Kromatin je tvar koja se koristi za stvaranje kromosoma. Malo detaljnije, kromatin se sastoji od DNA, RNA i raznih proteina. Nalazi se u jezgri svake stanice koja čini ljudsko biće. Ova tvar predstavlja približno dva metra molekule DNA, u hiperkompaktnom obliku. Sa svoje strane, jezgra stanice ima približno duljinu od 5 do 7 mikrometara.
Što je kromatin
Sadržaj
U smislu definicije biologije kromatina, odnosi se na način na koji je DNA predstavljena u staničnoj jezgri. Osnovna je tvar eukariotskih kromosoma, a pripada uniji DNA, RNA i proteina koji se nalaze u interfaznoj jezgri eukariotskih stanica i koji čine genom tih stanica čija je funkcija oblikovanje kromosoma tako da integrirati u jezgru stanice. Proteini su dvije vrste: histoni i nehistonski proteini.
Povijest kromatina
Ova je supstanca otkrivena 1880. godine zahvaljujući Waltheru Flemmingu, znanstveniku koji joj je dao to ime, zbog svoje sklonosti bojama. Međutim, Flemmingove priče otkrio je istraživač Albrecht Kossel četiri godine kasnije. S obzirom na napredak postignut u određivanju strukture kromatina bio je vrlo oskudan, tek 1970-ih, kada su se mogla provesti prva promatranja kromatinskih vlakana zahvaljujući već uspostavljenoj elektronskoj mikroskopiji, koja koji je otkrio postojanje nukleozoma, potonjeg koji je osnovna jedinica kromatina, čija je struktura detaljnije detaljno prikazana rentgenskom kristalografijom 1997.
Vrste kromatina
Razvrstava se u dvije vrste: euhromatin i heterokromatin. Osnovne jedinice koje čine kromatin su nukleosomi koji se sastoje od otprilike 146 osnovnih parova duljine, koji su pak povezani sa specifičnim kompleksom od osam nukleosomskih histona. Vrste su detaljno opisane u nastavku:
Heterokromatin
- To je najkompaktniji izraz ove tvari, ne mijenja razinu zbijenosti tijekom staničnog ciklusa.
- Sastoji se od visoko ponavljajućih i neaktivnih DNA sekvenci koje se ne repliciraju i čine centromeru kromosoma.
- Njegova je funkcija zaštititi kromosomski integritet zbog gustog i redovitog pakiranja s genima.
Može se identificirati sa svjetlosnim mikroskopom tamne boje zbog svoje gustoće. Heterokromatin je podijeljen u dvije skupine:
Konstitutivni
Čini se da je jako zgusnut ponavljajućim sekvencama u svim tipovima stanica i ne može se transkribirati jer ne sadrži genetske informacije. Oni su centromere i telomeri svih kromosoma koji ne izražavaju svoju DNK.
Neobvezno
Različit je u različitim tipovima stanica, kondenzira se samo u određenim stanicama ili određenim razdobljima staničnog razvoja, kao što je Barrovo tijelo, koje nastaje jer neobavezni heterokromatin ima aktivna područja koja se mogu transkribirati pod određenim okolnostima i karakteristikama. Uključuje i satelitsku DNK.
Euchromatin
- Euhromatin je dio koji ostaje u manje kondenziranom stanju od heterokromatina i raspoređuje se kroz jezgru tijekom staničnog ciklusa.
- Predstavlja aktivni oblik kromatina u kojem se transkribira genetski materijal. Njegovo manje zgusnuto stanje i sposobnost dinamičke promjene omogućuju transkripciju.
- Nije sve transkribirano, međutim ostatak se obično pretvara u heterokromatin da bi se zbio i zaštitio genetski podatak.
- Njegova je struktura slična bisernoj ogrlici, gdje svaki biser predstavlja nukleosom koji se sastoji od osam bjelančevina nazvanih histoni, oko njih se nalaze parovi DNA.
- Za razliku od heterokromatina, zbijanje u euhromatinu je dovoljno nisko da omogući pristup genetskom materijalu.
- U laboratorijskim ispitivanjima to se može identificirati optičkim mikroskopom, jer je njegova struktura više odvojena i impregnirana je svijetlom bojom.
- U prokariotskim stanicama to je jedini oblik prisutnog kromatina, što može biti posljedica činjenice da je struktura heterokromatina evoluirala godinama kasnije.
Uloga i važnost kromatina
Njegova je funkcija pružiti genetske informacije potrebne staničnim organelama za provođenje transkripcije i sinteze proteina. Oni također prenose i čuvaju genetske informacije sadržane u DNA, duplicirajući DNA u reprodukciji stanica.
Uz to, ova je tvar prisutna i u životinjskom svijetu. Na primjer, u kromatinu životinjskih stanica, spolni kromatin nastaje kao zgusnuta masa kromatina u jezgri sučelja, što predstavlja inaktivirani X kromosom koji premašuje broj jedan u jezgri sisavaca. Ovo je također poznato kao Barrovo tijelo.
To igra temeljnu regulatornu ulogu u ekspresiji gena. Različita stanja zbijanja mogu se povezati (iako ne jednoznačno) sa stupnjem transkripcije koju pokazuju geni pronađeni na tim područjima. Kromatin je snažno represivan za transkripciju, jer povezanost DNA s različitim proteinima komplicira obradu različitih RNA polimeraza. Stoga postoje razni strojevi za preoblikovanje kromatina i modifikaciju histona.
Trenutno postoji ono što je poznato kao " histonski kod ". Različiti histoni mogu biti podvrgnuti post-translacijskim modifikacijama, poput metilacije, acetilacije, fosforilacije, općenito primijenjene na ostacima lizina ili arginina. Acetilacija je povezana s aktivacijom transkripcije, jer kad se lizin acetilira, ukupni pozitivni naboj histona opada, pa ima niži afinitet za DNA (koja je negativno nabijena).
Slijedom toga, DNA je manje vezana, što omogućuje pristup transkripcijskim strojevima. Nasuprot tome, metilacija je povezana s transkripcijskom represijom i jačim vezanjem DNA-histona (iako to nije uvijek točno). Na primjer, kod kvasca S. pombe, metilacija na lizinskom ostatku 9 histona 3 povezana je s potiskivanjem transkripcije u heterokromatinu, dok metilacija na lizinskom ostatku 4 potiče ekspresiju gena.
Enzimi koji izvršavaju funkcije histonskih modifikacija su histonske acetilaze i deacetilaze, te histonske metilaze i demetilaze, koje tvore različite obitelji čiji su članovi odgovorni za modificiranje određenog ostatka u dugom repu histona.
Uz modifikacije histona, postoje i strojevi za preoblikovanje kromatina, poput SAGA, koji su zaduženi za repozicioniranje nukleozoma, bilo njihovim premještanjem, rotiranjem ili čak djelomičnim razoružavanjem, uklanjanjem nekih histona koji su sastavni dio nukleosoma, a zatim vraćanjem. Općenito, strojevi za preradu kromatina ključni su za proces transkripcije u eukariota, jer omogućuju pristup i obradljivost polimeraza.
Drugi način označavanja kromatina kao "neaktivnog" može se dogoditi na razini metilacije DNA, u citozinima koji pripadaju CpG dinukleotidima. Općenito, metilacija DNA i kromatina sinergijski su procesi, jer, na primjer, kada se DNA metilira, postoje histonski metilirajući enzimi koji mogu prepoznati metilirane citozine i metilirane histone. Slično tome, enzimi koji metiliraju DNA mogu prepoznati metilirane histone i stoga nastavljaju metilaciju na razini DNA.
Često postavljana pitanja o kromatinu
Koje su karakteristike kromatina?
Karakterizira ga što sadrži gotovo dvostruko više proteina od genetskog materijala. Najvažniji proteini u ovom kompleksu su histoni, koji su mali pozitivno nabijeni proteini koji se elektrostatičkim interakcijama vežu za DNA. Također, kromatin ima preko tisuću različitih proteina histona. Temeljna jedinica kromatina je nukleosom koji se sastoji od spajanja histona i DNA.Kako se stvara kromatin?
Sastoji se od kombinacije bjelančevina nazvanih histoni, koji su osnovni proteini nastali od arginina i lizina, s DNA i RNA, gdje je funkcija oblikovati kromosom tako da je integriran u staničnu jezgru.Kakva je struktura kromatina?
Ultrastruktura kromatina temelji se na: histonima, tvoreći nukleosome (osam histonskih proteina + 200 DNK vlakana baznog para). Svaki se nukleosom povezuje s različitim tipom histona, H1 i nastaje kondenzirani kromatin.Koja je razlika između kromatina i kromosoma?
Što se tiče kromatina, on je temeljna tvar stanične jezgre, a njegova kemijska građa su jednostavno lanci DNA u različitim stupnjevima kondenzacije.S druge strane, kromosomi su strukture unutar stanice koje sadrže genetske informacije, a svaki kromosom sastoji se od molekule DNA, povezane s RNA i proteinima.
