Chromatintypen, Eigenschaften, Struktur, Funktionen

Der Chromatin Es ist der Komplex, der von DNA und Proteinen gebildet wird, einzigartig in eukaryotischen Organismen. In Bezug auf den Verhältnis enthält es fast doppeltes Protein als genetisches Material. Die wichtigsten Proteine ​​dieses Komplexes sind Histone - kleine Proteine ​​mit positiver Belastung, die durch elektrostatische Wechselwirkungen an DNA binden. Darüber hinaus hat Chromatin mehr als tausend Proteine ​​von Histonen unterscheidet.

Die grundlegende Einheit von Chromatin ist Nukleosom, das aus der Vereinigung von Histonen und DNA besteht. Diese Ordination erinnert die Konten einer Halskette. Nachdem wir alle höheren Organisationsniveaus durchlaufen haben, werden wir die Chromosomen erreichen.

Quelle: Chromatin_Nucleofilamente.PNG: Chris Woodcockderivevative Arbeit: Gouttegd [CC BY-SA 3.0 (https: // creativecommons.Org/lizenzen/by-sa/3.0)]]

Die Struktur von Chromatin ist eng mit der Kontrolle der Genexpression verwandt. Es gibt zwei Haupttypen: Euchromatin und Heterochromatin.

Eucromatin ist durch einen geringen Verdichtungsgrad gekennzeichnet, was zu hohen Transkriptionsniveaus führt. Im Gegensatz dazu ist Heterochromatin aufgrund des so hohen Verdichtungsgrades transkriptionell inaktiv.

Strukturell gibt es bestimmte epigenetische Markierungen der Histone beider Arten von Chromatinen. Während Euchromatin mit Acetylierung assoziiert ist, ist Heterochromatin mit einer Abnahme der chemischen Gruppen verbunden.

Es gibt einige Heterochromatinregionen mit strukturellen Funktionen wie Telomeren und Zentromeren.

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Historische Perspektive

Die Untersuchung des genetischen Materials und seiner strukturellen Organisation beginnt 1831, als der Forscher Robert Brown den Kern beschreibt. Eine der unmittelbaren Fragen zu dieser Entdeckung war die Untersuchung der biologischen und chemischen Natur dieser Struktur.

Diese Fragen wurden zwischen 1870 und 1900 mit den Experimenten von Friedrich Miescher aufgeklärt, der das Wort nucein einführt. Walther Flemming verändert jedoch den Begriff und verwendet Chromatin Sich auf die nukleare Substanz beziehen.

Im Laufe der Zeit beginnen Sie ein tieferes Wissen über genetisches Material und seine Eigenschaften. Erst 1908 merkt der Forscher aus Italien Pasquale Baccarini an, dass Chromatin nicht homogen ist und es schafft, kleine Körper im Kern zu visualisieren.

Die Arten von Chromatinen - Euchromatin und Heterochromatin - wurden 1928 ursprünglich von Emil Heitz vorgeschlagen. Um diese Klassifizierung festzustellen, basierte Heitz auf der Verwendung von Färbung.

1974 schlug der Biologe Roger Kornberg ein Modell für die Organisation von genetischem Material in Strukturen vor.

Was ist Chromatin?

Chromatinkomponenten: DNA und Proteine

Chromatin ist ein Nucleoprotein, das durch die Vereinigung von genetischem Material - DNA - mit einem heterogenen Proteinsatz gebildet wird. Diese Assoziation ist sehr dynamisch und erwirbt eine komplexe dreidimensionale Konformation, die es ihm ermöglicht, seine regulatorischen und strukturellen Funktionen auszuführen.

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Eines der wichtigsten Chromatinproteine ​​sind Histone, die fast in gleichem Verhältnis wie DNA sind.

Histonas sind grundlegende Proteine, die in der gesamten Evolutionsgeschichte organischer Wesen bemerkenswert erhalten sind - das heißt, unsere Histone variieren nicht viel im Vergleich zu denen anderer Säugetiere, auch wenn noch ein weiterer ferner tierischer phylogenetisch weiterer tierischer tierischer Tiere.

Die Histonlast ist positiv, sodass sie durch elektrostatische Kräfte mit der negativen Belastung des in der DNA vorhandenen Phosphatskeletts interagieren können. Es gibt fünf Arten von Histonen, nämlich: H1, H2A, H2B, H3 und H4.

Es gibt auch eine Reihe von Proteinen anderer Natur als Histone, die an der DNA -Verdichtung beteiligt sind.

DNA -Verdichtung: Nukleosomen

Die Grundeinheit von Chromatin sind Nucleosomen - sich wiederholende Strukturen aus DNA und Histonen, Konformation, die wir im gesamten genetischen Material finden.

Der Doppel -DNA -Propeller ist in einem acht Histonkomplex, bekannt als bekannt Histonas Octa. Das Molekül wird in ungefähr zwei Runden gerollt, gefolgt von einem kurzen Bereich (zwischen 20 und 60 Basenpaaren), der Nucleosomen voneinander trennt.

Um diese Organisation zu verstehen, müssen wir berücksichtigen, dass das DNA -Molekül extrem lang ist (ca. 2 Meter) und in geordneter Weise aufgenommen werden müssen, um sich im Kern niederzulassen (dessen Durchmesser 3 bis 10 µm beträgt). Darüber hinaus muss es zur Replikation und Transkription verfügbar sein.

Dieses Ziel wird mit unterschiedlichen Verdichtungsniveaus von DNA erreicht, was die ersten der oben genannten Nukleosomen ist. Diese ähneln den Berichten einer Perlenkette. Ungefähr 150 DNA -Basenpaare werden zu Hause "Account" gerollt.

In Bakterien gibt es keine wahren Geschichten. Im Gegensatz dazu gibt es eine Reihe von Proteinen, die Histone erinnern, und es wird vermutet, dass sie zur bakteriellen DNA -Verpackung beitragen.

Höhere Organisation

Die Organisation von Chromatin ist auf der Ebene der Nukleosomen nicht eingeschränkt. Diese Protein- und DNA -Assoziation wird in einer dickeren Struktur von etwa 30 nm zusammengefasst. Aufgrund dieser Dicke wird es als „30 -nm -Faserspiegel“ bezeichnet.

Chromatin, organisiert in der Dicke von 30 nm, wird wiederum in Form von Schleifen organisiert, die sich in einer Art Protein -Natur -Gerüst erstrecken (nicht Histone).

Dies ist das Modell, das derzeit behandelt wird, obwohl die Existenz komplexerer Verdichtungsmechanismen erwartet werden kann. Die endgültige Organisation besteht aus dem Chromosom.

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Fehler in der Chromatinorganisation

Die Verdichtung und Organisation des genetischen Materials ist für mehrere biologische Funktionen von entscheidender Bedeutung. Verschiedene Erkrankungen wurden mit Fehlern in der Struktur von Chromatin in Verbindung gebracht, einschließlich der Alpha-Talasie, die mit X-Chromosom, Rubinstein-Taybi-Syndrom, Syndin-Lowry-Syndrom, Rett-Syndrom, in Verbindung gebracht wurde.

Arten von Chromatin

Es gibt zwei Arten von Chromatin in der Zelle, die durch die Anwendung der Färbung aufgedeckt werden: Euchromatin ("True" Chromatin) und Heterochromatin. Im ersten Fall wird die Färbung schwach beobachtet, während die Färbung im zweiten ist intensiv ist.

Diese strukturelle Organisation von DNA ist einzigartig für eukaryotische Organismen und entscheidend für das Verhalten von Chromosomen und die Regulation der Genexpression.

Wenn wir die Anteile beider Arten von Chromatinen in einer Zelle in der Grenzfläche bewerten. Als nächstes beschreiben wir jeden Typ im Detail:

Yo. Heterochromatin

Eigenschaften

Der Hauptunterschied zwischen beiden Arten von Chromatin hängt mit dem Verdichtungsgrad oder "Verpacken" des Moleküls in bestimmten Stadien in der Zellteilung zusammen.

Obwohl in der Grenzfläche das genetische Material zufällig verteilt zu sein scheint, ist es nicht auf diese Weise.

In diesem Stadium gibt es eine bedeutende Organisation, in der Sie eine unterschiedliche Partition von Chromosomenmaterial im Kern sehen können.

Die Chromosomen -DNA ist nicht mit dem DNA -Strang anderer Chromosomen und Überreste spezifische Regionen, die als chromosomale Gebiete bezeichnet werden. Diese Organisation scheint zur Genexpression beizutragen.

Heterochromatin ist stark kondensiert und ist für Transkriptionsmaschinen wenig zugänglich - so sind sie nicht transkribiert. Darüber hinaus ist es in Bezug auf die Anzahl der Gene, die es präsentiert.

Arten von Heterochromatin

Bestimmte Heterochromatinregionen sind in den Zelllinien beständig - dh, stets Es wird sich wie Heterochromatin verhalten. Diese Art von Heterochromatin ist als konstitutiv bekannt. Ein Beispiel hierfür sind die kondensierten Regionen der Chromosomen, die als Zentromere und Telomere bezeichnet werden.

Im Gegensatz dazu gibt es Heterochromatin -Teile, die den Verdichtungsniveau als Reaktion auf Änderungen der Entwicklungsmuster oder Umgebungsvariablen variieren können.

Dank der neuen Studien wird diese Vision neu formuliert und jetzt gibt es Hinweise darauf, dass konstitutives Heterochromatin auch dynamisch und in der Lage ist, auf Stimuli zu reagieren.

Struktur

Einer der Faktoren, die die Struktur von Chromatin bestimmen, sind die chemischen Modifikationen von Histonen. Im Fall von Chromatin, das transkriptionell inaktiv ist, zeigen sie hypoacetisierte Histone.

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Die Abnahme der Menge der Acetylgruppen ist mit der Stille von Genen verbunden, da die positive Belastung der Flisins keine Masca wird, was eine starke elektrostatische Wechselwirkung zwischen DNA und Histonen ermöglicht.

Eine andere epigenetische Marke ist die Methylierung. Da die Zugabe einer Methylgruppe die Last des Proteins nicht modifiziert, ist ihre Folge (aktivieren oder deaktiviert Gene) nicht so offensichtlich und hängt von der Region der Histon ab, in der sich die Marke befindet.

Empirisch wurde festgestellt.

Funktionen

Im Beispiel eines konstitutiven Heterochromatins erwähnen wir das Zentromer. Diese chromosomale Region spielt eine strukturelle Rolle und trägt zur Bewegung von Chromosomen sowohl bei mitotischen als auch bei meiotischen Zellteilereignissen bei.

Ii. Euchromatin

Eigenschaften

Im Gegensatz zu Heterochromatin ist Euchromatin ein weniger kompaktes Molekül.

Struktur

Die Struktur eines Nukleosoms eines aktiven Chromatins aus Sicht der Transkription ist durch acetylierte Histone gekennzeichnet. Das Vorhandensein von Monomethyl -Lippen ist auch mit der Genaktivierung verbunden.

Die Zugabe einer Acetylgruppe zu diesem Lysinabfall aus den Histonen neutralisiert die positive Belastung der genannten Aminosäure. Die unmittelbare Folge dieser Veränderung ist die Verringerung elektrostatischer Wechselwirkungen zwischen Histon und DNA, wodurch ein laxeres Chromatin erzeugt wird.

Diese strukturelle Modifikation ermöglicht die Wechselwirkungen des genetischen Materials mit der Transkriptionsmaschinerie, die durch besonders sperrige Sperrung gekennzeichnet ist.

Funktionen

Eucromatin umfasst alle aktiven Gene, die durch transkriptionsbezogene enzymatische Maschinen erreicht werden können. Daher sind die Funktionen so breit wie die Funktionen der beteiligten Gene.

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