cromatina este un complex de macromolecule compuse din ADN, ARN și proteine, care se găsește în interiorul nucleului celulelor eucariote. Cromatina există în două forme: heterocromatină (condensată) și euchromatină (extinsă). Componentele proteice primare ale cromatinei sunt histone care ajută la organizarea ADN-ului în structuri „asemănătoare mărgelelor” numite nucleozomi, oferind o bază pe care ADN-ul poate fi înfășurat. Un nucleozom este format din 147 de perechi de baze de ADN care este înfășurat în jurul unui set de 8 histone numite octomer. Nucleozomul poate fi pliat în continuare pentru a produce fibra de cromatină. Fibrele cromatinei sunt înfășurate și condensate pentru a forma cromozomi. Cromatina face posibilă apariția unui număr de procese celulare, inclusiv replicarea ADN-ului, transcripția, repararea ADN-ului, recombinarea genetică și diviziunea celulară.
cromatină, cromozomi și cromatide
oamenii confundă adesea acești trei termeni: cromatină, cromozom și cromatidă. În timp ce toate aceste trei structuri sunt compuse din ADN și proteine din nucleu, fiecare este definită în mod unic.
după cum sa menționat mai sus, cromatina este compusă din ADN și histone care sunt ambalate în fibre subțiri, stringy. Cromatina suferă o condensare suplimentară pentru a forma cromozomul. Deci cromatina este un ordin inferior de organizare a ADN-ului, în timp ce cromozomii sunt ordinul superior de organizare a ADN-ului.
cromozomii sunt grupări monocatenare de cromatină condensată. În timpul proceselor de diviziune celulară ale mitozei și meiozei, cromozomii se reproduc pentru a se asigura că fiecare nouă celulă fiică primește numărul corect de cromozomi. Un cromozom duplicat este dublu catenar și are forma x familiară. Cele două fire sunt identice și conectate la o regiune centrală numită centromer.
o cromatidă este una dintre cele două fire ale unui cromozom replicat. Cromatidele conectate printr-un centromer se numesc cromatide surori. La sfârșitul diviziunii celulare, cromatidele surori se separă și devin cromozomi fiice în celulele fiice nou formate.
funcția cromatinei
ambalarea ADN
aceasta este funcția cea mai fundamentală a cromatinei: compactarea catenelor lungi de ADN.Lungimea ADN-ului din nucleu este mult mai mare decât dimensiunea compartimentului în care este stocat. Pentru a se potrivi în acest compartiment ADN-ul trebuie să fie condensat într-un fel. Raportul de ambalare este utilizat pentru a descrie gradul în care ADN-ul este condensat. Pentru a obține raportul global de ambalare, ADN-ul nu este ambalat direct în structura cromatinei. În schimb, conține mai multe ierarhii de organizare.
primul nivel de ambalare este realizat prin înfășurarea ADN-ului în jurul nucleozomului, ceea ce dă un raport de ambalare de aproximativ 6. Această structură este invariantă atât în euchromatină, cât și în heterocromatină a tuturor cromozomilor. Al doilea nivel de ambalare este împachetarea margelelor într-o fibră de 30 nm care se găsește atât în cromatina interfazică, cât și în cromozomii mitotici. Această structură crește raportul de ambalare la aproximativ 40. Ambalajul final apare atunci când fibra este organizată în bucle, schele și domenii care dau un raport final de ambalare de aproximativ 1.000 în cromatină interfazică și aproximativ 10.000 în cromozomi mitotici.transcrierea este un proces în care informația genetică stocată în ADN este citită de proteine și apoi transcrisă în ARN, iar ARN-ul va fi ulterior tradus în proteine funcționale. Dacă cromatina se întărește și restricționează accesul la proteinele citite, nu există transcriere. Euchromatina, un tip extins de cromatină, poate conduce procesul de transcriere. În timp ce heterocromatina, tipul condensat de cromatină, este împachetată prea strâns pentru ca ADN-ul să fie citit de proteine.
fluctuațiile dintre cromatina deschisă și cea închisă pot contribui la discontinuitatea transcripției sau la spargerea transcripțională. Alți factori pot fi probabil implicați, cum ar fi asocierea și disocierea complexelor factorului de transcripție cu cromatina. Fenomenul, spre deosebire de modelele probabilistice simple de transcriere, poate explica variabilitatea ridicată a expresiei genelor care apare între celulele din populația izogenă
cromatină și repararea ADN-ului
ambalarea ADN-ului în cromatină prezintă o barieră pentru toate procesele bazate pe ADN. Datorită aranjamentului dinamic ridicat al proteinelor și ADN-ului, cromatina își poate schimba ușor forma și structura. Relaxarea cromatinei are loc rapid la locul unei leziuni a ADN-ului, ceea ce permite proteinelor reparatoare să se lege de ADN și să o repare.
referință:
1. Veniri D E. Structura și funcția cromatinei . Progrese în genetica umană. Springer SUA, 1972: 237-431.
2. Widom J. structura, dinamica și funcția cromatinei in vitro . Revizuirea anuală a biofizicii și structurii biomoleculare, 1998, 27(1): 285-327.
3. Mercer T R, Mattick J S. structura și funcția ARN-urilor necodificate lungi în reglarea epigenetică . Natura structurală & biologie moleculară, 2013, 20(3): 300-307.