chromatyna jest kompleksem makrocząsteczek złożonych z DNA, RNA i białka, który znajduje się wewnątrz jądra komórek eukariotycznych. Chromatyna występuje w dwóch formach: heterochromatyna (skondensowana) i euchromatyna (Rozszerzona). Głównymi składnikami białkowymi chromatyny są histony, które pomagają organizować DNA w” koralikowe ” struktury zwane nukleosomami, zapewniając podstawę, na której DNA może być owinięte wokół. Nukleosom składa się ze 147 par zasad DNA, które są owinięte wokół zestawu 8 histonów zwanych oktomerem. Nukleosom może być dalej składany w celu wytworzenia włókna chromatyny. Włókna chromatyny są zwinięte i skondensowane, tworząc chromosomy. Chromatyna umożliwia szereg procesów komórkowych, w tym replikację DNA, transkrypcję, naprawę DNA, rekombinację genetyczną i podział komórek.
chromatyna, chromosomy i chromatydy
ludzie często mylą te trzy terminy: chromatyna, chromosom i chromatyda. Podczas gdy wszystkie te trzy struktury składają się z DNA i białek w jądrze, każda z nich jest jednoznacznie zdefiniowana.
jak wspomniano powyżej, chromatyna składa się z DNA i histonów, które są pakowane w cienkie, ciągnące się włókna. Chromatyna ulega dalszej kondensacji tworząc chromosom. Chromatyna jest niższym porządkiem organizacji DNA, podczas gdy chromosomy są wyższym porządkiem organizacji DNA.
chromosomy są jednoniciowymi grupami skondensowanej chromatyny. Podczas procesów podziału komórek mitozy i mejozy, chromosomy replikują się, aby zapewnić, że każda nowa komórka potomna otrzymuje prawidłową liczbę chromosomów. Powielony chromosom jest dwuniciowy i ma znany kształt X. Oba pasma są identyczne i połączone w centralnym regionie zwanym centromerem.
chromatyda jest jedną z dwóch nici replikowanego chromosomu. Chromatydy połączone centromerem nazywane są chromatydami siostrzanymi. Pod koniec podziału komórkowego chromatydy siostrzane oddzielają się i stają się chromosomami córki w nowo utworzonych komórkach potomnych.
funkcja chromatyny
Pakowanie DNA
jest to najbardziej podstawowa funkcja chromatyny: zagęszczanie długich nici DNA.Długość DNA w jądrze jest znacznie większa niż wielkość przedziału, w którym jest przechowywany. Aby zmieścić się w tym przedziale, DNA musi być w jakiś sposób skondensowane. Współczynnik pakowania jest używany do opisania stopnia, w jakim DNA jest skondensowane. Aby osiągnąć ogólny współczynnik pakowania, DNA nie jest pakowane bezpośrednio w strukturę chromatyny. Zamiast tego zawiera kilka hierarchii organizacji.
pierwszy poziom pakowania uzyskuje się przez nawijanie DNA wokół nukleosomu, co daje stosunek pakowania około 6. Struktura ta jest niezmienna zarówno w euchromatynie, jak i heterochromatynie wszystkich chromosomów. Drugim poziomem pakowania jest owijanie koralików w włóknie o długości 30 nm, które znajduje się zarówno w chromatynie międzyfazowej, jak i w chromosomach mitotycznych. Ta struktura zwiększa współczynnik pakowania do około 40. Końcowe opakowanie występuje, gdy włókno jest zorganizowane w pętle, rusztowania i domeny, które dają końcowy stosunek pakowania około 1000 W chromatynie międzyfazowej i około 10 000 w chromosomach mitotycznych.
Regulacja transkrypcji
transkrypcja jest procesem, w którym informacja genetyczna przechowywana w DNA jest odczytywana przez białka, a następnie transkrybowana do RNA, a RNA zostanie później przetłumaczone na funkcjonalne białka. Jeśli chromatyna zostaje wzmocniona i ogranicza dostęp do odczytanych białek, nie zachodzi transkrypcja. Euchromatyna, Rozszerzony rodzaj chromatyny, może prowadzić proces transkrypcji. Podczas gdy heterochromatyna, skondensowany rodzaj chromatyny, jest zbyt ciasno upakowany, aby DNA mogło być odczytane przez białka.
wahania pomiędzy chromatyną otwartą i zamkniętą mogą przyczyniać się do nieciągłości transkrypcji lub pęknięcia transkrypcyjnego. Prawdopodobnie mogą być zaangażowane inne czynniki, takie jak skojarzenie i dysocjacja kompleksów czynnika transkrypcyjnego z chromatyną. Zjawisko, w przeciwieństwie do prostych probabilistycznych modeli transkrypcji, może odpowiadać za dużą zmienność ekspresji genów zachodzącą między komórkami w populacji izogenicznej
chromatyna i naprawa DNA
pakowanie DNA do chromatyny stanowi barierę dla wszystkich procesów opartych na DNA. Ze względu na wysoki dynamiczny układ białek i DNA, chromatyna może łatwo zmienić swój kształt i strukturę. Relaksacja chromatyny następuje szybko w miejscu uszkodzenia DNA, co pozwala białkom naprawczym wiązać się z DNA i naprawiać je.
indeks:
1. Comings D E. Struktura i funkcja chromatyny . Postęp w genetyce człowieka. Springer US, 1972: 237-431.
2. Widom J. Struktura, dynamika i funkcja chromatyny in vitro. Annual review of biophysics and biomolecular structure, 1998, 27(1): 285-327.
3. Mercer T R, Mattick J S. struktura i funkcja długich niekodujących RNA w regulacji epigenetycznej . Przyroda strukturalna & biologia molekularna, 2013, 20(3): 300-307.