Η Chromatin είναι η ουσία που χρησιμοποιείται για τη δημιουργία χρωμοσωμάτων. Με λίγο περισσότερη λεπτομέρεια, η χρωματίνη αποτελείται από DNA, RNA και διάφορες πρωτεΐνες. Αυτό βρίσκεται στον πυρήνα κάθε κυττάρου που αποτελεί τον άνθρωπο. Αυτή η ουσία αντιπροσωπεύει περίπου δύο μέτρα μορίου DNA, σε μορφή υπερσυμπίεσης. Από την πλευρά του, ο πυρήνας ενός κυττάρου έχει κατά προσέγγιση μήκος 5 έως 7 μικρόμετρα.
Τι είναι η χρωματίνη
Πίνακας περιεχομένων
Όσον αφορά τον ορισμό της βιολογίας της χρωματίνης, αναφέρεται στον τρόπο παρουσίασης του DNA στον πυρήνα των κυττάρων. Είναι η βασική ουσία των ευκαρυωτικών χρωμοσωμάτων και ανήκει στην ένωση DNA, RNA και πρωτεϊνών που βρίσκονται στον ενδιάμεσο πυρήνα των ευκαρυωτικών κυττάρων και που αποτελούν το γονιδίωμα αυτών των κυττάρων, των οποίων η λειτουργία είναι να διαμορφώνει το χρωμόσωμα έτσι ώστε να είναι ενσωμάτωση στον πυρήνα του κυττάρου. Οι πρωτεΐνες είναι δύο τύπων: ιστόνες και πρωτεΐνες μη-ιστόνης.
Ιστορικό Chromatin
Αυτή η ουσία ανακαλύφθηκε το 1880 χάρη στον Walther Flemming, τον επιστήμονα που του έδωσε αυτό το όνομα, λόγω της αγάπης του για τις βαφές. Ωστόσο, οι ιστορίες του Flemming ανακαλύφθηκαν τέσσερα χρόνια αργότερα, από τον ερευνητή Albrecht Kossel. Όσον αφορά τις προόδους που έγιναν στον προσδιορισμό της δομής της χρωματίνης ήταν πολύ σπάνιες, μόλις στη δεκαετία του 1970, όταν μπορούσαν να γίνουν οι πρώτες παρατηρήσεις των ινών της χρωματίνης χάρη στην ήδη καθιερωμένη ηλεκτρονική μικροσκοπία, η οποία η οποία αποκάλυψε την ύπαρξη του νουκλεοσώματος, με το τελευταίο να είναι η βασική μονάδα της χρωματίνης, της οποίας η δομή ήταν πιο λεπτομερής με κρυσταλλογραφία ακτίνων Χ το 1997.
Τύποι Chromatin
Κατατάσσεται σε δύο τύπους: ευχρωματίνη και ετεροχρωματίνη. Οι βασικές μονάδες που αποτελούν τη χρωματίνη είναι νουκλεοσώματα, τα οποία αποτελούνται από περίπου 146 ζεύγη βάσεων σε μήκος, τα οποία με τη σειρά τους συνδέονται με ένα συγκεκριμένο σύμπλοκο οκτώ νουκλεοσωμικών ιστονών. Οι τύποι περιγράφονται παρακάτω:
Ετεροχρωματίνη
- Είναι η πιο συμπαγής έκφραση αυτής της ουσίας, δεν αλλάζει το επίπεδο συμπίεσης σε όλο τον κύκλο του κυττάρου.
- Αποτελείται από πολύ επαναλαμβανόμενες και ανενεργές αλληλουχίες DNA που δεν αναπαράγονται και σχηματίζουν το κεντρομερές του χρωμοσώματος.
- Η λειτουργία του είναι να προστατεύει την χρωμοσωμική ακεραιότητα λόγω της πυκνής και τακτικής συσκευασίας με γονίδια.
Μπορεί να ταυτιστεί με ένα ελαφρύ μικροσκόπιο με σκούρο χρώμα λόγω της πυκνότητάς του. Η ετεροχρωματίνη χωρίζεται σε δύο ομάδες:
Συστατική
Φαίνεται πολύ συμπυκνωμένο από επαναλαμβανόμενες αλληλουχίες σε όλους τους τύπους κυττάρων και δεν μπορεί να μεταγραφεί καθώς δεν περιέχει γενετικές πληροφορίες. Είναι τα κεντρομερή και τα τελομερή όλων των χρωμοσωμάτων που δεν εκφράζουν το DNA τους.
Προαιρετικός
Είναι διαφορετικό σε διαφορετικούς τύπους κυττάρων, συμπυκνώνεται μόνο σε ορισμένα κύτταρα ή συγκεκριμένες περιόδους ανάπτυξης κυττάρων, όπως το σώμα Barr, το οποίο σχηματίζεται επειδή η προαιρετική ετεροχρωματίνη έχει ενεργές περιοχές που μπορούν να μεταγραφούν υπό ορισμένες συνθήκες και χαρακτηριστικά. Περιλαμβάνει επίσης δορυφορικό DNA.
Ευχρωματίνη
- Η ευχρωματίνη είναι το μέρος που παραμένει σε λιγότερο συμπυκνωμένη κατάσταση από την ετεροχρωματίνη και κατανέμεται σε ολόκληρο τον πυρήνα κατά τον κύκλο του κυττάρου.
- Αντιπροσωπεύει τη δραστική μορφή της χρωματίνης στην οποία μεταγράφεται το γενετικό υλικό. Η λιγότερο συμπυκνωμένη κατάσταση και η ικανότητά του να αλλάζει δυναμικά καθιστούν δυνατή τη μεταγραφή.
- Δεν μεταγράφονται όλα αυτά, ωστόσο τα υπόλοιπα γενικά μετατρέπονται σε ετεροχρωμίνη για συμπαγή και προστασία γενετικών πληροφοριών.
- Η δομή του είναι παρόμοια με ένα μαργαριτάρι κολιέ, όπου κάθε μαργαριτάρι αντιπροσωπεύει ένα νουκλεοσώμα που αποτελείται από οκτώ πρωτεΐνες που ονομάζονται ιστόνες, γύρω τους υπάρχουν ζεύγη DNA.
- Σε αντίθεση με την ετεροχρωματίνη, η συμπύκνωση στην ευχρωματίνη είναι αρκετά χαμηλή ώστε να επιτρέπει την πρόσβαση σε γενετικό υλικό.
- Σε εργαστηριακές δοκιμές, αυτό μπορεί να ταυτιστεί με ένα οπτικό μικροσκόπιο, καθώς η δομή του είναι πιο διαχωρισμένη και εμποτίζεται με ανοιχτό χρώμα.
- Στα προκαρυωτικά κύτταρα, είναι η μόνη μορφή χρωματίνης που υπάρχει, αυτό μπορεί να οφείλεται στο γεγονός ότι η δομή της ετεροχρωματίνης εξελίχθηκε χρόνια αργότερα.
Ρόλος και σημασία της χρωματίνης
Η λειτουργία του είναι να παρέχει τις γενετικές πληροφορίες που είναι απαραίτητες για τα οργανικά κύτταρα για τη μεταγραφή και τη σύνθεση πρωτεϊνών. Μεταδίδουν επίσης και διατηρούν τις γενετικές πληροφορίες που περιέχονται στο DNA, αντιγράφοντας το DNA στην κυτταρική αναπαραγωγή.
Επιπλέον, αυτή η ουσία είναι επίσης παρούσα στον κόσμο των ζώων. Για παράδειγμα, στο ζωικό κύτταρο χρωματίνης, η σεξουαλική χρωματίνη σχηματίζεται ως μια συμπυκνωμένη μάζα χρωματίνης στον πυρήνα της ενδιάμεσης φάσης, η οποία αντιπροσωπεύει ένα αδρανοποιημένο Χ χρωμόσωμα που υπερβαίνει το νούμερο ένα στον πυρήνα των θηλαστικών. Αυτό είναι επίσης γνωστό ως σώμα του Barr.
Αυτό παίζει θεμελιώδη ρυθμιστικό ρόλο στην έκφραση γονιδίων. Οι διάφορες καταστάσεις συμπίεσης μπορούν να συσχετιστούν (αν και όχι αναμφίβολα) με τον βαθμό μεταγραφής που επιδεικνύεται από τα γονίδια που βρίσκονται σε αυτές τις περιοχές. Η Chromatin είναι πολύ κατασταλτική για μεταγραφή, καθώς η συσχέτιση του DNA με διαφορετικές πρωτεΐνες περιπλέκει την επεξεργασία διαφορετικών πολυμερασών RNA. Επομένως, υπάρχει μια ποικιλία μηχανών αναδιαμόρφωσης χρωματίνης και τροποποίησης ιστόνης.
Επί του παρόντος υπάρχει αυτό που είναι γνωστό ως " κωδικός ιστόνης ". Οι διαφορετικές ιστόνες μπορούν να υποστούν μετα-μεταφραστικές τροποποιήσεις, όπως μεθυλίωση, ακετυλίωση, φωσφορυλίωση, που χορηγούνται γενικά σε υπολείμματα λυσίνης ή αργινίνης. Η ακετυλίωση συνδέεται με την ενεργοποίηση της μεταγραφής, καθώς όταν μια ακετυλιωμένη λυσίνη, μειώνεται το συνολικό θετικό φορτίο της ιστόνης, επομένως έχει χαμηλότερη συγγένεια για το DNA (το οποίο είναι αρνητικά φορτισμένο).
Κατά συνέπεια, το DNA είναι λιγότερο δεσμευμένο, επιτρέποντας έτσι την πρόσβαση από τον μηχανισμό μεταγραφής. Αντιθέτως, η μεθυλίωση σχετίζεται με καταγραφική καταστολή και ισχυρότερη σύνδεση DNA-ιστόνης (αν και αυτό δεν ισχύει πάντα). Για παράδειγμα, στον ζυμομύκητα S. pombe, η μεθυλίωση στο υπόλειμμα λυσίνης 9 της ιστόνης 3 σχετίζεται με καταστολή της μεταγραφής σε ετεροχρωμίνη, ενώ η μεθυλίωση στο υπόλειμμα λυσίνης 4 προάγει την γονιδιακή έκφραση.
Τα ένζυμα που εκτελούν τις λειτουργίες των τροποποιήσεων της ιστόνης είναι οι ακετυλάσες και οι δεακετυλάσες της ιστόνης, και οι μεθυλάσες και οι απομεθυλάσες της ιστόνης, οι οποίες σχηματίζουν διαφορετικές οικογένειες των οποίων τα μέλη είναι υπεύθυνα για την τροποποίηση ενός συγκεκριμένου υπολείμματος στη μακρά ουρά των ιστονών.
Εκτός από τις τροποποιήσεις της ιστόνης, υπάρχουν επίσης μηχανές αναδιαμόρφωσης της χρωματίνης, όπως το SAGA, που είναι υπεύθυνες για την επανατοποθέτηση των νουκλεοσωμάτων, είτε μετατοπίζοντας τα, περιστρέφοντάς τα ή ακόμη και μερικώς αφοπλιστικά, αφαιρώντας μερικά από τα συστατικά του νουκλεοσώματος και στη συνέχεια τα επιστρέφουμε. Γενικά, οι μηχανές αναδιαμόρφωσης της χρωματίνης είναι απαραίτητες για τη διαδικασία μεταγραφής σε ευκαρυώτες, καθώς επιτρέπουν την πρόσβαση και την παραγωγικότητα των πολυμερασών.
Ένας άλλος τρόπος χαρακτηρισμού της χρωματίνης ως «ανενεργού» μπορεί να συμβεί στο επίπεδο της μεθυλίωσης του DNA, στις κυτοσίνες που ανήκουν στα δινουκλεοτίδια CpG. Γενικά, η μεθυλίωση του DNA και της χρωματίνης είναι συνεργιστικές διεργασίες, καθώς, για παράδειγμα, όταν το DNA μεθυλιώνεται, υπάρχουν ένζυμα μεθυλίωσης ιστόνης που μπορούν να αναγνωρίσουν μεθυλιωμένες κυτοσίνες και μεθυλιωμένες ιστόνες. Παρομοίως, ένζυμα που μεθυλιώνουν το DNA μπορούν να αναγνωρίσουν τις μεθυλιωμένες ιστόνες και συνεπώς να συνεχίσουν τη μεθυλίωση στο επίπεδο του DNA.
Συνήθεις ερωτήσεις για τη Chromatin
Ποια είναι τα χαρακτηριστικά της χρωματίνης;
Χαρακτηρίζεται από το ότι περιέχει σχεδόν διπλάσιες πρωτεΐνες από το γενετικό υλικό. Οι πιο σημαντικές πρωτεΐνες σε αυτό το σύμπλεγμα είναι οι ιστόνες, οι οποίες είναι μικρές θετικά φορτισμένες πρωτεΐνες που συνδέονται με το DNA μέσω ηλεκτροστατικών αλληλεπιδράσεων. Επίσης, η χρωματίνη έχει πάνω από χίλιες διαφορετικές πρωτεΐνες ιστόνης. Η βασική μονάδα της χρωματίνης είναι το νουκλεοσώμα, το οποίο αποτελείται από την ένωση των ιστονών και του DNA.Πώς αποτελείται η χρωματίνη;
Αποτελείται από έναν συνδυασμό πρωτεϊνών που ονομάζονται ιστόνες, οι οποίες είναι βασικές πρωτεΐνες που σχηματίζονται από αργινίνη και λυσίνη, με DNA και RNA, όπου η λειτουργία είναι να διαμορφώνει το χρωμόσωμα έτσι ώστε να ενσωματώνεται στον κυτταρικό πυρήνα.Ποια είναι η δομή της χρωματίνης;
Η υπερδομή της χρωματίνης βασίζεται σε: ιστόνες, σχηματίζοντας νουκλεοσώματα (οκτώ πρωτεΐνες ιστόνης + μία ίνα DNA 200 ζευγών βάσεων). Κάθε νουκλεοσώμα συνδέεται με διαφορετικό τύπο ιστόνης, Η1 και συμπυκνωμένης χρωματίνης.Ποια είναι η διαφορά μεταξύ της χρωματίνης και του χρωμοσώματος;
Όσον αφορά την χρωματίνη, είναι η θεμελιώδης ουσία του κυτταρικού πυρήνα, και η χημική του σύσταση είναι απλώς κλώνοι του DNA σε διαφορετικούς βαθμούς συμπύκνωσης.Από την άλλη πλευρά, τα χρωμοσώματα είναι δομές εντός του κυττάρου που περιέχουν γενετικές πληροφορίες και κάθε χρωμόσωμα αποτελείται από ένα μόριο DNA, που σχετίζεται με RNA και πρωτεΐνες.
