chromatin on materiaali, josta kromosomit koostuvat. Se on DNA: n ja sitä ympäröivien proteiinien kompleksi, joka voi puristaa geneettisen materiaalin. Kromatiinin rakenteen häiriöt voivat johtaa vakaviin sairauksiin.
Mikä on kromatiini?
Kromatiini on seos DNA: ta, histoneja ja muita DNA: han sitoutuneita proteiineja. Tästä muodostuu DNA-proteiinikompleksi, jonka pääkomponentit ovat kuitenkin DNA ja histonit. Nimi kromatiini johtuu tämän kompleksin värjäämättömyydestä emäksisten ydinvärien kanssa. Kaikki eukaryootit sisältävät kromatiinia.
Prokaryooteissa DNA-molekyylit ovat pääosin vapaita ja muodostavat rengasrakenteen. Korkeammissa eukaryoottisissa olennoissa kromatiini on kromosomien perusta. DNA-proteiinikompleksi voi puristaa niin paljon, että paljon geneettistä tietoa voidaan tallentaa pieneen tilaan solun ytimessä. Histonit ovat hyvin vanhoja proteiinimolekyylejä, joiden geneettinen koostumus ja rakenne ovat pysyneet lähes muuttumattomina eukaryoottisista yksisoluisista organismeista ihmisille.
Anatomia ja rakenne
Kuten jo mainittiin, kromatiini koostuu DNA: sta, histoneista ja muista proteiineista. Osana tätä kompleksia, DNA-molekyyli kääritään histonipakkauksen ympärille, joka koostuu kahdeksasta histonista. Histonit ovat proteiineja, jotka koostuvat monista emäksisistä aminohapoista.
Aminoryhmät tuottavat positiivisen varauksen, kun taas DNA-molekyyleillä on negatiivinen ulkoinen varaus. Tämä on perusedellytys kiinteän kompleksin muodostumiselle DNA: sta ja histoneista. Niin kutsuttu histonioktameeri (8 histonia) kääritään noin 1,65 kertaa DNA-kaksoisjuosteella. Da vastaa ketjun pituutta 146 emäsparia. Seurauksena on, että DNA voidaan kutistaa 10 000 - 50 000 kertaa. Tämä on välttämätöntä, jotta se mahtuu soluun. Kääretyn histonioktameerin yksikkö tunnetaan myös nukleosomina. Yksittäiset nukleosomit on puolestaan kytketty toisiinsa linkkerihisto- neiden kautta. Tällä tavalla muodostetaan nukleosomiketju, joka 30 nm: n kuituna edustaa DNA: n korkeampaa organisaatioyksikköä.
Jopa tiukassa pakkauksessa DNA: ta voidaan silti saavuttaa säätelevillä proteiinimolekyyleillä, jotka mahdollistavat geenitietojen lukemisen ja siirtämisen proteiineihin. Eukromatiini ja heterokromatiini on kuitenkin vielä erotettava toisistaan. Euchromatiinilla DNA on aktiivinen. Lähes kaikki aktiiviset geenit, jotka koodaavat ja ekspressoivat proteiineja, sijaitsevat täällä. Euchromatin-alueella ei ole rakenteellisia eroja, riippumatta kunkin kromosomin kondensaatiotilasta. Heterokromatiini sisältää inaktiivisia tai vähemmän aktiivisia DNA-proteiinikomplekseja.
Se vastaa kokonaisen kromatiinin rakenteellisista ominaisuuksista. Heterokromatiini puolestaan voidaan jakaa kahteen muotoon. Joten on olemassa konstitutiivinen ja fakultatiivinen heterokromatiini. Konstitutiivista heterokromatiiniä ei koskaan ekspressoida. Sillä on vain rakenteellisia toimintoja. Valinnainen heterokromatiini voidaan joskus ekspressoida. Mitoosin ja meioosin eri vaiheissa esiintyy kromatiinin erilaisia pakkaustasoja. Ns. Vaiheidenvälinen kromatiini osoittaa erittäin voimakasta löystymistä verrattuna metafaasikromatiiniin, koska suurin osa proteiineista ilmenee tässä tilassa.
Toiminto ja tehtävät
Kromatiinin tehtävänä on sovittaa geneettinen informaatio hyvin pieneen osaan solun ytimessä. Tämä on mahdollista vain muodostamalla erittäin tiiviisti pakattu DNA-proteiinikompleksi. On kuitenkin välttämätöntä, että tiivistymisaste on erilainen. Vaikka kompleksi on hyvin tiiviisti pakattu hiljaiseen ja passiiviseen vaiheeseen, sen on oltava rentouttavampaa aktiivisissa vaiheissa. Mutta jopa täällä pakkaus on edelleen erittäin tiukka.
Proteiinisynteesin aktivoimiseksi vastaavien DNA-segmenttien ja kääretyn histonin välinen vahva sidos on hajotettava. Sitoutuneet histonit estävät DNA: ta ekspressoimasta proteiineja. Erilaiset sitoutumistilat voivat myös tuottaa geenien erilaisia aktiivisuuksia. Solut erilaistuvat epigeneettisten prosessien aikana. DNA: n geneettinen informaatio on sama kehon eri soluissa, mutta aktiviteetit geenien ilmentymisen aikana ovat erilaisia, joten myös eri solutyypit hoitavat erilaisia tehtäviä.
sairaudet
Kromatiinin rakenteen virheet voivat johtaa vakaviin sairauksiin. Nämä virheet voivat johtaa geenitoiminnan muutoksiin, jotka häiritsevät kehon solujen vuorovaikutuksen harmoniaa. Nämä ovat usein hyvin harvinaisia sairauksia, joilla on hyvin samanlaisia oireita.
Kyseiset ihmiset kärsivät fyysisistä epämuodostumista ja henkisistä vammoista. Näitä oireita aiheuttavat mekanismit ovat edelleen liian vähän tunnettuja. Näitä suhteita on kuitenkin tutkittava, jotta näitä sairauksia voidaan hoitaa parhaalla mahdollisella tavalla. Kaksi tyypillistä kromatiinihäiriöihin perustuvaa sairautta ovat Coffin-Siris-oireyhtymä ja Nicolaides-Baraitser-oireyhtymä. Molemmat sairaudet ovat geneettisiä. Coffin-Siris-oireyhtymässä esiintyy sormien ja varpaiden luiden synnynnäistä hypoplasiaa, lyhyttä vartaloa ja henkistä vajaatoimintaa. On olemassa erilaisia mutaatioita, jotka laukaisevat tämän taudin ja jotka ovat vastuussa tietyistä DNA-proteiinikompleksin alayksiköistä.
On sekä autosomaalisia recessiivisiä että autosomaalisia dominantteja perintökuvioita. Hoito on oireenmukaista ja riippuu sairauden erityisistä oireista. Nicolaides-Baraitser-oireyhtymällä on myös samanlaisia oireita. Lyhytaikaisen sormien ja epämuodostumien lisäksi täällä esiintyy myös vakavaa henkistä vajaatoimintaa ja kohtauksia. Perintö on autosomaalisesti hallitseva. Tämä tila on hyvin harvinainen, ja se vaikuttaa miljoonaan ihmiseen. Toinen harvinainen perinnöllinen tila, joka liittyy kromatiinihäiriöön, on Cornelia de Lange -oireyhtymä. Tämä oireyhtymä osoittaa myös monia fyysisiä epämuodostumia ja henkisen kehityksen häiriöitä.
