Kromatin je snov, ki se uporablja za ustvarjanje kromosomov. Malo podrobneje je kromatin sestavljen iz DNA, RNA in različnih beljakovin. Ta se nahaja v jedru vsake celice, ki sestavlja človeka. Ta snov predstavlja približno dva metra molekule DNA v hiperkompaktni obliki. Jedro celice je približno približno 5 do 7 mikrometrov.
Kaj je kromatin
Kazalo
V smislu opredelitve biologije kromatina se nanaša na način predstavitve DNA v celičnem jedru. Je osnovna snov evkariontskih kromosomov in spada v zvezo DNA, RNA in beljakovin, ki se nahajajo v medfaznem jedru evkariontskih celic in tvori genom teh celic, katerih naloga je oblikovati kromosom tako, da vključijo v jedro celice. Beljakovine so dveh vrst: histoni in nehistonske beljakovine.
Zgodovina kromatina
Ta snov je bila odkrita leta 1880 po zaslugi Waltherja Flemminga, znanstvenika, ki ji je dal to ime, zaradi naklonjenosti barvilom. Vendar je flamske zgodbe štiri leta kasneje odkril raziskovalec Albrecht Kossel. Kar zadeva napredek pri določanju strukture kromatina, je bil zelo redek, šele v sedemdesetih letih prejšnjega stoletja, ko je bilo mogoče že opaziti kromatinska vlakna po zaslugi že uveljavljene elektronske mikroskopije, ki je razkril obstoj nukleosoma, slednji pa je osnovna enota kromatina, čigar zgradba je bila z rentgensko kristalografijo leta 1997 natančneje podrobno opisana.
Vrste kromatina
Razvrščamo ga v dve vrsti: evhromatin in heterokromatin. Osnovne Enote, ki sestavljajo kromatin so nukleosome, ki so sestavljene iz približno 146 baznih parov v dolžino, ki so po drugi strani povezane z določeno kompleks osmih nucleosomal histones. Vrste so podrobno opisane spodaj:
Heterokromatin
- Je najbolj kompakten izraz te snovi in ne spreminja stopnje stiskanja skozi celični cikel.
- Sestavljen je iz zelo ponavljajočih se in neaktivnih zaporedij DNA, ki se ne replicirajo in tvorijo centromere kromosoma.
- Njegova naloga je zaščititi kromosomsko integriteto zaradi gostega in rednega pakiranja z geni.
Zaradi svoje gostote jo lahko prepoznamo s svetlobnim mikroskopom s temno barvo. Heterokromatin je razdeljen v dve skupini:
Konstitutivni
Zdi se, da ga ponavljajoča se zaporedja močno zgostijo v vseh vrstah celic in ga ni mogoče prepisati, saj ne vsebuje genskih informacij. So centromere in telomeri vseh kromosomov, ki ne izražajo svoje DNK.
Neobvezno
Pri različnih vrstah celic je drugačen, zgosti se le v določenih celicah ali določenih obdobjih celičnega razvoja, kot je Barrovo telo, ki nastane, ker ima neobvezni heterokromatin aktivne regije, ki jih je mogoče v določenih okoliščinah in značilnostih transkribirati. Vključuje tudi satelitsko DNA.
Evhromatin
- Evhromatin je del, ki ostane v manj zgoščenem stanju kot heterokromatin in se med celičnim ciklom porazdeli po jedru.
- Predstavlja aktivno obliko kromatina, v kateri se transkribira genski material. Manj zgoščeno stanje in sposobnost dinamičnega spreminjanja omogočata transkripcijo.
- Vse se ne prepiše, ostalo pa se na splošno pretvori v heterokromatin, da se kompaktira in zaščiti genetske informacije.
- Njegova zgradba je podobna biserni ogrlici, kjer vsak biser predstavlja nukleosom, sestavljen iz osmih proteinov, imenovanih histoni, okoli njih so pari DNA.
- Za razliko od heterokromatina je zbijanje v evhromatinu dovolj nizko, da omogoča dostop do genskega materiala.
- V laboratorijskih testih je to mogoče prepoznati z optičnim mikroskopom, saj je njegova struktura bolj ločena in je impregnirana s svetlo barvo.
- V prokariontskih celicah je to edina prisotna oblika kromatina, kar je lahko posledica dejstva, da se je struktura heterokromatina razvila leta kasneje.
Vloga in pomen kromatina
Njegova naloga je zagotoviti genetske informacije, ki so potrebne celičnim organelam za izvajanje transkripcije in sinteze beljakovin. Prav tako prenašajo in ohranjajo genetske informacije, ki jih vsebuje DNK, kar podvaja DNA pri celični reprodukciji.
Poleg tega je ta snov prisotna tudi v živalskem svetu. Na primer, v živalski celici kromatina se spolni kromatin tvori kot zgoščena masa kromatina v vmesnem jedru, ki predstavlja inaktiviran X-kromosom, ki presega številko ena v jedru sesalcev. To je znano tudi kot Barrovo telo.
To ima temeljno regulativno vlogo pri izražanju genov. Različna stanja zbijanja so lahko povezana (čeprav ne nedvoumno) s stopnjo transkripcije, ki jo kažejo geni na teh območjih. Kromatin je močno represiven za transkripcijo, saj povezava DNA z različnimi beljakovinami otežuje predelavo različnih RNK polimeraz. Zato obstajajo številni stroji za preoblikovanje kromatina in modifikacijo histona.
Trenutno obstaja tako imenovana " histonska koda ". Različni histoni se lahko pretvorijo v post-translacijske modifikacije, kot so metilacija, acetilacija, fosforilacija, ki se običajno dajejo na ostankih lizina ali arginina. Acetilacija je povezana z aktivacijo transkripcije, saj ko lizin acetiliramo, se skupni pozitivni naboj histona zmanjša, zato ima manjšo afiniteto do DNA (ki je negativno nabita).
Posledično je DNA manj vezana, kar omogoča dostop transkripcijskim strojem. Nasprotno pa je metilacija povezana s transkripcijsko represijo in močnejšo vezavo DNA-histona (čeprav to ni vedno res). Na primer, pri kvasovkah S. pombe je metilacija na lizinskem ostanku 9 histona 3 povezana z zatiranjem transkripcije v heterokromatinu, medtem ko metilacija na lizinskem ostanku 4 spodbuja izražanje genov.
Encimi, ki opravljajo naloge histonskih modifikacij, so histonske acetilaze in deacetilaze ter histonske metilaze in demetilaze, ki tvorijo različne družine, katerih člani so odgovorni za spreminjanje določenega ostanka v dolgem repu histonov.
Poleg sprememb histonov obstajajo tudi stroji za preoblikovanje kromatina, kot je SAGA, ki so zadolženi za repozicioniranje nukleosomov, bodisi tako, da jih izpodrinejo, zasukajo ali celo delno razorožijo, odstranijo nekatere histone iz nukleosoma in jih nato vrnejo nazaj. Stroji za preoblikovanje kromatina so na splošno bistveni za postopek transkripcije pri evkariontih, saj omogočajo dostop in obdelovanje polimeraz.
Drug način označevanja kromatina kot "neaktivnega" se lahko pojavi na ravni metilacije DNA v citozinih, ki spadajo v CpG dinukleotide. Na splošno velja, DNK in kromatin metilacija sinergijski procesi, saj se pri DNK metilirana, so na primer histon metiliranje encime, ki lahko prepoznajo metiliran cytosines in metiliranih histones. Podobno lahko encimi, ki metilirajo DNA, prepoznajo metilirane histone in zato nadaljujejo z metilacijo na ravni DNA.
Pogosta vprašanja o kromatinu
Kakšne so značilnosti kromatina?
Zanj je značilno, da vsebuje skoraj dvakrat toliko beljakovin kot genski material. Najpomembnejši proteini v tem kompleksu so histoni, ki so majhni pozitivno nabiti proteini, ki se z elektrostatičnimi interakcijami vežejo na DNA. Poleg tega ima kromatin več kot tisoč različnih histonskih beljakovin. Temeljna enota kromatina je nukleosom, ki je sestavljen iz združitve histonov in DNA.Kako je sestavljen kromatin?
Sestavljen je iz kombinacije beljakovin, imenovanih histoni, ki so osnovne beljakovine, tvorjene iz arginina in lizina, z DNA in RNA, pri čemer je naloga oblikovanje kromosoma, tako da je integriran v celično jedro.Kakšna je struktura kromatina?
Ultrastruktura kromatina temelji na: histonih, ki tvorijo nukleosome (osem histonskih proteinov + eno 200 osnovnih vlaken DNA). Vsak nukleosom se poveže z drugačno vrsto histona, H1 in nastane kondenziran kromatin.Kakšna je razlika med kromatinom in kromosomom?
Kar zadeva kromatin, je temeljna snov celičnega jedra in njegova kemična sestava je preprosto veriga DNA v različnih stopnjah kondenzacije.Po drugi strani pa so kromosomi strukture znotraj celice, ki vsebujejo genetske informacije, vsak kromosom pa je sestavljen iz molekule DNA, povezane z RNA in beljakovinami.
