Begreppet "kromosom" är inte så nytt inom vetenskapen som det kan tyckas vid första anblicken. För första gången föreslogs denna term för att beteckna den intranukleära strukturen hos en eukaryot cell för mer än 130 år sedan av morfologen W. Waldeyer. Inbäddad i namnet är den intracellulära strukturens förmåga att färga med grundläggande färgämnen.
Först av allt… Vad är kromatin?
Kromatin är ett nukleoproteinkomplex. Kromatin är nämligen en polymer som innehåller speciella kromosomala proteiner, nukleosomer och DNA. Proteiner kan utgöra upp till 65 % av en kromosoms massa. Kromatin är en dynamisk molekyl och kan anta ett stort antal konfigurationer.
Kromatinproteiner utgör en betydande del av dess massa och delas in i två grupper:
- Histonproteiner - innehåller basiska aminosyror i sin sammansättning (till exempel arginin och lysin). Arrangemanget av histoner är kaotiskt i form av block längs DNA-molekylens hela längd.
- Icke-histonproteiner (cirka 1/5 av det totala antalet histoner) - är nukleärt proteinen matris som bildar ett strukturellt nätverk i interfaskärnan. Det är hon som är grunden som bestämmer kärnans morfologi och metabolism.
För närvarande, inom cytogenetik, är kromatin uppdelat i två varianter: heterokromatin och eukromatin. Uppdelningen av kromatin i två arter skedde på grund av varje arts förmåga att färga med specifika färgämnen. Detta är en effektiv DNA-avbildningsteknik som används av cytologer.
Heterochromatin
Heterokromatin är en del av en kromosom som delvis kondenseras i mellanfasen. Funktionellt sett är heterokromatin utan värde, eftersom det inte är aktivt, specifikt i relation till transkription. Men dess förmåga att färga väl används ofta i histologiska studier.
Structure of heterochromatin
Heterokromatin har en enkel struktur (se figur).
Heterokromatin är packat i kulor som kallas nukleosomer. Nukleosomer bildar ännu tätare strukturer och "störjer" på så sätt med att läsa information från DNA. Heterochromatin bildas i processen för metylering av H3-histon vid lysin 9, och associeras därefter med protein 1 (HP1 - Heterochromatin Protein 1). Interagerar även med andra proteiner, inklusive H3K9-metyltransferaser. Ett så stort antal proteininteraktioner med varandra är ett villkor för att upprätthålla heterokromatin och dess distribution. Den primära strukturen hos DNA påverkar inte bildningen av heterokromatin.
Heterokromatin är inte bara separata delar, utan också hela kromosomer, som förblir i ett kondenserat tillstånd under hela cellcykeln. De är i S-fasen och är föremål för replikering. Forskare tror att heterokromatinregioner inte bär generna som kodar för proteinet, eller att antalet sådana gener är mycket litet. Istället för sådana gener består nukleotidsekvenserna för heterokromatin mestadels av enkla upprepningar.
Typer av heterokromatin
Heterokromatin är av två typer: fakultativt och strukturellt.
- Fakultativt heterokromatin är kromatin som bildas under bildandet av en helix av en av de två kromosomerna av samma art, det är inte alltid heterokromatiskt, men ibland. Den innehåller gener med ärftlig information. Den läses när den går in i det eukromatiska tillståndet. Det kondenserade tillståndet för fakultativt heterokromatin är ett tillfälligt fenomen. Detta är dess huvudsakliga skillnad från den strukturella. Ett exempel på fakultativt heterokromatin är kromatinkroppen, som bestämmer det kvinnliga könet. Eftersom en sådan struktur består av två homologa X-kromosomer av somatiska celler, kan en av dem bara bilda fakultativt heterokromatin.
- Strukturellt heterokromatin är en struktur som bildas av ett starkt lindat tillstånd. Det kvarstår under hela cykeln. Som nämnts ovan är det kondenserade tillståndet för strukturellt heterokromatin ett konstant fenomen, i motsats till ett valfritt. Strukturellt heterokromatin kallas ocksåkonstitutivt, det detekteras väl av C-färg. Det är beläget borta från kärnan och upptar de centromera regionerna, men är ibland lokaliserad i andra regioner av kromosomen. Ofta, under interfas, kan aggregering av olika sektioner av strukturellt heterokromatin inträffa, vilket resulterar i bildandet av kromocentra. I denna typ av heterokromatin finns det ingen transkriptionsegenskap, det vill säga det finns inga strukturella gener. Rollen för ett sådant segment av kromosomen är inte helt klarlagt förrän nu, så forskare tenderar att bara stödja funktionen.
Euchromatin
Eukromatin är delar av kromosomer som dekondenseras i interfas. Ett sådant lokus är en lös, men samtidigt en liten kompakt struktur.
Funktionella egenskaper hos euchromatin
Den här typen av kromatin fungerar och är funktionellt aktiv. Det har inte egenskapen att färga och bestäms inte av histologiska studier. I mitosfasen kondenserar nästan allt eukromatin och blir en integrerad del av kromosomen. Syntetiska funktioner under denna period utför kromosomerna inte. Därför kan cellkromosomer vara i två funktionella och strukturella tillstånd:
- Aktivt eller fungerande tillstånd. Vid denna tidpunkt är kromosomerna nästan helt eller helt dekondenserade. De är involverade i processen för transkription och reduplicering. Alla dessa processer sker direkt i cellkärnan.
- Inaktivt tillstånd av metabolisk dvala (icke-fungerande). I detta tillstånd, kromosomernakondenseras maxim alt och fungerar som en transport för överföring av genetiskt material till dotterceller. I detta tillstånd är det genetiska materialet också distribuerat.
I slutfasen av mitos inträffar despiralisering och svagt färgade strukturer i form av trådar som innehåller transkriberade gener bildas.
Strukturen av varje kromosom har sin egen, unika variant av kromatinets placering: eukromatin och heterokromatin. Denna egenskap hos cellerna gör det möjligt för cytogenetiker att identifiera individuella kromosomer.
