kromatin är ett komplex av makromolekyler som består av DNA, RNA och protein, som finns i kärnan i eukaryota celler. Kromatin finns i två former: heterochromatin (kondenserad) och eukromatin (förlängd). De primära proteinkomponenterna i kromatin är histoner som hjälper till att organisera DNA i ”pärlliknande” strukturer som kallas nukleosomer genom att tillhandahålla en bas på vilken DNA kan lindas runt. En nukleosom består av 147 baspar av DNA som lindas runt en uppsättning av 8 histoner som kallas en oktomer. Nukleosomen kan vikas ytterligare för att producera kromatinfibern. Kromatinfibrer lindas och kondenseras för att bilda kromosomer. Kromatin gör det möjligt för ett antal cellprocesser att inträffa inklusive DNA-replikation, transkription, DNA-reparation, genetisk rekombination och celldelning.
kromatin, kromosomer och kromatider
människor förvirrar ofta dessa tre termer: kromatin, kromosom och kromatid. Medan alla dessa tre strukturer består av DNA och proteiner i kärnan, var och en är unikt definierad.
som nämnts ovan består kromatin av DNA och histoner som förpackas i tunna, trådiga fibrer. Kromatinet genomgår ytterligare kondensation för att bilda kromosomen. Så kromatinet är en lägre ordning av DNA-organisation, medan kromosomer är den högre ordningen av DNA-organisation.
kromosomer är enkelsträngade grupperingar av kondenserad kromatin. Under celldelningsprocesserna för mitos och meios replikeras kromosomer för att säkerställa att varje ny dottercell får rätt antal kromosomer. En duplicerad kromosom är dubbelsträngad och har den välbekanta X-formen. De två strängarna är identiska och anslutna i en central region som kallas centromeren.
en kromatid är en av de två strängarna i en replikerad kromosom. Kromatider anslutna med en centromer kallas systerkromatider. I slutet av celldelningen separerar systerkromatider och blir dotterkromosomer i de nybildade dottercellerna.
funktionen av kromatin
DNA-förpackning
detta är den mest grundläggande funktionen av kromatin: komprimering av långa DNA-strängar.Längden av DNA i kärnan är mycket större än storleken på det fack där det lagras. För att passa in i detta fack måste DNA kondenseras på något sätt. Förpackningsförhållande används för att beskriva i vilken grad DNA kondenseras. För att uppnå det totala förpackningsförhållandet förpackas inte DNA direkt i kromatinstrukturen. Istället innehåller den flera hierarkier av organisation.
den första förpackningsnivån uppnås genom lindning av DNA runt nukleosomen, vilket ger ett förpackningsförhållande på ca 6. Denna struktur är invariant i både eukromatin och heterochromatin av alla kromosomer. Den andra nivån av packning är omslaget av pärlor i en 30 nm fiber som finns i både interfas kromatin och mitotiska kromosomer. Denna struktur ökar förpackningsförhållandet till ca 40. Den slutliga förpackningen sker när fibern är organiserad i slingor, ställningar och domäner som ger ett slutligt förpackningsförhållande på cirka 1000 i interfaskromatin och cirka 10 000 i mitotiska kromosomer.
Transkriptionsreglering
transkription är en process där den genetiska informationen som lagras i DNA läses av proteiner och sedan transkriberas till RNA, och RNA kommer senare att översättas till funktionella proteiner. Om kromatinet stärks och begränsar åtkomsten till läsproteinerna sker ingen transkription. Eukromatin, en utökad typ av kromatin, kan genomföra transkriptionsprocessen. Medan heterochromatin, den kondenserade typen av kromatin, packas för hårt för att DNA ska kunna läsas av proteiner.
fluktuationer mellan öppet och slutet kromatin kan bidra till diskontinuiteten av transkription eller transkriptionell sprängning. Andra faktorer kan troligen vara inblandade, såsom association och dissociation av transkriptionsfaktorkomplex med kromatin. Fenomenet, i motsats till enkla probabilistiska transkriptionsmodeller, kan redogöra för den höga variationen i genuttryck som förekommer mellan celler i isogen population
kromatin och DNA-reparation
förpackningen av DNA i kromatinet utgör en barriär för alla DNA-baserade processer. På grund av det höga dynamiska arrangemanget av proteiner och DNA kan kromatin lätt ändra sin form och struktur. Kromatinavslappning sker snabbt på platsen för en DNA-skada, vilket gör att reparationsproteinerna kan binda till DNA och reparera det.
referens:
1. Comings D E. Strukturen och funktionen av kromatin . Framsteg inom mänsklig genetik. Springer oss, 1972: 237-431.
2. Widom J. struktur, dynamik och funktion av kromatin in vitro . Årlig granskning av biofysik och biomolekylär struktur, 1998, 27(1): 285-327.
3. Mercer T R, Mattick J S. struktur och funktion av långa icke-kodande RNA i epigenetisk reglering . Natur strukturell & molekylärbiologi, 2013, 20(3): 300-307.