kromatin er et kompleks af makromolekyler sammensat af DNA, RNA og protein, som findes inde i kernen i eukaryote celler. Kromatin findes i to former: heterochromatin (kondenseret) og euchromatin (udvidet). De primære proteinkomponenter i kromatin er histoner, der hjælper med at organisere DNA i “perlelignende” strukturer kaldet nukleosomer ved at tilvejebringe en base, hvorpå DNA ‘ et kan vikles rundt. Et nukleosom består af 147 basepar af DNA, der er viklet rundt om et sæt af 8 histoner kaldet en octomer. Nukleosomet kan foldes yderligere for at producere kromatinfiberen. Kromatinfibre vikles og kondenseres til dannelse af kromosomer. Kromatin gør det muligt for en række celleprocesser at forekomme, herunder DNA-replikation, transkription, DNA-reparation, genetisk rekombination og celledeling.
kromatin, kromosomer og kromatider
folk forveksler ofte disse tre udtryk: kromatin, kromosom og kromatid. Mens alle disse tre strukturer er sammensat af DNA og proteiner i kernen, hver er entydigt defineret.
som nævnt ovenfor er kromatin sammensat af DNA og histoner, der er pakket i tynde, strengede fibre. Kromatinet gennemgår yderligere kondens for at danne kromosomet. Så kromatinet er en lavere orden af DNA-organisation, mens kromosomer er den højere orden af DNA-organisation.
kromosomer er enkeltstrengede grupperinger af kondenseret kromatin. Under celledelingsprocesserne for mitose og meiose replikeres kromosomer for at sikre, at hver nye dattercelle modtager det korrekte antal kromosomer. Et duplikeret kromosom er dobbeltstrenget og har den velkendte form. De to tråde er identiske og forbundet i en central region kaldet centromeren.
et kromatid er en af de to tråde af et replikeret kromosom. Kromatider forbundet med en centromere kaldes søsterkromatider. I slutningen af celledeling adskilles søsterkromatider og bliver datterkromosomer i de nydannede datterceller.
funktionen af kromatin
DNA-emballage
Dette er den mest grundlæggende funktion af kromatin: komprimering af lange DNA-tråde.Længden af DNA i kernen er langt større end størrelsen af det rum, hvori det opbevares. For at passe ind i dette rum skal DNA ‘ et kondenseres på en eller anden måde. Pakningsforhold bruges til at beskrive i hvilken grad DNA kondenseres. For at opnå det samlede pakningsforhold pakkes DNA ikke direkte ind i kromatins struktur. I stedet indeholder den flere organisationshierarkier.
det første niveau af pakning opnås ved vikling af DNA omkring nukleosomet, hvilket giver et pakningsforhold på omkring 6. Denne struktur er invariant i både euchromatin og heterochromatin af alle kromosomer. Det andet niveau af pakning er indpakning af perler i en 30 nm fiber, der findes i både interfasekromatin og mitotiske kromosomer. Denne struktur øger pakningsforholdet til omkring 40. Den endelige emballage opstår, når fiberen er organiseret i sløjfer, stilladser og domæner, der giver et endeligt pakningsforhold på omkring 1.000 i interfasekromatin og omkring 10.000 i mitotiske kromosomer.
Transkriptionsregulering
transkription er en proces, hvor den genetiske information, der er lagret i DNA, læses af proteiner og derefter transkriberes til RNA, og RNA vil senere blive oversat til funktionelle proteiner. Hvis kromatinet bliver styrket og begrænser adgangen til de læste proteiner, er der ingen transkription forekommer. Euchromatin, en udvidet type kromatin, kan udføre transkriptionsprocessen. Mens heterochromatin, den kondenserede type kromatin, pakkes for tæt til, at DNA kan læses af proteiner.
udsving mellem åben og lukket kromatin kan bidrage til diskontinuiteten af transkription eller transkriptionel sprængning. Andre faktorer kan sandsynligvis være involveret, såsom associering og dissociation af transkriptionsfaktorkomplekser med kromatin. Fænomenet kan i modsætning til enkle probabilistiske modeller for transkription redegøre for den høje variation i genekspression, der forekommer mellem celler i isogen population
kromatin og DNA-reparation
emballagen af DNA i kromatinet udgør en barriere for alle DNA-baserede processer. På grund af det høje dynamiske arrangement af proteiner og DNA kan kromatin let ændre sin form og struktur. Kromatinafslapning sker hurtigt på stedet for en DNA-skade, som gør det muligt for reparationsproteinerne at binde til DNA og reparere det.
Reference:
1. Comings D E. Kromatins struktur og funktion . Fremskridt inden for human genetik. Springer os, 1972: 237-431.
2. Struktur, dynamik og funktion af kromatin in vitro . Årlig gennemgang af biofysik og biomolekylær struktur, 1998, 27(1): 285-327.
3. Mercer T R, Mattick J S. struktur og funktion af lange ikke-kodende RNA ‘ er i epigenetisk regulering . Natur strukturel & molekylærbiologi, 2013, 20(3): 300-307.