Хроматин је супстанца која се користи за стварање хромозома. Мало детаљније, хроматин се састоји од ДНК, РНК и различитих протеина. Ово се налази у језгру сваке ћелије која чини човека. Ова супстанца представља приближно два метра молекула ДНК, у хиперкомпактном облику. Са своје стране, језгро ћелије има приближно дужину од 5 до 7 микрометара.
Шта је хроматин
Преглед садржаја
Што се тиче дефиниције биологије хроматина, она се односи на начин на који је ДНК представљена у ћелијском језгру. То је основна супстанца еукариотских хромозома, а припада унији ДНК, РНК и протеина који се налазе у интерфазном језгру еукариотских ћелија и који чине геном ових ћелија, чија је функција да обликују хромозом тако да интегришу у језгро ћелије. Протеини су две врсте: хистони и нехистонски протеини.
Историја хроматина
Ова супстанца је откривена 1880. године захваљујући Валтеру Флеммингу, научнику који јој је дао то име, због наклоности према бојама. Међутим, Флеммингове приче открио је истраживач Албрецхт Коссел четири године касније. С обзиром на напредак постигнут у одређивању структуре хроматина био је врло оскудан, тек 1970-их, када су прва запажања хроматинских влакана могла бити остварена захваљујући већ успостављеној електронској микроскопији, која је то је открило постојање нуклеозома, који је последња основна јединица хроматина, чија је структура била детаљније детаљно дата рендгенском кристалографијом 1997.
Врсте хроматина
Класификован је у две врсте: еухроматин и хетерохроматин. Основне јединице које чине хроматин су нуклеозоми који се састоје од приближно 146 основних парова дужине, који су заузврат повезани са одређеним комплексом од осам нуклеозомских хистона. Врсте су детаљно описане у наставку:
Хетероцхроматин
- То је најкомпактнији израз ове супстанце, не мења ниво сабијања током ћелијског циклуса.
- Састоји се од високо понављајућих и неактивних секвенци ДНК које се не реплицирају и чине центромере хромозома.
- Његова функција је да заштити хромозомски интегритет због свог густог и редовног спаковања са генима.
Може се идентификовати са светлосним микроскопом тамне боје због своје густине. Хетерохроматин је подељен у две групе:
Конститутивни
Изгледа да је високо згуснут понављајућим секвенцама у свим типовима ћелија и не може се транскрибовати јер не садржи генетске информације. Они су центромере и теломери свих хромозома који не изражавају своју ДНК.
Опционо
Различит је у различитим типовима ћелија, кондензује се само у одређеним ћелијама или одређеним периодима развоја ћелија, као што је Барров корпускл, који настаје јер необавезни хетерохроматин има активне регионе који се могу транскрибовати под одређеним околностима и карактеристикама. Такође укључује сателитску ДНК.
Еуцхроматин
- Еухроматин је део који остаје у мање кондензованом стању од хетерохроматина и распоређен је кроз језгро током ћелијског циклуса.
- Представља активни облик хроматина у коме се транскрибује генетски материјал. Његово мање згуснуто стање и способност динамичке промене омогућавају транскрипцију.
- Није све транскрибовано, међутим остатак се генерално претвара у хетерохроматин да би се компактирао и заштитио генетске информације.
- Његова структура је слична бисерној огрлици, где сваки бисер представља нуклеозом који се састоји од осам протеина званих хистони, око њих се налазе парови ДНК.
- За разлику од хетерохроматина, збијање у еухроматину је довољно мало да омогући приступ генетском материјалу.
- У лабораторијским тестовима то се може идентификовати оптичким микроскопом, јер је његова структура више одвојена и импрегнирана је светлом бојом.
- У прокариотским ћелијама то је једини облик хроматина који је присутан, а то може бити због чињенице да је структура хетерохроматина еволуирала годинама касније.
Улога и значај хроматина
Његова функција је да обезбеди генетске информације неопходне за ћелијске органеле да изврше транскрипцију и синтезу протеина. Такође преносе и чувају генетске информације садржане у ДНК, дуплирајући ДНК у репродукцији ћелија.
Поред тога, ова супстанца је присутна и у животињском свету. На пример, у хроматину животињске ћелије, полни хроматин се формира као кондензована маса хроматина у језгру интерфејса, што представља инактивирани Кс хромозом који премашује број један у језгру сисара. Ово је такође познато као Баррово тело.
Ово игра основну регулаторну улогу у експресији гена. Различита стања сабијања могу се повезати (мада не недвосмислено) са степеном транскрипције коју показују гени пронађени у овим областима. Хроматин је снажно репресиван за транскрипцију, јер повезивање ДНК са различитим протеинима компликује обраду различитих РНК полимераза. Стога постоје разне машине за преправку хроматина и модификацију хистона.
Тренутно постоји оно што је познато као „ хистонски код “. Различити хистони могу да се подвргну пост-транслацијским модификацијама, као што су метилација, ацетилација, фосфорилација, које се генерално дају на остацима лизина или аргинина. Ацетилација је повезана са активацијом транскрипције, јер када се лизин ацетилира, укупни позитивни набој хистона се смањује, па тако има нижи афинитет за ДНК (која је негативно наелектрисана).
Сходно томе, ДНК је мање везана, што омогућава приступ машинама за транскрипцију. Насупрот томе, метилација је повезана са репресијом транскрипције и јачим везивањем ДНК-хистона (мада то није увек тачно). На пример, код квасца С. помбе, метилација на лизинском остатку 9 хистона 3 повезана је са репресијом транскрипције у хетерохроматину, док метилација на лизинском остатку 4 поспешује експресију гена.
Ензими који извршавају функције хистонских модификација су хистонске ацетилазе и деацетилазе, те хистонске метилазе и деметилазе, које чине различите породице чији су чланови одговорни за модификовање одређеног остатка у дугом репу хистона.
Поред модификација хистона, постоје и машине за преобликовање хроматина, попут САГА, које су задужене за репозиционирање нуклеозома, било њиховим расељавањем, ротирањем или чак делимичним разоружавањем, уклањањем неких хистона који чине нуклеозом и њиховим враћањем. Генерално, машине за прераду хроматина су кључне за процес транскрипције код еукариота, јер омогућавају приступ и обрадивост полимераза.
Други начин означавања хроматина као „неактивног“ може се десити на нивоу метилације ДНК, у цитозинима који припадају ЦпГ динуклеотидима. Генерално, метилација ДНК и хроматина су синергијски процеси, јер, на пример, када се ДНК метилише, постоје хистонски метилирајући ензими који могу да препознају метилиране цитозине и метиловане хистоне. Слично томе, ензими који метилирају ДНК могу препознати метилиране хистоне и стога настављају метилацију на нивоу ДНК.
Честа питања о хроматину
Које су карактеристике хроматина?
Карактерише га што садржи скоро двоструко више протеина од генетског материјала. Најважнији протеини у овом комплексу су хистони, који су мали позитивно наелектрисани протеини који се електростатичким интеракцијама везују за ДНК. Такође, хроматин има преко хиљаду различитих протеина хистона. Основна јединица хроматина је нуклеозом, који се састоји од спајања хистона и ДНК.Како се ствара хроматин?
Састоји се од комбинације протеина названих хистони, који су основни протеини настали од аргинина и лизина, са ДНК и РНК, где је функција обликовање хромозома тако да буде интегрисан у ћелијско језгро.Каква је структура хроматина?
Ултраструктура хроматина се заснива на: хистонима, формирајући нуклеозоме (осам хистонских протеина + једно 200 влакана ДНК влакана). Сваки нуклеозом асоцира на другачији тип хистона, Х1, и настаје кондензовани хроматин.Која је разлика између хроматина и хромозома?
Што се тиче хроматина, он је основна супстанца ћелијског језгра, а његова хемијска конституција су једноставно ланци ДНК у различитим степенима кондензације.С друге стране, хромозоми су структуре унутар ћелије које садрже генетске информације и сваки хромозом се састоји од молекула ДНК, повезаног са РНК и протеинима.
