kromatiini on DNA: sta, RNA: sta ja proteiinista koostuva makromolekyylien kompleksi, joka löytyy eukaryoottisten solujen tuman sisältä. Kromatiinia on kahdessa muodossa: heterokromatiini (kondensoitunut) ja eukromatiini (laajennettu). Kromatiinin primääriset proteiinikomponentit ovat histoneja, jotka auttavat organisoimaan DNA: ta nukleosomeiksi kutsutuiksi ”helmimäisiksi” rakenteiksi tarjoamalla emäksen, johon DNA voidaan kietoa. Nukleosomi koostuu 147 emäsparista DNA: ta, joka kietoutuu oktomeeriksi kutsutun 8 histonin joukon ympärille. Nukleosomi voidaan taittaa edelleen kromatiinikuidun tuottamiseksi. Kromatiinikuidut kietoutuvat ja tiivistyvät kromosomeiksi. Kromatiini mahdollistaa useita soluprosesseja, kuten DNA: n replikaation, transkription, DNA: n korjauksen, geneettisen rekombinaation ja solunjakautumisen.
kromatiini, kromosomit ja kromatidit
ihmiset sekoittavat usein nämä kolme termiä: kromatiini, kromosomi ja kromatidi. Vaikka kaikki nämä kolme rakennetta koostuvat DNA: sta ja proteiineista tumassa, jokainen on yksikäsitteisesti määritelty.
kuten edellä mainittiin, kromatiini koostuu DNA: sta ja histoneista, jotka on pakattu ohuiksi, jänteviksi kuiduiksi. Kromatiini tiivistyy edelleen muodostaen kromosomin. Kromatiini on siis DNA: n järjestäytymisen alempaa luokkaa, kun taas kromosomit ovat DNA: n järjestäytymisen ylempää luokkaa.
kromosomit ovat kondensoituneen kromatiinin yksijuosteisia ryhmittymiä. Mitoosin ja meioosin solunjakautumisprosessien aikana kromosomit monistuvat, jotta jokainen uusi tytärsolu saa oikean määrän kromosomeja. Kahdennettu kromosomi on kaksijuosteinen ja siinä on tuttu X-muoto. Nämä kaksi juostetta ovat identtisiä ja liittyvät toisiinsa centromere-nimisellä keskusalueella.
kromatidi on jompikumpi replikoituneen kromosomin kahdesta juosteesta. Sentromeerilla yhdistettyjä kromatideja kutsutaan sisarkromatideiksi. Solunjakautumisen lopussa sisarkromatidit erkanevat ja muuttuvat tytärkromosomeiksi vasta muodostuneissa tytärsoluissa.
kromatiinin tehtävä
DNA: n pakkaaminen
Tämä on kromatiinin perustavin tehtävä: pitkien DNA-juosteiden tiivistyminen.DNA: n pituus tumassa on paljon suurempi kuin sen osaston koko, johon se varastoituu. Sopiakseen tähän lokeroon DNA: n on tiivistyttävä jollain tavalla. Pakkaussuhdetta käytetään kuvaamaan sitä, missä määrin DNA tiivistyy. Kokonaispakkaussuhteen saavuttamiseksi DNA: ta ei pakata suoraan kromatiinin rakenteeseen. Sen sijaan se sisältää useita organisaatiohierarkioita.
ensimmäinen pakkaustaso saavutetaan DNA: n mutkittelulla nukleosomin ympärille, jolloin pakkaussuhde on noin 6. Tämä rakenne on invariantti sekä kaikkien kromosomien eukromatiinissa että heterokromatiinissa. Toinen pakkaustaso on helmien kääriminen 30 nm: n kuituun, jota on sekä interfaasikromatiinissa että mitoottisissa kromosomeissa. Tämä rakenne nostaa pakkaussuhteen noin 40: een. Lopullinen pakkaus tapahtuu, kun kuitu on järjestetty silmukoiksi, telineiksi ja domeeneiksi, jotka antavat lopullisen pakkaussuhteen noin 1 000 interfaasikromatiinissa ja noin 10 000 mitoottisessa kromosomissa.
Transkriptiosäätely
transkriptio on prosessi, jossa DNA: han tallennettu geneettinen informaatio luetaan proteiinien avulla ja transkriboidaan sitten RNA: ksi, ja RNA muutetaan myöhemmin funktionaalisiksi proteiineiksi. Jos kromatiini vahvistuu ja rajoittaa pääsyä lukuproteiineihin, transkriptiota ei tapahdu. Euchromatin, laajennettu kromatiinin tyyppi, voi suorittaa transkriptioprosessin. Siinä missä heterokromatiini, kondensoitunut kromatiinityyppi, on pakattu liian tiiviisti DNA: han, jotta proteiinit voisivat lukea sitä.
avoimen ja suljetun kromatiinin väliset vaihtelut voivat osaltaan aiheuttaa transkription katkeamista eli transkription purkamista. Taustalla voi todennäköisesti olla muitakin tekijöitä, kuten transkriptiotekijäkompleksien liittyminen ja dissosiaatio kromatiinin kanssa. Ilmiö, toisin kuin yksinkertaiset todennäköisyysabilistiset transkriptiomallit, voi selittää isogeenisen populaation
kromatiinin ja DNA: n Korjautumisen välillä tapahtuvan geeniekspression suuren vaihtelun
DNA: n pakkaaminen kromatiiniin estää kaikki DNA-pohjaiset prosessit. Proteiinien ja DNA: n suuren dynaamisen järjestelyn vuoksi kromatiini voi helposti muuttaa muotoaan ja rakenteitaan. Kromatiinin relaksaatio tapahtuu nopeasti DNA-vaurion kohdalla, jolloin korjausproteiinit sitoutuvat DNA: han ja korjaavat sen.
viite:
1. Comings D E. Kromatiinin rakenne ja toiminta . Edistysaskeleita ihmisgenetiikassa. Springer US, 1972: 237-431.
2. Widom J. kromatiinin rakenne, dynamiikka ja toiminta in vitro . Biofysiikan ja biomolekulaarisen rakenteen vuosittainen katsaus, 1998, 27(1): 285-327.
3. Mercer T R, Mattick J S. pitkän koodaamattoman RNAs: n rakenne ja toiminta epigeneettisessä säätelyssä . Nature structural & molecular biology, 2013, 20(3): 300-307.