Jenis kromatin, ciri, struktur, fungsi

The Chromatin Ia adalah kompleks yang dibentuk oleh DNA dan protein, unik dalam organisma eukariotik. Dari segi perkadaran ia mengandungi hampir dua protein sebagai bahan genetik. Protein yang paling penting dalam kompleks ini adalah histones - protein kecil dengan beban positif yang mengikat DNA oleh interaksi elektrostatik. Di samping itu, chromatin mempunyai lebih daripada seribu protein yang berbeza dari histones.

Unit asas kromatin adalah nukleosom, yang terdiri daripada kesatuan histon dan DNA. Pentahbisan ini mengingatkan akaun kalung. Setelah melalui semua peringkat organisasi yang lebih tinggi, kami akan mencapai kromosom.

Sumber: chromatin_nucleofilaments.PNG: Chris Woodcockderivevative Work: Gouttegd [CC BY-SA 3.0 (https: // creativeCommons.Org/lesen/by-sa/3.0)]

Struktur kromatin berkait rapat dengan kawalan ekspresi gen. Terdapat dua jenis utama: euchromatin dan heterochromatin.

Eucromatin dicirikan dengan mempunyai tahap pemadatan yang rendah, yang diterjemahkan ke dalam tahap transkripsi yang tinggi. Sebaliknya, heterochromatin secara transkripsi tidak aktif, disebabkan oleh tahap pemadatan yang begitu tinggi sehingga ia membentangkan.

Secara struktural terdapat tanda epigenetik tertentu dari histones kedua -dua jenis kromatin. Walaupun euchromatin dikaitkan dengan asetilasi, heterochromatin dikaitkan dengan penurunan kumpulan kimia.

Terdapat beberapa kawasan heterochromatin dengan fungsi struktur, seperti telomer dan centromeres.

[TOC]

Perspektif bersejarah

Kajian bahan genetik dan organisasi strukturnya bermula pada tahun 1831 ketika penyelidik Robert Brown menerangkan nukleus. Salah satu soalan segera untuk penemuan ini adalah untuk menyiasat sifat biologi dan kimia struktur itu.

Soalan -soalan ini mula dijelaskan antara tahun 1870 dan 1900, dengan eksperimen Friedrich Miescher, yang memperkenalkan perkataan nuklein. Walau bagaimanapun, Walther Flemming mengubah istilah dan kegunaan Chromatin Untuk merujuk kepada bahan nuklear.

Dari masa ke masa anda mula mempunyai pengetahuan yang lebih mendalam tentang bahan genetik dan sifatnya. Tidak sampai tahun 1908 apabila penyelidik dari Itali Pasquale Baccarini menyatakan bahawa kromatin tidak homogen dan berjaya menggambarkan badan kecil di dalam nukleus.

Jenis kromatin - euchromatin dan heterochromatin - pada mulanya dicadangkan oleh Emil Heitz pada tahun 1928. Untuk menetapkan klasifikasi ini, Heitz berdasarkan penggunaan pewarnaan.

Pada tahun 1974 ahli biologi Roger Kornberg mencadangkan model untuk organisasi bahan genetik dalam struktur yang dikenali sebagai nukleosom, hipotesis secara empirik disahkan oleh eksperimen Markus Noll.

Apa itu Chromatin?

Komponen kromatin: DNA dan protein

Chromatin adalah nukleoprotein yang dibentuk oleh kesatuan bahan genetik - DNA - dengan set heterogen protein. Persatuan ini sangat dinamik dan memperoleh konformasi tiga -dimensi kompleks yang membolehkannya menjalankan fungsi pengawalseliaan dan strukturnya.

Boleh melayani anda: Profase

Salah satu protein kromatin yang paling penting ialah histones, yang hampir sama dengan bahagian DNA.

Histonas adalah protein asas, yang sangat dipelihara sepanjang sejarah evolusi makhluk organik - iaitu, histon kita tidak banyak berbeza berbanding dengan mamalia lain, bahkan satu lagi filogenetik haiwan yang lebih jauh.

Beban histon adalah positif, sehingga mereka dapat berinteraksi melalui daya elektrostatik dengan beban negatif rangka fosfat yang ada dalam DNA. Terdapat lima jenis histones, iaitu: H1, H2A, H2B, H3, dan H4.

Terdapat juga satu siri protein yang berbeza daripada histones yang mengambil bahagian dalam pemadatan DNA.

Pemadatan DNA: nukleosom

Perpaduan asas kromatin adalah nukleosom - struktur berulang yang terbentuk dari DNA dan histones, penyesuaian yang kita dapati di seluruh bahan genetik.

Kipas DNA berganda dilancarkan di lapan kompleks histon yang dikenali sebagai Histonas Octa. Molekul dilancarkan kira -kira dua pusingan, diikuti oleh rantau pendek (antara 20 dan 60 pasang asas) yang memisahkan nukleosom antara satu sama lain.

Untuk memahami organisasi ini, kita mesti mengambil kira bahawa molekul DNA sangat panjang (kira -kira 2 meter) dan mesti didaftarkan secara teratur untuk menyelesaikannya dalam nukleus (diameternya adalah 3 hingga 10 μm). Di samping itu, ia mesti disediakan untuk replikasi dan transkripsi.

Objektif ini dicapai dengan tahap pemadatan DNA yang berbeza, yang pertama dari mereka nukleosom yang disebutkan di atas. Ini menyerupai akaun kalung mutiara. Kira -kira 150 pasangan asas DNA dilancarkan di rumah "akaun".

Dalam bakteria tidak ada cerita yang benar. Sebaliknya, terdapat satu siri protein yang mengingatkan histones dan dianggap bahawa mereka menyumbang kepada pembungkusan DNA bakteria.

Organisasi yang lebih tinggi

Organisasi kromatin tidak terhad pada tahap nukleosom. Persatuan protein dan DNA ini dikelompokkan ke dalam struktur tebal kira -kira 30 nm - kerana ketebalan ini, ia dipanggil tahap "30 nm serat".

Chromatin yang dianjurkan dalam ketebalan 30 nm dianjurkan pula dalam bentuk gelung yang meluas dalam jenis perancah protein (bukan histones).

Inilah model yang kini dikendalikan, walaupun kewujudan mekanisme pemadatan yang lebih kompleks dapat dijangkakan. Organisasi akhir terdiri daripada kromosom.

Ia boleh melayani anda: silia: ciri, struktur, fungsi dan contoh

Kesalahan dalam organisasi kromatin

Pemadatan dan organisasi bahan genetik adalah penting untuk pelbagai fungsi biologi. Keadaan perubatan yang berbeza telah dikaitkan dengan kesilapan dalam struktur kromatin, termasuk alpha talasia yang dikaitkan dengan kromosom X, sindrom Rubinstein-Taybi, sindrom keranda keranda, sindrom rett, antara lain.

Jenis kromatin

Terdapat dua jenis kromatin dalam sel, yang diturunkan oleh penggunaan pewarnaan: euchromatin ("benar" chromatin) dan heterochromatin. Dalam kes pertama, pewarnaan diperhatikan dengan lemah, sementara di kedua pewarnaan itu sengit.

Organisasi struktur DNA ini unik untuk organisma eukariotik dan penting untuk tingkah laku kromosom dan peraturan ekspresi gen.

Jika kita menilai perkadaran kedua -dua jenis kromatin dalam sel yang berada di antara muka kita dapati bahawa kira -kira 90% kromatin adalah euchromatin dan baki 10% sepadan dengan heterochromatin. Seterusnya kita akan menerangkan setiap jenis secara terperinci:

Yo. Heterochromatin

Ciri -ciri

Perbezaan utama antara kedua -dua jenis kromatin berkaitan dengan tahap pemadatan atau "pembungkusan" molekul semasa peringkat tertentu dalam bahagian sel.

Walaupun di antara muka bahan genetik nampaknya tersebar secara rawak, ia tidak dengan cara ini.

Terdapat organisasi yang penting pada peringkat ini, di mana anda dapat melihat partisi pembezaan bahan kromosom di dalam nukleus.

DNA kromosom tidak saling berkaitan dengan helai DNA kromosom lain dan sisa adalah kawasan khusus yang dipanggil wilayah kromosom. Organisasi ini nampaknya menyumbang kepada ekspresi gen.

Heterochromatin sangat pekat, tidak dapat diakses oleh jentera transkripsi - jadi mereka tidak disalin. Di samping itu, ia adalah miskin dari segi jumlah gen yang dibentangkannya.

Jenis heterochromatin

Kawasan heterochromatin tertentu berterusan sepanjang keturunan sel - iaitu, selalu Ia akan berkelakuan seperti heterochromatin. Jenis heterochromatin ini dikenali sebagai konstitutif. Contohnya adalah kawasan pekat kromosom yang dipanggil centromeres dan telomeres.

Sebaliknya, terdapat bahagian heterochromatin yang mungkin mengubah tahap pemadatan sebagai tindak balas kepada perubahan corak pembangunan atau pembolehubah persekitaran.

Terima kasih kepada kajian baru, visi ini sedang dirumuskan dan kini terdapat bukti bahawa heterochromatin konstitutif juga dinamik dan mampu bertindak balas terhadap rangsangan.

Struktur

Salah satu faktor yang menentukan struktur kromatin adalah pengubahsuaian kimia histones. Dalam kes kromatin yang tidak aktif secara transkripsi, mereka mempamerkan histon hipoaket.

Boleh melayani anda: peroksidase: struktur, fungsi dan jenis

Pengurangan kuantiti kumpulan asetil dikaitkan dengan kesunyian gen, kerana beban positif lisin tidak akan mascA, yang membolehkan interaksi elektrostatik yang kuat antara DNA dan histones.

Satu lagi jenama epigenetik adalah metilasi. Walau bagaimanapun, kerana penambahan kumpulan metil tidak mengubah beban protein, akibatnya (mengaktifkan atau menyahaktifkan gen) tidak begitu jelas dan akan bergantung kepada rantau histon di mana jenama berada.

Secara empirisnya didapati bahawa metilasi H3K4me3 dan H3K36me3 dikaitkan dengan pengaktifan gen dan H3K9me3 dan H3K27me3.

Fungsi

Dalam contoh heterochromatin konstitutif kita menyebut centromere. Rantau kromosom ini mempunyai peranan struktur dan menyumbang kepada pergerakan kromosom semasa peristiwa pembahagian sel mitosis dan meiotik.

Ii. Euchromatin

Ciri -ciri

Bertentangan dengan heterochromatin, euchromatin adalah molekul kurang padat, jadi jentera transkripsi mempunyai akses mudah (khususnya kepada polimerase RNA enzim) dan boleh dinyatakan dengan jalur genetik yang aktif.

Struktur

Struktur nukleosom kromatin aktif dari sudut pandangan transkripsi dicirikan oleh histones asetilasi. Kehadiran lisin monometil juga dikaitkan dengan pengaktifan gen.

Penambahan kumpulan asetil ke sisa lisin ini dari histones meneutralkan beban positif asid amino tersebut. Akibat segera perubahan ini adalah pengurangan interaksi elektrostatik antara histon dan DNA, menghasilkan kromatin yang lebih longgar.

Pengubahsuaian struktur ini membolehkan interaksi bahan genetik dengan jentera transkrip, yang dicirikan dengan sangat besar.

Fungsi

Eucromatin merangkumi semua gen yang aktif dan berjaya dicapai dengan jentera enzimatik yang berkaitan dengan transkripsi. Oleh itu, fungsi -fungsi ini selebar fungsi gen yang terlibat.

Rujukan

1. Grewal, s. Yo., & Moazed, D. (2003). Kawalan heterochromatin dan epigenetik ekspresi gen. Sains, 301(5634), 798-802.
2. Jost, k. L., Bertulat, b., & Cardoso, m. C. (2012). Kedudukan heterochromatin dan gen: di dalam, di luar, mana -mana pihak?. Kromosom, 121(6), 555-563.
3. Lewin, b. (2008). IX Gen. Jones dan Bartlett Publishers.
4. Tollefsbol, t. Sama ada. (2011). Buku Panduan Epigenetik. Akhbar Akademik.
5. Wang, J., Jia, s. T., & Jia, s. (2016). Wawasan baru mengenai peraturan heterochromatin. Trend dalam Genetik: Tig, 32(5), 284-294.
6. Zhang, ms., Torres, k., Liu, x., Liu, c. G., & Pollock, r. Dan. (2016). Gambaran keseluruhan protein yang mengawal selia kromatin dalam sel. Sains Protein & Peptida Semasa, 17(5), 401-410.