La cromatina è un complesso di macromolecole composte da DNA, RNA e proteine, che si trova all’interno del nucleo delle cellule eucariotiche. La cromatina esiste in due forme: eterocromatina (condensata) ed euchromatina (estesa). I componenti proteici primari della cromatina sono istoni che aiutano a organizzare il DNA in strutture “simili a perline” chiamate nucleosomi fornendo una base su cui il DNA può essere avvolto. Un nucleosoma è costituito da 147 coppie di basi di DNA che sono avvolte attorno a un insieme di 8 istoni chiamati ottomeri. Il nucleosoma può essere ulteriormente piegato per produrre la fibra di cromatina. Le fibre della cromatina sono arrotolate e condensate per formare i cromosomi. La cromatina rende possibile che si verifichino numerosi processi cellulari, tra cui la replicazione del DNA, la trascrizione, la riparazione del DNA, la ricombinazione genetica e la divisione cellulare.
Cromatina, cromosomi e cromatidi
Le persone spesso confondono questi tre termini: cromatina, cromosoma e cromatide. Mentre tutte queste tre strutture sono composte da DNA e proteine all’interno del nucleo, ciascuna è definita in modo univoco.
Come menzionato sopra, la cromatina è composta da DNA e istoni che sono confezionati in fibre sottili e filanti. La cromatina subisce ulteriore condensazione per formare il cromosoma. Quindi la cromatina è un ordine inferiore di organizzazione del DNA, mentre i cromosomi sono l’ordine superiore di organizzazione del DNA.
I cromosomi sono raggruppamenti a filamento singolo di cromatina condensata. Durante i processi di divisione cellulare della mitosi e della meiosi, i cromosomi si replicano per garantire che ogni nuova cellula figlia riceva il numero corretto di cromosomi. Un cromosoma duplicato è a doppio filamento e ha la forma X familiare. I due filamenti sono identici e collegati in una regione centrale chiamata centromero.
Un cromatide è uno dei due filamenti di un cromosoma replicato. I cromatidi collegati da un centromero sono chiamati cromatidi fratelli. Alla fine della divisione cellulare, i cromatidi sorelle si separano e diventano cromosomi figlie nelle cellule figlie appena formate.
La funzione della cromatina
DNA Packaging
Questa è la funzione più fondamentale della cromatina: compattificazione di lunghi filamenti di DNA.La lunghezza del DNA nel nucleo è molto maggiore della dimensione del compartimento in cui è immagazzinato. Per inserirsi in questo compartimento il DNA deve essere condensato in qualche modo. Il rapporto di imballaggio è usato per descrivere il grado in cui il DNA è condensato. Per raggiungere il rapporto globale dell’imballaggio, il DNA non è imballato direttamente nella struttura della cromatina. Invece, contiene diverse gerarchie di organizzazione.
Il primo livello di imballaggio è ottenuto dall’avvolgimento del DNA attorno al nucleosoma, che fornisce un rapporto di imballaggio di circa 6. Questa struttura è invariante sia nell’eucromatina che nell’eterocromatina di tutti i cromosomi. Il secondo livello di imballaggio è l’avvolgimento di perline in una fibra di 30 nm che si trova sia nella cromatina interfase che nei cromosomi mitotici. Questa struttura aumenta il rapporto di imballaggio a circa 40. L’imballaggio finale si verifica quando la fibra è organizzata in loop, scaffold e domini che danno un rapporto di imballaggio finale di circa 1.000 nella cromatina interfase e circa 10.000 nei cromosomi mitotici.
Regolazione della trascrizione
La trascrizione è un processo in cui le informazioni genetiche memorizzate nel DNA vengono lette dalle proteine e quindi trascritte in RNA, e l’RNA verrà successivamente tradotto in proteine funzionali. Se la cromatina viene rafforzata e limita l’accesso alle proteine lette, non si verifica alcuna trascrizione. Euchromatin, un tipo esteso di cromatina, può condurre il processo di trascrizione. Mentre l’eterocromatina, il tipo condensato di cromatina, è imballata troppo strettamente affinchè il DNA sia letto dalle proteine.
Le fluttuazioni tra cromatina aperta e chiusa possono contribuire alla discontinuità della trascrizione o allo scoppio trascrizionale. Altri fattori possono probabilmente essere coinvolti, come l’associazione e la dissociazione di complessi di fattori di trascrizione con cromatina. Il fenomeno, al contrario di semplici modelli probabilistici di trascrizione, può spiegare l’elevata variabilità nell’espressione genica che si verifica tra le cellule nella popolazione isogenica
Cromatina e riparazione del DNA
L’imballaggio del DNA nella cromatina presenta una barriera a tutti i processi basati sul DNA. A causa dell’elevata disposizione dinamica delle proteine e del DNA, la cromatina può facilmente cambiare forma e struttura. Il rilassamento della cromatina si verifica rapidamente nel sito di un danno al DNA, che consente alle proteine riparatrici di legarsi al DNA e ripararlo.
Riferimento:
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