a kromatin egy DNS-ből, RNS-ből és fehérjéből álló makromolekulák komplexe, amely az eukarióta sejtek magjában található. A kromatin két formában létezik: heterokromatin (kondenzált) és euchromatin (kiterjesztett). A kromatin elsődleges fehérjekomponensei olyan hisztonok, amelyek elősegítik a DNS “gyöngyszerű” struktúrákká, úgynevezett nukleoszómákká szerveződését azáltal, hogy olyan alapot biztosítanak, amelyre a DNS körbetekerhető. A nukleoszóma 147 bázispár DNS-ből áll, amelyet egy oktomernek nevezett 8 hisztonkészlet köré tekernek. A nukleoszóma tovább hajtogatható a kromatinszál előállításához. A kromatin rostok tekercselve kondenzálódnak, hogy kromoszómákat képezzenek. A kromatin lehetővé teszi számos sejtfolyamat kialakulását, beleértve a DNS replikációját, transzkripcióját, DNS-helyreállítását, genetikai rekombinációját és sejtosztódását.
kromatin, kromoszómák és kromatidok
az emberek gyakran összekeverik ezt a három kifejezést: kromatin, kromoszóma és kromatid. Míg mindhárom struktúra DNS-ből és fehérjékből áll a magban, mindegyik egyedileg definiált.
mint már említettük, a kromatin DNS-ből és hisztonokból áll, amelyek vékony, szálas szálakba vannak csomagolva. A kromatin további kondenzáción megy keresztül, hogy kialakuljon a kromoszóma. Tehát a kromatin a DNS szerveződésének alacsonyabb rendje, míg a kromoszómák a DNS szerveződésének magasabb rendje.
a kromoszómák a kondenzált kromatin egyszálú csoportjai. A mitózis és a meiózis sejtosztódási folyamatai során a kromoszómák replikálódnak annak biztosítása érdekében, hogy minden új leánysejt a megfelelő számú kromoszómát kapja. A duplikált kromoszóma kettős szálú, ismerős X alakú. A két szál azonos és egy centromérának nevezett központi régióban kapcsolódik egymáshoz.
a kromatid a replikált kromoszóma két szálának bármelyike. A centromer által összekapcsolt kromatidokat testvérkromatidáknak nevezzük. A sejtosztódás végén a testvérkromatidok elkülönülnek és leánykromoszómákká válnak az újonnan kialakult leánysejtekben.
a kromatin funkciója
DNS csomagolás
Ez a kromatin legalapvetőbb funkciója: a hosszú DNS-szálak tömörítése.A DNS hossza a magban sokkal nagyobb, mint annak a rekesznek a mérete, amelyben tárolják. Ahhoz, hogy beleférjen ebbe a rekeszbe, a DNS-t valamilyen módon össze kell sűríteni. A csomagolási arányt a DNS kondenzációjának mértékének leírására használják. A teljes csomagolási arány elérése érdekében a DNS-t nem csomagolják közvetlenül a kromatin szerkezetébe. Ehelyett több szervezeti hierarchiát tartalmaz.
a csomagolás első szintjét úgy érjük el, hogy a DNS-t a nukleoszóma köré tekerjük, ami körülbelül 6 csomagolási arányt eredményez. Ez a szerkezet invariáns mind az euchromatinban, mind az összes kromoszóma heterokromatinjában. A csomagolás második szintje a gyöngyök csomagolása egy 30 nm-es szálba, amely mind az interfázisos kromatinban, mind a mitotikus kromoszómákban megtalálható. Ez a szerkezet növeli a csomagolási arányt körülbelül 40-re. A végső csomagolás akkor következik be, amikor a rostot hurkokba, állványokba és doménekbe szervezik, amelyek a végső csomagolási arányt körülbelül 1000 interfázisú kromatinban és körülbelül 10 000 mitotikus kromoszómában adják meg.
transzkripciós Szabályozás
a transzkripció olyan folyamat, amelynek során a DNS-ben tárolt genetikai információt a fehérjék leolvasják, majd RNS-be átírják, majd az RNS-t később funkcionális fehérjékké alakítják. Ha a kromatin megerősödik, és korlátozza az olvasási fehérjékhez való hozzáférést, akkor nem történik transzkripció. Az Euchromatin, a kromatin kiterjesztett típusa képes elvégezni a transzkripció folyamatát. Míg a heterokromatin, a sűrített típusú kromatin, túl szorosan van csomagolva ahhoz, hogy a DNS-t a fehérjék olvashassák.
a nyitott és zárt kromatin közötti ingadozások hozzájárulhatnak a transzkripció megszakadásához vagy a transzkripciós felszakadáshoz. Valószínűleg más tényezők is szerepet játszhatnak, mint például a transzkripciós faktor komplexek kromatinnal való asszociációja és disszociációja. A jelenség, szemben a transzkripció egyszerű valószínűségi modelljeivel, megmagyarázhatja az izogén populációban előforduló sejtek közötti génexpresszió nagy variabilitását
kromatin és DNS javítás
a DNS kromatinba történő csomagolása akadályt jelent minden DNS-alapú folyamat számára. A fehérjék és a DNS magas dinamikus elrendezésének köszönhetően a kromatin könnyen megváltoztathatja alakját és szerkezetét. A kromatin relaxáció gyorsan megtörténik a DNS-károsodás helyén, ami lehetővé teszi a javító fehérjék DNS-hez való kötődését és javítását.
hivatkozás:
1. Jön D E. A kromatin szerkezete és funkciója . Az emberi genetika fejlődése. Springer USA, 1972: 237-431.
2. Widom J. a kromatin szerkezete, dinamikája és funkciója in vitro . A biofizika és a biomolekuláris szerkezet éves áttekintése, 1998, 27(1): 285-327.
3. Mercer T R, Mattick J S. A hosszú nem kódoló RNS-ek szerkezete és funkciója az epigenetikai szabályozásban . Természet szerkezeti & molekuláris biológia, 2013, 20(3): 300-307.