का अध्ययन इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी द्वारा किया | इस अध्ययन के आधार पर यह पता चला की क्रोमेटिन फाइबर 10nm व्यास के तन्तुओं (filament) से जुड़े होते हैं। प्रारम्भ में इन कणों को n (न्यू बॉडीज nu-bodies) कहा गया। सन् 1975 में पी. एम. आउटडेट (P. M. outdet) ने इन कणों को न्यूक्लिओसोम नाम दिया।

डी. एन. ए. की संरचना से यह पता चलता है कि केवल डी. एन. ए. 10nm के निश्चित अन्तराल पर इस तरह की पुनरावृत्त रचनाये बनाने में सक्षम नहीं हैं। इन गोलीय कणों की रचनाओं के निर्माण में हिस्टोन की मुख्य भूमिका होती है। निम्न दो बातें डी.एन.ए. के साथ हिस्टोन की सम्बद्धता को प्रकट करती है -

(i) हिस्टोन प्रोटीन्स धनावेशित होते हैं जो कि ऋणावेशित डी. एन. ए. से जुड़े होते हैं।
(ii) हिस्टोन, डी.एन.ए. के साथ जुड़कर ही क्रोमेटिन में अपना कार्य पूर्ण करते है।

न्यूक्लिओसोम की संरचना
(Structure of Nucleosome)

विभिन्न उच्च तकनीकों जैसे इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी, एक्स-रे डिफ्रेक्शन, केमिकल क्रॉस लिंकिंग व न्यूक्लिएज द्वारा डी. एन. ए. के विखण्डीकरण के आधार पर न्यूक्लिओसोम मॉडल प्रतिपादित किया गया। इस मॉडल में यह बताया गया कि न्यूक्लिओसोम का व्यास 11nm तथा ऊँचाई 6nm होती है जिस पर 67nm लम्बा डी. एन. ए. लिपटा रहता है। जिसमें लगभग 200 क्षारक जोड़े उपस्थित होते हैं। विभिन्न जीवधारियों में यह माप अलग-अलग होती है।

न्यूक्लिओसोम में पाँच प्रकार की प्रोटीन पायी जाती है जिन्हें क्रमश: H1, H2A, H2B, H3 व के नाम से जाना जाता है। H1 प्रोटीन अन्य सभी प्रोटीनों से भिन्न होती है। हिस्टोन प्रोटीन की व्यवस्था दो भागों में होती है जिसमें एक भाग में H2A, H2B, H3 व आठ अणु तथा दूसरे भाग में H1 होता है। हिस्टोन का कोर कण ऑक्टामर होता है यह H2A, H2B, H3 व के दो टेट्रामरों से मिलकर बना होता है -

A. न्यूक्लिओसोम संरचना   B. न्यूक्लिओसोम के कोर की आण्विक संरचना

न्यूक्लिओसोम की विशेषताएँ
(Properties of Nucleosome)

इलेक्ट्रान सूक्ष्मदर्शी द्वारा किये गये अध्ययनों से यह जानकारी प्राप्त हुई कि कोर कण न तो पूरी तरह से गोल होता है और न ही चपटा। यह कोर कण 11 nm व्यास तथा 6 nm ऊँची एक खूँटी के आकार की संरचना है। डी. एन. ए. का कुण्डलित अणु इसके मध्य भाग के ऊपर लिपटा रहता है। कोर कण के ऊपर डी. एन. ए. के लगभग दो चक्र होते हैं। अध्ययनों से यह पता चला कि कोर कण की ऊँचाई केवल 6 nm होती है तथा डी. एन. ए. की चौड़ाई 2nm होती है इसलिए डी. एन. ए. की संरचना तथा कोर कण के व्यास के आधार पर यह साचा गया कि कोर कण के ऊपर लिपटे डी.एन.ए. की दो सुपर कायल चक्र में कुल 160 क्षारक युग्म होने चाहिए। जबकि कोर कण पर लिपटा DNA 146 क्षारक युग्म लम्बा होता है जिस कारण यह 2 चक्र न पूर्ण करके 1.7 चक्र लेता है। इसी प्रकार हिस्टोन ऑक्टामर भी दो भागों में बंटा होता है। हिस्टोन दो भागों से मिलकर बना होता है (i) हिस्टोन फोल्डयह तीन कुण्डलित संरचना है। (ii) दो अढांचागत पूँछ (tail)। हिस्टोन फोल्ड हेटेरोडाइमर H2A H2B तथा H3-H4 बनाने में सहायता करता है। कोर कणों के चारों ओर लिपटे डी.एन.ए. के कुल 146 क्षारक जोड़े में से 121 क्षारक जोड़े हिस्टोन फोल्ड की संरचना बनाने में सहायता करते है।

कोर कण की कुछ विशेषताएँ निम्न प्रकार है -

(i) हर एक हेटेरोडाइमर 30 क्षारक युग्म लम्बे डी.एन.ए. से सम्बद्ध रहता है जो 10 क्षारक युग्म के अन्तराल पर सम्पर्क करते है।
(ii) अनेक जगहों पर हिस्टोन प्रोटीन्स डी.एन.ए. के शर्करा- फॉस्फेट रीढ़ से सम्पर्क बनाती है।
(iii) 146 क्षारक युग्म लम्बे डी.एन.ए. में हिस्टोन प्रोटीन्स की ओर पायी जाने वाली 14 लघु खांचों (minor grooves) में आर्जिनीन पाश्वश्रृंखला धंसी रहती है।
(iv) क्षारकों की संख्या (औसत) प्रत्येक मोड़ पर 10.6 क्षारक युग्म से 10.12 क्षारक युग्म तक होती है। जिसके फलस्वरूप पास-पास का डी. एन. ए. सुपर वलयक लाइन में व्यवस्थित दो हिस्टोन पूँछों के लिए मार्ग का निर्माण करता है।
(v) हिस्टोन H3 तथा H2B की पूँछें डी. एन. ए. की लघु खांचों से निकलकर डी.एन.ए. की सतह से प्रत्येक 20 क्षारक युग्म दूरी पर बाहर की ओर निकली रहती है। हिस्टोन H3 की पूँछें डी.एन.ए. की सतह से बाहर निकलकर दूसरे न्यूक्लियोसोम से सम्पर्क बनाती हैं।
(vi) हिस्टोन H4 की दो पूँछों में से एक नजदीक के न्यूक्लिओसोम के H2A तथा H2B डाइमर से कई स्थानों पर सम्बद्ध रहती है।

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