Хроматиново

Хроматиново е материалът, от който са съставени хромозомите. Това е комплекс от ДНК и околните протеини, които могат да компресират генетичния материал. Нарушенията в структурата на хроматина могат да доведат до сериозни заболявания.

Какво е хроматин?

Хроматинът е смес от ДНК, хистони и други протеини, свързани с ДНК. От това се формира ДНК-протеинов комплекс, основните компоненти на който обаче са ДНК и хистони. Името хроматин е резултат от промяна в цвета на този комплекс с основни ядрени багрила. Всички еукариоти съдържат хроматин.

В прокариотите молекулите на ДНК са главно свободни и образуват пръстенова структура. При висшите еукариотни създания хроматинът е основата на хромозомите. ДНК-протеиновият комплекс може да се компресира толкова много, че в малко пространство в клетъчното ядро ​​може да се съхранява много генетична информация. Хистоните са много стари протеинови молекули, чийто генетичен състав и структура са останали почти непроменени от еукариотните едноклетъчни организми до хората.

Анатомия и структура

Както вече споменахме, хроматинът се състои от ДНК, хистони и други протеини. Като част от този комплекс, молекулата на ДНК се увива около хистонов пакет, съставен от осем хистона. Хистоните са протеини, които се състоят от много основни аминокиселини.

Аминогрупите генерират положителен заряд, докато молекулите на ДНК имат отрицателен външен заряд. Това е основното изискване за образуването на твърд комплекс от ДНК и хистони. Така нареченият хистонов октамер (8 хистона) се увива около 1,65 пъти от двойната верига на ДНК. Da съответства на дължина на веригата от 146 двойки основи. В резултат на това ДНК може да бъде свита от 10 000 до 50 000 пъти. Това е необходимо, за да се впише в клетъчното ядро. Единица от обвит хистонов октамер е известна също като нуклеозома. От своя страна отделните нуклеозоми са свързани помежду си чрез линкерни хистони. По този начин се образува верига от нуклеозоми, които като 30 nm влакно представляват по-висша организационна единица на ДНК.

Дори в рамките на плътното опаковане, ДНК все още може да се достигне чрез регулаторни протеинови молекули, които позволяват генетичната информация да бъде прочетена и прехвърлена на протеини. Все пак трябва да се направи разлика между еухроматин и хетерохроматин. С Euchromatin ДНК е активна. Почти всички активни гени, които кодират и експресират протеини, са разположени тук. Няма структурни различия в областта на евхроматина, независимо от състоянието на кондензация на съответната хромозома. Хетерохроматинът съдържа неактивни или по-малко активни ДНК-протеинови комплекси.

Той е отговорен за структурните свойства на общия хроматин. Хетерохроматинът от своя страна може да бъде разделен на две форми. Така че има конститутивен и факултативен хетерохроматин. Конститутивният хетерохроматин никога не се изразява. Той има само структурни функции. По избор хетерохроматинът понякога може да бъде експресиран. В различните фази на митозата и мейозата се появяват различни опаковъчни нива на хроматин. Така нареченият интерфазен хроматин показва много силно разхлабване в сравнение с метафазния хроматин, тъй като в това състояние повечето протеини се експресират.

Функция и задачи

Функцията на хроматина е да побере генетичната информация в много малкото пространство на клетъчното ядро. Това е възможно само чрез образуването на много плътно опакован ДНК-протеинов комплекс. Необходимо е обаче да има различни нива на конденз. Докато комплексът е много плътно опакован в тиха и неактивна фаза, той трябва да бъде по-спокоен в по-активни фази. Но дори и тук пакетът все още е много стегнат.

За да се активира синтеза на протеин, силната връзка между съответните сегменти на ДНК и обвития хистон трябва да бъде прекъсната. Свързаните хистони блокират ДНК от експресиране на протеини. Различните свързващи състояния също могат да генерират различни активности на гените. Клетките се диференцират в хода на епигенетичните процеси. Генетичната информация на ДНК е една и съща в различните телесни клетки, но дейностите по време на генната експресия са различни, така че различните типове клетки също поемат различни задачи.

заболявания

Грешките в структурата на хроматина могат да доведат до сериозни заболявания. Тези грешки могат да доведат до промени в генната активност, които нарушават хармонията във взаимодействието на клетките на тялото. Това често са много редки заболявания с много подобни симптоми.

Засегнатите страдат от физически малформации и умствени увреждания. Механизмите, които причиняват тези симптоми, все още са твърде малко известни. Изследването на тези взаимоотношения обаче е необходимо, за да можем да лекуваме тези заболявания по най-добрия възможен начин. Две типични заболявания, които се основават на хроматиновите разстройства, са синдромът на Coffin-Siris и синдромът Nicolaides-Baraitser. И двете заболявания са генетични. При синдром на Кофин-Сирис се среща вродена хипоплазия на костите на пръста и крака, къс ръст и умствена изостаналост. Има различни мутации, които предизвикват това заболяване, които са отговорни за определени субединици на ДНК-протеиновия комплекс.

Съществуват както автозомно рецесивни, така и автозомно доминиращи модели на наследяване. Лечението е симптоматично и зависи от специфичните симптоми на заболяването. Синдромът на Nicolaides-Baraitser също има подобни симптоми. Освен къс ръст и малформация на пръстите, тук се наблюдават и тежки умствени изоставания и припадъци. Наследяването е автозомно доминиращо. Състоянието е много рядко, засяга един на един милион души. Друго рядко наследствено състояние, свързано с разстройство на хроматина, е синдромът на Cornelia de Lange. Този синдром показва също много физически малформации и разстройства на умственото развитие.