Хроматин - это вещество, используемое для создания хромосом. Если говорить более подробно, хроматин состоит из ДНК, РНК и различных белковых молекул. Он находится в ядре каждой клетки, из которой состоит человек. Это вещество представляет собой примерно два метра молекулы ДНК в сверхкомпактной форме. Со своей стороны, ядро клетки имеет приблизительную длину от 5 до 7 микрометров.
Что такое хроматин
Содержание
С точки зрения определения биологии хроматина, это относится к способу представления ДНК в ядре клетки. Он является основным веществом эукариотических хромосом и принадлежит к объединению ДНК, РНК и белков, которые находятся в межфазном ядре эукариотических клеток и составляют геном этих клеток, функция которых состоит в формировании хромосомы таким образом, чтобы она была интегрироваться в ядро клетки. Белки бывают двух типов: гистоновые и негистоновые.
История хроматина
Это вещество было открыто в 1880 году благодаря Вальтеру Флеммингу, ученому, давшему ему такое название, из-за его пристрастия к красителям. Однако истории Флемминга были обнаружены четыре года спустя исследователем Альбрехтом Косселем. Что касается достижений, которые были сделаны в определении структуры хроматина, было очень мало, только в 1970-х годах первые наблюдения хроматиновых волокон могли быть сделаны благодаря уже установленной электронной микроскопии, которая Это выявило существование нуклеосомы, последняя является базовой единицей хроматина, чья структура была более подробно детализирована с помощью рентгеновской кристаллографии в 1997 году.
Типы хроматина
Он подразделяется на два типа: эухроматин и гетерохроматин. Базовыми единицами, составляющими хроматин, являются нуклеосомы, состоящие из примерно 146 пар оснований в длину, которые, в свою очередь, связаны со специфическим комплексом из восьми нуклеосомных гистонов. Типы подробно описаны ниже:
Гетерохроматин
- Это наиболее компактное выражение этого вещества, оно не меняет уровень уплотнения на протяжении клеточного цикла.
- Он состоит из очень повторяющихся и неактивных последовательностей ДНК, которые не реплицируются и образуют центромеру хромосомы.
- Его функция заключается в защите целостности хромосом благодаря плотной и регулярной упаковке генов.
Его можно идентифицировать с помощью светового микроскопа по темному цвету из-за его плотности. Гетерохроматин делится на две группы:
Учредительный
Он кажется сильно конденсированным за счет повторяющихся последовательностей во всех типах клеток и не может быть транскрибирован, поскольку не содержит генетической информации. Они центромеры и теломеры всех хромосом, которые не экспрессируют свою ДНК.
По желанию
Он различается для разных типов клеток, он конденсируется только в определенных клетках или определенных периодах клеточного развития, таких как тельца Барра, которая образуется из-за того, что необязательный гетерохроматин имеет активные области, которые могут быть транскрибированы при определенных обстоятельствах и характеристиках. Он также включает спутниковую ДНК.
Эухроматин
- Эухроматин - это часть, которая остается в менее конденсированном состоянии, чем гетерохроматин, и распределяется по ядру во время клеточного цикла.
- Он представляет собой активную форму хроматина, в которой транскрибируется генетический материал. Его менее сжатое состояние и его способность динамически изменяться делают возможной транскрипцию.
- Не все из них транскрибируется, однако остальное обычно конвертируется в гетерохроматин для сжатия и защиты генетической информации.
- Его структура похожа на жемчужное ожерелье, где каждая жемчужина представляет собой нуклеосому, состоящую из восьми белков, называемых гистонами, вокруг которых находятся пары ДНК.
- В отличие от гетерохроматина, уплотнение в эухроматине достаточно низкое, чтобы обеспечить доступ к генетическому материалу.
- В лабораторных испытаниях это можно определить с помощью оптического микроскопа, поскольку его структура более разделена и он пропитан светлым цветом.
- В прокариотических клетках это единственная форма присутствующего хроматина, это может быть связано с тем, что структура гетерохроматина сформировалась годами позже.
Роль и значение хроматина
Его функция заключается в предоставлении генетической информации, необходимой клеточным органеллам для выполнения транскрипции и синтеза белка. Они также передают и сохраняют генетическую информацию, содержащуюся в ДНК, дублируя ДНК при воспроизводстве клеток.
Кроме того, это вещество присутствует и в животном мире. Например, в хроматине животных клеток половой хроматин образуется в виде конденсированной массы хроматина в интерфейсном ядре, который представляет собой инактивированную Х-хромосому, которая превышает номер один в ядре млекопитающих. Это также известно как тельце Барра.
Это играет фундаментальную регуляторную роль в экспрессии генов. Различные состояния уплотнения могут быть связаны (хотя и не однозначно) со степенью транскрипции, проявляемой генами, обнаруженными в этих областях. Хроматин является сильно репрессивным для транскрипции, поскольку ассоциация ДНК с разными белками усложняет процессинг различных РНК-полимераз. Следовательно, существует множество машин ремоделирования хроматина и модификации гистонов.
В настоящее время существует так называемый « гистоновый код ». Различные гистоны могут подвергаться посттрансляционным модификациям, таким как метилирование, ацетилирование, фосфорилирование, обычно вводимое по остаткам лизина или аргинина. Ацетилирование связано с активацией транскрипции, поскольку, когда лизин ацетилируется, общий положительный заряд гистона уменьшается, таким образом, он имеет более низкое сродство к ДНК (которая заряжена отрицательно).
Следовательно, ДНК менее связана, что обеспечивает доступ транскрипционной машине. Напротив, метилирование связано с репрессией транскрипции и более сильным связыванием ДНК-гистонов (хотя это не всегда верно). Например, у дрожжей S. pombe метилирование по остатку лизина 9 гистона 3 связано с репрессией транскрипции в гетерохроматине, тогда как метилирование по остатку лизина 4 способствует экспрессии гена.
Ферменты, которые выполняют функции модификаций гистонов, представляют собой гистоновые ацетилазы и деацетилазы, а также гистоновые метилазы и деметилазы, которые образуют разные семейства, члены которых ответственны за модификацию конкретного остатка в длинном хвосте гистонов.
Помимо модификаций гистонов, существуют также машины ремоделирования хроматина, такие как SAGA, которые отвечают за репозиционирование нуклеосом, либо смещая их, вращая, либо даже частично обезоруживая, удаляя некоторые из составляющих нуклеосому гистонов и затем возвращая их. В целом, машины ремоделирования хроматина важны для процесса транскрипции у эукариот, поскольку они обеспечивают доступ и процессивность полимераз.
Другой способ маркировки хроматина как «неактивного» может происходить на уровне метилирования ДНК в цитозинах, принадлежащих динуклеотидам CpG. В общем, метилирование ДНК и хроматина являются синергическими процессами, поскольку, например, когда ДНК метилирована, существуют ферменты метилирования гистонов, которые могут распознавать метилированные цитозины и метилированные гистоны. Точно так же ферменты метилирования ДНК могут распознавать метилированные гистоны и, следовательно, продолжать метилирование на уровне ДНК.
Хроматин FAQ
Каковы характеристики хроматина?
Он характеризуется тем, что содержит почти в два раза больше белков, чем генетический материал. Наиболее важными белками в этом комплексе являются гистоны, которые представляют собой небольшие положительно заряженные белки, которые связываются с ДНК посредством электростатических взаимодействий. Кроме того, хроматин содержит более тысячи различных гистоновых белков. Фундаментальной единицей хроматина является нуклеосома, состоящая из соединения гистонов и ДНК.Как устроен хроматин?
Он состоит из комбинации белков, называемых гистонами, которые представляют собой основные белки, образованные из аргинина и лизина, с ДНК и РНК, функция которых заключается в формировании хромосомы так, чтобы она была интегрирована в ядро клетки.Как устроен хроматин?
Ультраструктура хроматина основана на гистонах, образующих нуклеосомы (восемь гистоновых белков + одно волокно ДНК из 200 пар оснований). Каждая нуклеосома ассоциируется с различным типом гистона, H1, и образуется конденсированный хроматин.В чем разница между хроматином и хромосомой?
Что касается хроматина, это основная субстанция ядра клетки, а его химический состав - это просто нити ДНК с разной степенью конденсации.С другой стороны, хромосомы - это структуры внутри клетки, которые содержат генетическую информацию, и каждая хромосома состоит из молекулы ДНК, связанной с РНК и белками.
