La cromatina può assumere diverse
conformazioni a seconda delle esigenze, ad esempio: la struttura a filo di perle e la struttura
a solenoide. La struttura della cromatina è garantita dagli istoni,
complessi proteici ottamerici attorno ai quali si avvolgono circa 150
basi di DNA. Dagli istoni protrudono catene polipeptidiche basiche, la coppia
H2A è molto importante perchè coinvolta nei fenomeni di
acetilazione del DNA.
Il passaggio della cromatina dalla struttura a solenoide (30 nm) alla
forma a filo di perle (11 nm) richiede l'intervento di enzimi di vario
tipo. Percorrendo i vari ordini di impaccamento di DNA, allo stadio
più sciolto abbiamo la classica doppia elica (con spessore di 2
nm), successivamente abbiamo la struttura a filo di perle (di 11 nm),
in cui il DNA si avvolge attorno alle proteine istoniche, poi c'è
la struttura a solenoide (di 30 nm), in cui gli istoni si trivano ravvicinati
l'uno all'altro, nel livello successivo il DNA si lega alle proteine dello
scaffold (300 nm) tramite riconoscimento delle sequenze sar
(scaffold attachment regions), in questa conformazione si formano anse
molto vicine tra loro.
In alcuni esperimenti è stato utilizato un colorante fluorescente aspecifico per
il DNA (grigio azzurro) che si lega in tutto il genoma cellulare e anticorpi
fluorescenti (rossi) che riconoscono in maniera specifica le sequenze
per il sistema batterico Lac. In queste cellule sono stati inserite
esogenamente sequenze Lac in serie ripetute. Se si inserisce assieme a
Lac un dominio di attivazione, ovvero una regione in grado di contattare
la polimerasi e i fattori di trascrizione (un sistema che "parla
col complesso trascrizionale"), avviene che la struttura della cromatina
cambia, da compatta che era si rilassa.
Consideriamo il modello di rimodelamento della cromatina in lievito: un fattore di trascrizione riconosce una sequenza di DNA tramite
la sequenza DBD (DNA binding domain), poi porta con sè un dominio
di attivazione (AD) e un'acetilasi, in grado quindi di rilassare la cromatina.
Questo sistema può funzionare anche al contrario, se al posto dell'AD c'è un RD (dominio di repressione)
e l'attività del complesso proteico è deacetilante.
Osserviamo ora ciò che accade all'estremità N-terminale
dei domini H2A degli istoni: vengono riconosciuti residui di lisina specifici
e quindi vengono acetilati. Il riconoscimento delle lisine non è
dovuto semplicemente alle loro cariche, ma subentrano altri sistemi più
specifici, infatti non tutte le lisine vengono acetilate. L'acetilazione non è l'unico cambiamento che subiscono
le code istoniche, si verificano anche metilazioni di lisine e fosforilazioni
di serine. Queste modificazioni sono essenziali per l'aspetto della cromatina,
ma oltre ad esse intervengono in questo processo anche altri complessi
molecolari.
I complessi che modificano la cromatina non modificano gli istoni, ma
sono ATPasi che fanno scorrere il DNA su di essi. Questi complessi, per
funzionare, necessitano assolutamente di ATP. Se si sostituisce l'ATP
con un suo analogo non idrolizzabile (es. γ-ATP) questi complessi non sono
in grado di esplicare la proprie funzioni. I complessi appena citati vanno
sotto il nome di complessi SWI/SNF e possono interagire con la struttura
della cromatina grazie al riconoscimento di attivatori, come ad esempio
SWI5.
L'intervento degli agenti acetilanti non scalza i complessi SWI/SNF, ma
si ha una sorta di onda di propagazione in cui i due complessi funzionano
assieme. Un'onda di rimodellamento e acetilazione permette il passaggio
dalla struttura a solenoide a quella a filo di perle.