Хроматин - речовина, яка використовується для створення хромосом. Трохи детальніше хроматин складається з ДНК, РНК та різних білків. Він знаходиться в ядрі кожної клітини, з якої складається людина. Ця речовина представляє приблизно два метри молекули ДНК у гіперкомпактній формі. Зі свого боку, ядро клітини має приблизну довжину від 5 до 7 мікрометрів.
Що таке хроматин
Зміст
Що стосується визначення біології хроматину, воно стосується способу представлення ДНК у клітинному ядрі. Це основна речовина еукаріотичних хромосом і належить до об’єднання ДНК, РНК та білків, що знаходяться в інтерфазному ядрі еукаріотичних клітин, і становить геном цих клітин, функція яких полягає у формуванні хромосоми так, щоб вона була інтегруються в ядро клітини. Білки бувають двох типів: гістони та негістонові білки.
Історія хроматину
Ця речовина була відкрита в 1880 році завдяки Вальтеру Флеммінгу, вченому, який дав їй таку назву, через його прихильність до барвників. Однак історії Флеммінга були відкриті через чотири роки дослідником Альбрехтом Косселем. Що стосується прогресу, який був досягнутий у визначенні структури хроматину, було дуже мало, то лише в 1970-х роках, коли перші спостереження за волокнами хроматину могли бути зроблені завдяки вже встановленій електронній мікроскопії, яка що виявило існування нуклеосоми, остання є базовою одиницею хроматину, структура якої була більш чітко деталізована за допомогою рентгенівської кристалографії в 1997 році.
Типи хроматину
Його класифікують на два типи: еухроматин і гетерохроматин. Основними одиницями, що складають хроматин, є нуклеосоми, які складаються приблизно з 146 пар основ в довжину, які, в свою чергу, пов'язані з певним комплексом з восьми нуклеосомних гістонів. Типи описані нижче:
Гетерохроматин
- Це найбільш компактний вираз цієї речовини, він не змінює рівень ущільнення протягом клітинного циклу.
- Він складається з сильно повторюваних та неактивних послідовностей ДНК, які не реплікуються і утворюють центромеру хромосоми.
- Його функція полягає у захисті хромосомної цілісності завдяки щільній та регулярній упаковці генів.
Його можна ідентифікувати за допомогою світлового мікроскопа з темним кольором завдяки його щільності. Гетерохроматин поділяється на дві групи:
Установчий
Він виявляється сильно ущільненим повторюваними послідовностями у всіх типах клітин і не може бути транскрибований, оскільки не містить генетичної інформації. Вони є центромерами і теломерами всіх хромосом, які не експресують свою ДНК.
Необов’язково
Він різний у різних типах клітин, він конденсується лише в певних клітинах або в певні періоди розвитку клітин, таких як тіло Барра, яке утворюється, оскільки необов’язковий гетерохроматин має активні ділянки, які можуть транскрибуватися за певних обставин та характеристик. Він також включає супутникову ДНК.
Евхроматин
- Евхроматин - це частина, яка залишається в менш конденсованому стані, ніж гетерохроматин, і розподіляється по ядру під час клітинного циклу.
- Він являє собою активну форму хроматину, в якій транскрибується генетичний матеріал. Його менш конденсований стан і здатність динамічно змінюватися роблять транскрипцію можливою.
- Не все це транскрибується, однак решта, як правило, перетворюється на гетерохроматин для ущільнення та захисту генетичної інформації.
- Його структура схожа на перлове намисто, де кожна перлина являє собою нуклеосому, складену з восьми білків, які називаються гістонами, навколо них є пари ДНК.
- На відміну від гетерохроматину, ущільнення в еухроматині досить низьке, щоб забезпечити доступ до генетичного матеріалу.
- У лабораторних тестах це можна ідентифікувати за допомогою оптичного мікроскопа, оскільки його структура більш відокремлена і вона просочена світлим кольором.
- У прокаріотичних клітинах це єдина форма хроматину, що присутня, це може бути пов’язано з тим, що структура гетерохроматину еволюціонувала роками пізніше.
Роль та значення хроматину
Його функція полягає в забезпеченні генетичної інформації, необхідної органелам клітини для здійснення транскрипції та синтезу білка. Вони також передають і зберігають генетичну інформацію, що міститься в ДНК, дублюючи ДНК при розмноженні клітин.
Крім того, ця речовина також присутня у тваринному світі. Наприклад, у клітині тваринного хроматину статевий хроматин утворюється у вигляді конденсованої маси хроматину в міжфазному ядрі, що представляє інактивовану Х-хромосому, що перевищує номер один в ядрі ссавців. Це також відомо як тіло Барра.
Це відіграє фундаментальну регуляторну роль у експресії генів. Різні стани ущільнення можуть бути пов’язані (хоча і не однозначно) зі ступенем транскрипції, що проявляється генами, виявленими в цих областях. Хроматин є сильно репресивним для транскрипції, оскільки асоціація ДНК з різними білками ускладнює переробку різних РНК-полімераз. Тому існує безліч машин для ремоделювання хроматину та модифікації гістонів.
В даний час існує так званий " гістоновий код ". Різні гістони можуть зазнати посттрансляційних модифікацій, таких як метилювання, ацетилювання, фосфорилювання, які зазвичай вводяться в залишках лізину або аргініну. Ацетилювання пов'язане з активацією транскрипції, оскільки при ацетилюванні лізину загальний позитивний заряд гістону зменшується, отже, він має меншу спорідненість до ДНК (яка заряджена негативно).
Отже, ДНК менш зв’язана, таким чином забезпечуючи доступ механізму транскрипції. На відміну від цього, метилювання асоціюється з репресією транскрипції та сильнішим зв'язуванням ДНК-гістон (хоча це не завжди відповідає дійсності). Наприклад, у дріжджів S. pombe метилювання у залишку лізину 9 гістону 3 пов’язано з пригніченням транскрипції в гетерохроматині, тоді як метилювання у залишку лізину 4 сприяє експресії генів.
Ферментами, що виконують функції модифікацій гістонів, є ацетилази та деацетилази гістону, а також метилази та деметилази гістону, які утворюють різні родини, члени яких відповідають за модифікацію певного залишку в довгому хвості гістонів.
На додаток до модифікацій гістонів, існують також машини для ремоделювання хроматину, такі як SAGA, які відповідають за репозиціонування нуклеосом, або шляхом їх витіснення, обертання або навіть часткового роззброєння, видалення частини складових нуклеосом гістонів, а потім їх повернення. Взагалі, машини для ремоделювання хроматину мають важливе значення для процесу транскрипції у еукаріотів, оскільки вони забезпечують доступ і технологічність полімераз.
Інший спосіб позначення хроматину як «неактивного» може відбуватися на рівні метилювання ДНК у цитозинах, що належать до динуклеотидів CpG. Загалом, метилювання ДНК та хроматину - це синергетичні процеси, оскільки, наприклад, коли ДНК метилюється, існують метилюючі ферменти гістону, які можуть розпізнавати метильовані цитозини та метильовані гістони. Подібним чином ферменти, які метилюють ДНК, можуть розпізнавати метильовані гістони і, отже, продовжувати метилювання на рівні ДНК.
Поширені запитання щодо хроматину
Які характеристики хроматину?
Характеризується тим, що містить майже вдвічі більше білків, ніж генетичний матеріал. Найважливішими білками цього комплексу є гістони, які є невеликими позитивно зарядженими білками, які зв’язуються з ДНК за допомогою електростатичних взаємодій. Крім того, хроматин містить понад тисячу різних білків гістону. Основною одиницею хроматину є нуклеосома, яка складається з об’єднання гістонів і ДНК.Як складається хроматин?
Він складається з комбінації білків, що називаються гістонами, які є основними білками, утвореними з аргініну та лізину, з ДНК та РНК, де функція полягає у формуванні хромосоми таким чином, щоб вона інтегрувалась у ядро клітини.Яка будова хроматину?
Ультраструктура хроматину заснована на: гістонах, що утворюють нуклеосоми (вісім білків гістонів + 200 волокон ДНК-волокна). Кожна нуклеосома асоціюється з різним типом гістону, Н1, і утворюється конденсований хроматин.У чому різниця між хроматином та хромосомою?
Що стосується хроматину, він є основною речовиною клітинного ядра, і його хімічна конституція - це просто нитки ДНК в різному ступені конденсації.З іншого боку, хромосоми - це структури всередині клітини, що містять генетичну інформацію, і кожна хромосома складається з молекули ДНК, пов’язаної з РНК та білками.
