Нуклеоид (ядерная зона, хроматиновое тельце)

Нуклеоид — это структура, содержащая генетический материал у прокариотических организмов (бактерий и архей), а также у вирусов. Он является функциональным аналогом ядра эукариотических клеток, но имеет принципиальные отличия в строении и организации.

1. Нуклеоид у прокариот

Нуклеоид бактерий представляет собой ядерную зону, в которой находится основная часть генетической информации клетки.

Генетический материал: Состоит из одной кольцевой, двуспиральной молекулы ДНК, которую называют бактериальной хромосомой или генофором. Её длина составляет около 1 мм, а молекулярная масса — примерно 3 × 10⁹ дальтон.
Организация ДНК: Молекула ДНК упакована в петли и суперспирали, часто связана с РНК-полимеразой и основными белками (но не гистонами, характерными для эукариот). В таком виде она напоминает «бусы» и отчасти схожа с хроматином эукариотических клеток.
Структура: Нуклеоид не окружён ядерной мембраной (оболочкой) и не имеет митотического аппарата. Один из концов хромосомы часто ассоциирован с мезосомой — впячиванием клеточной мембраны.
Репликация: Бактериальная хромосома реплицируется полуконсервативным способом: комплементарные цепи ДНК разделяются, и на каждой из них, как на матрице, синтезируется новая комплементарная цепь.
Выделение: Нуклеоид можно выделить в интактном виде с помощью мягкого лизиса (разрушения) клетки и последующего центрифугирования полученного лизата.

2. Нуклеоид у вирусов

У вирусов нуклеоидом называют структуру, содержащую их генетический аппарат.

Генетический материал: Может быть представлен одной цельной или фрагментированной молекулой одноцепочечной или двуцепочечной РНК или ДНК. У некоторых вирусов присутствуют два идентичных генома.
Организация: Нуклеиновая кислота (НК) часто ковалентно связана со специфическим белком (срединным белком). Принципы хранения и реализации генетической информации в вирусном нуклеоиде сходны с таковыми у бактерий и эукариот.
Терминология: В вирусологии термин «нуклеоид» часто заменяют на «геном», однако это не совсем точно по отношению к полиплоидным вирусам, которые могут содержать несколько копий генома в одной частице.

Современный контекст

Современные исследования, в частности методы криоэлектронной томографии, позволили детально визуализировать структуру бактериального нуклеоида in situ. Установлено, что он представляет собой динамичную, высокоорганизованную структуру. ДНК организована в независимо сверхспирализованные топологически связанные домены (петли), что облегчает регуляцию транскрипции и репликации. Также подтверждена роль нуклеоид-ассоциированных белков (НАБ), таких как HU, IHF и Fis, в упаковке ДНК и регуляции генной активности. Показано, что нуклеоид не является хаотичным клубком ДНК, а имеет определённую пространственную организацию внутри клетки, которая может меняться в зависимости от фазы роста и условий среды.