Chromatinas yra medžiaga, naudojama chromosomoms sukurti. Šiek tiek išsamiau, chromatinas susideda iš DNR, RNR ir įvairių baltymų molekulių. Tai yra kiekvienos žmogaus esančios ląstelės branduolyje. Ši medžiaga sudaro maždaug du metrus DNR molekulės, hiperkompaktiškai. Savo ruožtu ląstelės branduolio apytikslis ilgis yra nuo 5 iki 7 mikrometrų.
Kas yra chromatinas
Turinys
Kalbant apie chromatino biologijos apibrėžimą, tai reiškia DNR pateikimo būdą ląstelės branduolyje. Tai yra pagrindinė eukariotinių chromosomų medžiaga ir priklauso DNR, RNR ir baltymų, esančių tarpfaziniame eukariotinių ląstelių branduolyje, sąjungai ir sudaro šių ląstelių genomą, kurio funkcija yra formuoti chromosomą taip, kad integruotis į ląstelės branduolį. Baltymai yra dviejų tipų: histonai ir ne histono baltymai.
Chromatino istorija
Ši medžiaga buvo atrasta 1880 m. Walterio Flemmingo, mokslininko, davusio jam šį vardą, dėka dėl pomėgio dažams. Tačiau Flemmingo istorijas po ketverių metų atrado tyrinėtojas Albrechtas Kosselis. Kalbant apie pažangą, padarytą nustatant chromatino struktūrą, buvo labai nedaug, tik praėjusio amžiaus aštuntajame dešimtmetyje pirmieji chromatino pluošto stebėjimai buvo atlikti jau sukurtos elektroninės mikroskopijos dėka, tai atskleidė nukleosomos egzistavimą, pastarasis yra pagrindinis chromatino vienetas, kurio struktūra buvo aiškiau apibrėžta rentgeno kristalografijos būdu 1997 m.
Chromatino tipai
Jis skirstomas į du tipus: euchromatiną ir heterochromatiną. Pagrindiniai chromatiną sudarantys vienetai yra nukleosomos, sudarytos iš maždaug 146 bazių porų ilgio, kurios savo ruožtu yra susijusios su konkrečiu aštuonių nukleosominių histonų kompleksu. Toliau pateikiami tipai:
Heterochromatinas
- Tai yra kompaktiškiausia šios medžiagos išraiška, ji nekeičia jos tankinimo lygio per visą ląstelių ciklą.
- Jis susideda iš labai pasikartojančių ir neaktyvių DNR sekų, kurios nesikartoja ir nesudaro chromosomos centromeros.
- Jo funkcija yra apsaugoti chromosomų vientisumą dėl tankios ir reguliarios pakuotės su genais.
Dėl tankio jį galima atpažinti šviesos mikroskopu, kurio spalva yra tamsi. Heterochromatinas yra padalintas į dvi grupes:
Konstitucinis
Jis atrodo labai sutankintas pasikartojančiomis visų ląstelių tipų sekomis ir jo negalima perrašyti, nes jame nėra genetinės informacijos. Jie yra visų chromosomų, neišreiškiančių savo DNR, centromerai ir telomerai.
Neprivaloma
Skirtinguose ląstelių tipuose jis yra skirtingas, jis kondensuojasi tik tam tikrose ląstelėse arba tam tikrais ląstelių vystymosi laikotarpiais, pavyzdžiui, Barr korpusu, kuris susidaro todėl, kad pasirinktinis heterochromatinas turi aktyvių regionų, kuriuos galima perrašyti esant tam tikroms aplinkybėms ir savybėms. Ji taip pat apima palydovo DNR.
Euchromatinas
- Euchromatinas yra ta dalis, kuri lieka mažiau kondensuota nei heterochromatinas ir pasiskirsto visame branduolyje ląstelių ciklo metu.
- Tai reiškia aktyvią chromatino formą, kurioje perrašoma genetinė medžiaga. Jo mažiau kondensuota būsena ir galimybė dinamiškai keistis leidžia transkripciją.
- Ne visa tai perrašoma, tačiau likusi dalis paprastai paverčiama heterochromatinu, kad būtų sutankinta ir apsaugota genetinė informacija.
- Jo struktūra panaši į perlų vėrinį, kur kiekvienas perlas reiškia nukleosomą, susidedančią iš aštuonių baltymų, vadinamų histonais, aplink juos yra DNR poros.
- Skirtingai nuo heterochromatino, euchromatino sutankinimas yra pakankamai mažas, kad būtų galima patekti į genetinę medžiagą.
- Atliekant laboratorinius tyrimus, tai galima nustatyti optiniu mikroskopu, nes jo struktūra yra labiau atskirta ir ji yra įmirkyta šviesia spalva.
- Prokariotinėse ląstelėse tai yra vienintelė chromatino forma, tai gali būti dėl to, kad heterochromatino struktūra išsivystė po metų.
Chromatino vaidmuo ir svarba
Jo funkcija yra suteikti genetinę informaciją, reikalingą ląstelių organeliams atlikti baltymų transkripciją ir sintezę. Jie taip pat perduoda ir išsaugo DNR esančią genetinę informaciją, daugindami DNR ląstelių reprodukcijoje.
Be to, šios medžiagos yra ir gyvūnų pasaulyje. Pavyzdžiui, chromatino gyvūno ląstelėje lytinis chromatinas susidaro kaip kondensuota chromatino masė sąsajos branduolyje, o tai reiškia inaktyvuotą X chromosomą, viršijančią žinduolio branduolio skaičių. Tai taip pat žinoma kaip Barro korpusas.
Tai atlieka pagrindinį reguliavimo vaidmenį genų ekspresijoje. Skirtingas tankinimo būsenas galima susieti (nors ir ne vienareikšmiškai) su transkripcijos laipsniu, kurį rodo šiose vietovėse esantys genai. Chromatinas stipriai slopina transkripciją, nes DNR susiejimas su skirtingais baltymais apsunkina skirtingų RNR polimerazių apdorojimą. Todėl yra įvairių chromatino pertvarkymo ir histono modifikavimo mašinų.
Šiuo metu yra vadinamasis „ histone kodas “. Skirtingi histonai gali būti modifikuoti po transliacijos, tokie kaip metilinimas, acetilinimas, fosforilinimas, paprastai vartojami lizino ar arginino liekanose. Acetilinimas yra susijęs su transkripcijos aktyvavimu, nes kai lizinas acetilinamas, bendras teigiamas histono krūvis mažėja, taigi jis turi mažesnį afinitetą DNR (kuri yra neigiamai įkrauta).
Vadinasi, DNR yra mažiau surišta, taip leidžiant prieigą prie transkripcijos mechanizmo. Priešingai, metilinimas yra susijęs su transkripcijos represijomis ir stipresniu DNR ir histono prisijungimu (nors tai ne visada tiesa). Pavyzdžiui, mielėse S. pombe metilinimas ties histono 3 lizino liekana yra susijęs su transkripcijos represijomis heterochromatine, o metilinimas prie lizino 4 liekanos skatina genų ekspresiją.
Fermentai, atliekantys histono modifikavimo funkcijas, yra histono acetilazės ir deacetilazės, histono metilazės ir demetilazės, kurios sudaro skirtingas šeimas, kurių nariai yra atsakingi už tam tikros liekanos modifikavimą ilgojoje histonų uodegoje.
Be histono modifikacijų, taip pat yra chromatino pertvarkymo mašinų, tokių kaip SAGA, kurios yra atsakingos už nukleosomų padėties pakeitimą, jas išstumdamos, pasukdamos ar net iš dalies nuginkluodamos, pašalindamos dalį nukleosomų sudedamųjų histonų ir tada grąžindamos. Apskritai, chromatino pertvarkymo mašinos yra būtinos eukariotų transkripcijos procesui, nes jos leidžia pasiekti ir apdoroti polimerazes.
Kitas būdas žymėti chromatiną kaip „neaktyvų“ gali atsirasti DNR metilinimo lygmenyje citozinose, kurios priklauso CpG dinukleotidams. Apskritai DNR ir chromatino metilinimas yra sinergetiniai procesai, nes, pavyzdžiui, metilinant DNR, yra histoną metilinantys fermentai, galintys atpažinti metilintus citozinus ir metilintus histonus. Panašiai fermentai, kurie metilina DNR, gali atpažinti metilintus histonus ir todėl tęsti metilinimą DNR lygiu.
Dažniausiai užduodami klausimai apie chromatiną
Kokios yra chromatino savybės?
Jam būdinga beveik dvigubai daugiau baltymų nei genetinėje medžiagoje. Svarbiausi šio komplekso baltymai yra histonai, tai yra maži teigiamai įkrauti baltymai, kurie jungiasi su DNR per elektrostatinę sąveiką. Be to, chromatinas turi daugiau nei tūkstantį skirtingų histono baltymų. Pagrindinis chromatino vienetas yra nukleosoma, kurią sudaro histonų ir DNR susijungimas.Kaip gaminamas chromatinas?
Jį sudaro baltymų, vadinamų histonais, kurie yra baziniai baltymai, susidarę iš arginino ir lizino, derinys su DNR ir RNR, kur funkcija yra suformuoti chromosomą taip, kad ji būtų integruota į ląstelės branduolį.Kokia yra chromatino struktūra?
Chromatino ultrastruktūra remiasi: histonais, formuojančiais nukleosomas (aštuoni histono baltymai + viena 200 bazių poros DNR skaidula). Kiekviena nukleosoma asocijuojasi su skirtingu histono tipu H1 ir susidaro kondensuotas chromatinas.Kuo skiriasi chromatinas nuo chromosomos?
Kalbant apie chromatiną, jis yra pagrindinė ląstelės branduolio medžiaga, o jo cheminė sandara yra tiesiog skirtingo kondensacijos laipsnio DNR grandinės.Kita vertus, chromosomos yra ląstelės struktūros, kuriose yra genetinės informacijos, ir kiekviena chromosoma susideda iš DNR molekulės, susijusios su RNR ir baltymais.
