3. (b) न्यूक्लियोसोम की संरचना तथा डी० एन० ए० पैकेजिंग में इसकी भूमिका का वर्णन कीजिए।

न्यूक्लियोसोम की संरचना (Structure of Nucleosome)

न्यूक्लियोसोम यूकैरियोटिक कोशिकाओं में डीएनए पैकेजिंग की एक मूलभूत संरचनात्मक इकाई है। यह एक धागे के चारों ओर लिपटे धागे जैसा दिखता है, जहाँ धागा डीएनए होता है और धागा जिस पर लिपटा होता है, वह हिस्टोन प्रोटीन का कोर होता है।

• हिस्टोन प्रोटीन: न्यूक्लियोसोम के निर्माण में हिस्टोन नामक क्षारीय प्रोटीन महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। ये प्रोटीन लाइसिन और आर्जिनिन जैसे क्षारीय अमीनो एसिड से समृद्ध होते हैं, जिसके कारण इन पर धनात्मक आवेश होता है। डीएनए पर ऋणात्मक आवेश होने के कारण, यह धनावेशित हिस्टोन प्रोटीन की ओर आकर्षित होता है। पांच प्रकार के हिस्टोन प्रोटीन होते हैं: H1, H2A, H2B, H3 और H4।
• हिस्टोन अष्टक (Histone Octamer): न्यूक्लियोसोम के केंद्र में आठ हिस्टोन प्रोटीन का एक कोर होता है, जिसे हिस्टोन अष्टक कहते हैं। इस अष्टक में H2A, H2B, H3 और H4 प्रोटीन के दो-दो अणु होते हैं।
• डीएनए का लिपटना: लगभग 146-147 बेस जोड़े (bp) लंबा डीएनए खंड हिस्टोन अष्टक के चारों ओर लगभग 1.67 बार वामावर्त दिशा में लिपटता है। यह डीएनए का लिपटना एक कॉम्पैक्ट संरचना बनाता है।
• लिंकर डीएनए (Linker DNA): दो समीपवर्ती न्यूक्लियोसोम इकाइयों को जोड़ने वाले डीएनए खंड को लिंकर डीएनए कहते हैं। इसकी लंबाई लगभग 80 बेस जोड़े तक हो सकती है। हिस्टोन H1 प्रोटीन आमतौर पर लिंकर डीएनए से जुड़ा होता है और न्यूक्लियोसोम की स्थिरता में सहायता करता है।

इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप से देखने पर, क्रोमेटिन धागे मोतियों की माला के समान दिखाई देते हैं, जहाँ प्रत्येक 'मोती' एक न्यूक्लियोसोम होता है।

डीएनए पैकेजिंग में न्यूक्लियोसोम की भूमिका (Role of Nucleosome in DNA Packaging)

न्यूक्लियोसोम डीएनए पैकेजिंग के कई स्तरों में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं, जिससे डीएनए अणु को कोशिका के केंद्रक में कुशलतापूर्वक व्यवस्थित किया जा सके:

1. प्राथमिक पैकेजिंग (Nucleosome Formation): यह डीएनए पैकेजिंग का पहला और सबसे बुनियादी स्तर है। डीएनए हिस्टोन अष्टक के चारों ओर लिपटकर न्यूक्लियोसोम बनाता है। यह लगभग 11 नैनोमीटर व्यास के "मोतियों की माला" जैसी संरचना बनाता है। यह डीएनए की लंबाई को लगभग सात गुना तक कम कर देता है।
2. द्वितीयक पैकेजिंग (Solenoid Structure): न्यूक्लियोसोम आपस में संघनित होकर एक अधिक सघन संरचना बनाते हैं जिसे सोलेनोइड (Solenoid) मॉडल कहते हैं। इसमें छह न्यूक्लियोसोम प्रति मोड़ होते हैं, जिससे लगभग 30 नैनोमीटर व्यास का तंतु बनता है। H1 हिस्टोन प्रोटीन इस स्तर की पैकेजिंग में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है, न्यूक्लियोसोम को एक साथ खींचकर सोलेनोइड संरचना को स्थिर करता है।
3. तृतीयक पैकेजिंग (Looping and Scaffolding): सोलेनोइड तंतु आगे चलकर लूप (loops) में व्यवस्थित होते हैं। ये लूप गैर-हिस्टोन गुणसूत्रीय प्रोटीन (Non-Histone Chromosomal Proteins - NHC) से बने एक प्रोटीन स्कैफोल्ड (scaffold) से जुड़े होते हैं। ये लूप फिर से कुंडलित होकर लगभग 300 नैनोमीटर व्यास की संरचना बनाते हैं।
4. चतुर्थक पैकेजिंग (Chromatin Condensation): अंत में, ये लूप और स्कैफोल्ड संरचनाएं अत्यधिक संघनित होकर क्रोमेटिन और बाद में मेटाफेज गुणसूत्र (Metaphase Chromosome) का निर्माण करती हैं, जिसका व्यास लगभग 700 नैनोमीटर से 1400 नैनोमीटर तक हो सकता है। यह पैकेजिंग आनुवंशिक सामग्री को कोशिका विभाजन के दौरान सुरक्षित और व्यवस्थित रूप से वितरित करने में मदद करती है।

पैकेजिंग स्तर	संरचना	व्यास (लगभग)	शामिल घटक
प्राथमिक पैकेजिंग	न्यूक्लियोसोम (मोतियों की माला)	11 nm	डीएनए, हिस्टोन अष्टक
द्वितीयक पैकेजिंग	सोलेनोइड	30 nm	न्यूक्लियोसोम, H1 हिस्टोन
तृतीयक पैकेजिंग	लूप, स्कैफोल्ड	300 nm	सोलेनोइड तंतु, NHC प्रोटीन
चतुर्थक पैकेजिंग	मेटाफेज गुणसूत्र	700-1400 nm	संघर्षित लूप, NHC प्रोटीन

डीएनए पैकेजिंग न केवल डीएनए को केंद्रक में फिट होने में मदद करती है, बल्कि यह जीन अभिव्यक्ति (gene expression) के नियमन में भी महत्वपूर्ण भूमिका निभाती है। न्यूक्लियोसोम की स्थिति और उसके संशोधनों से यह निर्धारित होता है कि कौन से जीन सक्रिय होंगे और कौन से निष्क्रिय रहेंगे।