Konseptet "kromosom" er ikke så nytt innen vitenskapen som det kan virke ved første øyekast. For første gang ble dette begrepet foreslått for å betegne den intranukleære strukturen til en eukaryot celle for mer enn 130 år siden av morfologen W. Waldeyer. Innebygd i navnet er den intracellulære strukturens evne til å farge med grunnleggende fargestoffer.
Først av alt… Hva er kromatin?
Kromatin er et nukleoproteinkompleks. Kromatin er nemlig en polymer som inkluderer spesielle kromosomproteiner, nukleosomer og DNA. Proteiner kan utgjøre opptil 65 % av massen til et kromosom. Kromatin er et dynamisk molekyl og kan ta på seg et stort antall konfigurasjoner.
Kromatinproteiner utgjør en betydelig del av massen og er delt inn i to grupper:
- Histonproteiner - inneholder basiske aminosyrer i sammensetningen (for eksempel arginin og lysin). Arrangementet av histoner er kaotisk i form av blokker langs hele DNA-molekylets lengde.
- Ikke-histonproteiner (omtrent 1/5 av det totale antallet histoner) - er kjernefysisk proteinen matrise som danner et strukturelt nettverk i interfasekjernen. Det er hun som er grunnlaget som bestemmer morfologien og metabolismen til kjernen.
For tiden, i cytogenetikk, er kromatin delt inn i to varianter: heterokromatin og eukromatin. Delingen av kromatin i to arter skjedde på grunn av evnen til hver art til å farge med spesifikke fargestoffer. Dette er en effektiv DNA-avbildningsteknikk som brukes av cytologer.
Heterochromatin
Heterokromatin er en del av et kromosom som er delvis kondensert i interfasen. Funksjonelt er heterokromatin uten verdi, siden det ikke er aktivt, spesielt i forhold til transkripsjon. Men dens evne til å farge godt er mye brukt i histologiske studier.
Structure of heterochromatin
Heterokromatin har en enkel struktur (se figur).
Heterokromatin er pakket inn i kuler som kalles nukleosomer. Nukleosomer danner enda tettere strukturer og "forstyrrer" dermed lesing av informasjon fra DNA. Heterochromatin dannes i prosessen med metylering av H3 histon ved lysin 9, og blir deretter assosiert med protein 1 (HP1 - Heterochromatin Protein 1). Interagerer også med andre proteiner, inkludert H3K9-metyltransferaser. Et så stort antall proteininteraksjoner med hverandre er en betingelse for å opprettholde heterokromatin og dets distribusjon. Den primære strukturen til DNA påvirker ikke dannelsen av heterokromatin.
Heterokromatin er ikke bare separate deler, men også hele kromosomer, som forblir i kondensert tilstand gjennom hele cellesyklusen. De er i S-fasen og er gjenstand for replikering. Forskere mener at heterokromatinregioner ikke bærer genene som koder for proteinet, eller antallet slike gener er veldig lite. I stedet for slike gener består nukleotidsekvensene til heterokromatin stort sett av enkle repetisjoner.
Typer heterochromatin
Heterokromatin er av to typer: fakultativt og strukturelt.
- Fakultativt heterokromatin er kromatin som dannes under dannelsen av en helix av en av de to kromosomene av samme art, det er ikke alltid heterokromatisk, men til tider. Den inneholder gener med arvelig informasjon. Den leses når den går inn i eukromatisk tilstand. Den kondenserte tilstanden for fakultativt heterokromatin er et midlertidig fenomen. Dette er hovedforskjellen fra den strukturelle. Et eksempel på fakultativt heterokromatin er kromatinkroppen, som bestemmer det kvinnelige kjønnet. Siden en slik struktur består av to homologe X-kromosomer av somatiske celler, kan en av dem bare danne fakultativt heterokromatin.
- Strukturelt heterokromatin er en struktur dannet av en sterkt kveilte tilstand. Det vedvarer gjennom hele syklusen. Som nevnt ovenfor er den kondenserte tilstanden for strukturelt heterokromatin et konstant fenomen, i motsetning til et valgfritt. Strukturelt heterochromatin kalles ogsåkonstitutiv, det er godt oppdaget av C-farge. Det er lokalisert vekk fra kjernen og okkuperer de sentromere regionene, men er noen ganger lokalisert i andre regioner av kromosomet. Ofte, under interfase, kan aggregering av ulike deler av strukturelt heterokromatin oppstå, noe som resulterer i dannelsen av kromosentre. I denne typen heterochromatin er det ingen transkripsjonsegenskap, det vil si at det ikke er noen strukturelle gener. Rollen til et slikt segment av kromosomet er ikke helt klart før nå, så forskere har en tendens til å bare støtte funksjonen.
Euchromatin
Eukromatin er deler av kromosomer som er dekondensert i interfase. Et slikt sted er en løs, men samtidig en liten kompakt struktur.
Funksjonelle egenskaper ved euchromatin
Denne typen kromatin fungerer og er funksjonelt aktiv. Det har ikke egenskapen til farging og er ikke bestemt av histologiske studier. I mitosefasen kondenserer nesten alt eukromatin og blir en integrert del av kromosomet. Syntetiske funksjoner i denne perioden utfører ikke kromosomene. Derfor kan cellulære kromosomer være i to funksjonelle og strukturelle tilstander:
- Aktiv eller fungerende tilstand. På dette tidspunktet er kromosomene nesten fullstendig eller fullstendig dekondensert. De er involvert i prosessen med transkripsjon og reduplikasjon. Alle disse prosessene skjer direkte i cellekjernen.
- Inaktiv tilstand av metabolsk dvale (ikke-fungerende). I denne tilstanden, kromosomenekondenseres maksim alt og fungerer som transport for overføring av genetisk materiale til datterceller. I denne tilstanden er det genetiske materialet også distribuert.
I sluttfasen av mitosen oppstår despiralisering og det dannes svakt fargede strukturer i form av tråder som inneholder transkriberte gener.
Strukturen til hvert kromosom har sin egen, unike variant av kromatinets plassering: eukromatin og heterokromatin. Denne egenskapen til cellene gjør det mulig for cytogenetikere å identifisere individuelle kromosomer.
