chromatine is een complex van macromoleculen dat bestaat uit DNA, RNA en eiwit, dat wordt aangetroffen in de kern van eukaryotische cellen. Chromatin bestaat in twee vormen: heterochromatin (gecondenseerd) en euchromatin (uitgebreid). De primaire eiwitcomponenten van chromatin zijn histonen die helpen om DNA in “parel-als” structuren genoemd nucleosomes te organiseren door een basis te verstrekken waarop DNA rond kan worden verpakt. Een nucleosoom bestaat uit 147 basenparen van DNA die rond een reeks van 8 histonen worden verpakt genoemd octomeer. Het nucleosoom kan verder worden gevouwen om de chromatinevezel te produceren. Chromatinevezels worden opgerold en gecondenseerd om chromosomen te vormen. Chromatin maakt het voor een aantal celprocessen mogelijk om met inbegrip van de replicatie van DNA, transcriptie, de reparatie van DNA, genetische recombinatie, en celdeling voor te komen.
chromatine, chromosomen en chromatiden
mensen verwarren vaak deze drie termen: chromatine, chromosoom en chromatide. Terwijl elk van die drie structuren uit DNA en proteã NEN binnen de kern zijn samengesteld, wordt elk uniek bepaald.
zoals hierboven vermeld, is chromatine samengesteld uit DNA en histonen die zijn verpakt in dunne, vezelige vezels. Het chromatine ondergaat verdere condensatie om het chromosoom te vormen. Dus het chromatine is een lagere orde van DNA-organisatie, terwijl chromosomen de hogere orde van DNA-organisatie zijn.
chromosomen zijn enkelvoudige groepen van gecondenseerd chromatine. Tijdens de celdeling processen van mitose en meiose, chromosomen repliceren om ervoor te zorgen dat elke nieuwe dochtercel het juiste aantal chromosomen ontvangt. Een gedupliceerd chromosoom is double-stranded en heeft de vertrouwde X-vorm. De twee strengen zijn identiek en Verbonden op een centraal gebied dat centromeer wordt genoemd.
een chromatide is een van de twee strengen van een gerepliceerd chromosoom. Chromatiden verbonden door een centromeer worden zusterchromatiden genoemd. Aan het eind van de celdeling scheiden zusterchromatiden zich af en worden dochterchromosomen in de nieuw gevormde dochtercellen.
De functie van chromatine
DNA-verpakking
Dit is de meest fundamentele functie van chromatine: compactificatie van lange DNA-strengen.De lengte van DNA in de kern is veel groter dan de grootte van het compartiment waarin het wordt opgeslagen. Om in dit compartiment te passen moet het DNA op een of andere manier gecondenseerd worden. De verpakkingsverhouding wordt gebruikt om de mate te beschrijven waaraan DNA wordt gecondenseerd. Om de Algemene verpakkingsverhouding te bereiken, wordt DNA niet direct verpakt in structuur van chromatine. In plaats daarvan bevat het verschillende hiërarchieën van de organisatie.
het eerste verpakkingsniveau wordt bereikt door het wikkelen van DNA rond het nucleosoom, wat een verpakkingsverhouding van ongeveer 6 oplevert. Deze structuur is invariant in zowel euchromatin als heterochromatin van alle chromosomen. Het tweede niveau van verpakking is het verpakken van parels in een vezel van 30 nm die in zowel interphase chromatin als mitotic chromosomen wordt gevonden. Deze structuur verhoogt de verpakkingsverhouding tot ongeveer 40. De definitieve verpakking komt voor wanneer de vezel in lijnen, steigers en domeinen wordt georganiseerd die een definitieve verpakkingsverhouding van ongeveer 1.000 in interphase chromatin en ongeveer 10.000 in mitotic chromosomen geven.
Transcriptieregulatie
transcriptie is een proces waarbij de in DNA opgeslagen genetische informatie wordt gelezen door eiwitten en vervolgens wordt getranscribeerd naar RNA, waarna het RNA later wordt vertaald naar functionele eiwitten. Als chromatin versterkt wordt en toegang tot de gelezen proteã NEN beperkt, komt er geen transcriptie voor. Euchromatin, een uitgebreid type van chromatin, kan het proces van transcriptie leiden. Terwijl heterochromatin, het gecondenseerde type van chromatin, te strak voor DNA wordt ingepakt om door proteã nen te worden gelezen.
fluctuaties tussen open en gesloten chromatine kunnen bijdragen aan de discontinuïteit van transcriptie of transcriptioneel barsten. Andere factoren kunnen waarschijnlijk betrokken zijn, zoals de associatie en dissociatie van transcriptiefactorcomplexen met chromatine. Dit fenomeen, in tegenstelling tot eenvoudige probabilistische transcriptiemodellen, kan de grote variabiliteit in genexpressie verklaren die voorkomt tussen cellen in isogene populatie
chromatine en DNA-reparatie
de verpakking van DNA in het chromatine vormt een barrière voor alle op DNA gebaseerde processen. Wegens de hoge dynamische regeling van proteã nen en DNA, kan chromatin gemakkelijk zijn vorm en structuur veranderen. Chromatine-ontspanning vindt snel plaats op de plaats van een DNA-schade, waardoor de reparatieproteã nen zich aan DNA kunnen binden en het kunnen herstellen.
referentie:
1. Comings D E. De structuur en functie van chromatine . Vooruitgang in de menselijke genetica. Springer US, 1972: 237-431.
2. Widom J. structuur, dynamiek, en functie van chromatin in vitro . Jaarlijkse evaluatie van biofysica en biomoleculaire structuur, 1998, 27(1): 285-327.
3. Mercer T R, Mattick J S. structuur en functie van lange noncoding RNAs in epigenetische regelgeving . Aard structureel & moleculaire biologie, 2013, 20(3): 300-307.