kromatina

kromatina je materijal od kojeg su sastavljeni kromosomi. To je kompleks DNA i okolnih proteina koji mogu komprimirati genetski materijal. Poremećaji u strukturi kromatina mogu dovesti do ozbiljnih bolesti.

Što je kromatin?

Kromatin je mješavina DNK, histona i drugih proteina vezanih na DNK. Iz toga se stvara DNK-proteinski kompleks, čiji su glavni sastojci DNK i histoni. Naziv kromatin proizlazi iz promjene boje ovog kompleksa s osnovnim nuklearnim bojama. Svi eukarioti sadrže kromatin.

U prokariotima su molekule DNA uglavnom slobodne i tvore prstenastu strukturu. U višim eukariotskim bićima kromatin je osnova kromosoma. DNA-proteinski kompleks može se toliko komprimirati da se u malom prostoru u staničnoj jezgri može pohraniti puno genetskih informacija. Histoni su vrlo stare molekule proteina čiji su genetski sastav i struktura ostali gotovo nepromijenjeni od eukariotskih jednoćelijskih organizama do ljudi.

Anatomija i struktura

Kao što je već spomenuto, kromatin se sastoji od DNK, histona i drugih proteina. Kao dio ovog kompleksa, molekula DNA omotana je oko histonskog paketa sastavljenog od osam histona. Histoni su proteini koji se sastoje od mnogih osnovnih aminokiselina.

Amino grupe stvaraju pozitivan naboj, dok molekule DNK imaju negativan vanjski naboj. Ovo je osnovni zahtjev za stvaranje čvrstog kompleksa iz DNK i histona. Takozvani histonski oktamer (8 histona) omotan je oko 1,65 puta pomoću dvostrukog lanca DNA. Da odgovara lancu duljine od 146 parova baza. Kao rezultat, DNK se može smanjiti od 10 000 do 50 000 puta. To je potrebno tako da se uklapa u stanično jezgro. Jedinica omotanog histonskog oktamera poznata je i kao nukleosom. Pojedini nukleosomi zauzvrat su povezani međusobno putem veznih histona. Na taj se način stvara lanac nukleosoma koji kao 30 nm vlakno predstavljaju višu organizacijsku jedinicu DNK.

Čak i u tijesnom pakiranju, do DNK se i dalje može doći regulatornim molekulama proteina koje omogućuju čitanje genetskih informacija i prijenos bjelančevina. Međutim, još uvijek treba napraviti razliku između euhromatina i heterokromatina. S Euchromatinom je DNA aktivna. Gotovo svi aktivni geni koji kodiraju i eksprimiraju proteine ​​nalaze se ovdje. Nema strukturnih razlika u području euhromatina, bez obzira na stanje kondenzacije odgovarajućeg kromosoma. Heterokromatin sadrži neaktivne ili manje aktivne komplekse DNA-proteina.

Odgovorna je za strukturna svojstva ukupnog kromatina. Heterokromatin se, pak, može podijeliti u dva oblika. Dakle, postoji konstitutivni i fakultativni heterokromatin. Konstitutivni heterokromatin se nikada ne izražava. Ima samo strukturne funkcije. Izborni heterokromatin se ponekad može izraziti. U različitim fazama mitoze i mejoze pojavljuju se različite razine pakiranja kromatina. Takozvani interfazni kromatin pokazuje vrlo snažno labavljenje u usporedbi s metafaznim kromatinom, jer je većina proteina izražena u ovom stanju.

Funkcija i zadaci

Funkcija kromatina je prilagodba genetskih informacija u vrlo malom prostoru stanične jezgre. To je moguće samo formiranjem vrlo čvrsto zatvorenog kompleksa DNA-proteina. Međutim, potrebno je da postoje različite razine kondenzacije. Dok je kompleks vrlo čvrsto upakovan u mirnoj i neaktivnoj fazi, on mora biti opušteniji u aktivnijim fazama. Ali čak je i ovo mjesto još uvijek tijesno.

Da bi se aktivirala sinteza proteina, mora se prekinuti jaka veza između odgovarajućih segmenata DNK i zamotanog histona. Vezani histoni blokiraju DNK u ekspresiji proteina. Različita stanja vezivanja mogu također stvoriti različite aktivnosti gena. Stanice se razlikuju tijekom epigenetskih procesa. Genetske informacije DNA su iste u različitim tjelesnim stanicama, ali aktivnosti tijekom ekspresije gena su različite, tako da različite vrste stanica također preuzimaju različite zadatke.

bolesti

Pogreške u strukturi kromatina mogu dovesti do ozbiljnih bolesti. Ove pogreške mogu rezultirati promjenama u aktivnosti gena, koje narušavaju sklad u interakciji tjelesnih stanica. To su često vrlo rijetke bolesti s vrlo sličnim simptomima.

Pogođeni ljudi pate od tjelesnih malformacija i mentalnih oštećenja. Mehanizmi koji uzrokuju ove simptome su još uvijek premalo poznati. Ipak, istraživanje ovih odnosa potrebno je kako bi se te bolesti mogle liječiti što je moguće bolje. Dvije tipične bolesti koje se temelje na kromatinskim poremećajima su Coffin-Sirisov sindrom i sindrom Nicolaides-Baraitser. Obje bolesti su genetske. Kod Coffin-Siris sindroma javlja se prirođena hipoplazija kostiju prsta i nožnih prstiju, kratkog rasta i mentalne retardacije. Razne su mutacije koje pokreću ovu bolest, a koje su odgovorne za određene podjedinice DNA-proteinskog kompleksa.

Postoje i autosomno recesivni i autosomno dominantni obrasci nasljeđivanja. Liječenje je simptomatsko i ovisi o specifičnim simptomima bolesti. Nicolaides-Baraitser sindrom također ima slične simptome. Osim kratkog rasta i malformacije prstiju, ovdje se javljaju i ozbiljna mentalna zaostalost i napadaji. Nasljeđivanje je autosomno dominantno. Stanje je vrlo rijetko, a pogađa jednog od milijun ljudi. Još jedno rijetko nasljedno stanje povezano s poremećajem kromatina je Cornelia de Lange sindrom. Ovaj sindrom pokazuje i mnoge fizičke malformacije i poremećaje mentalnog razvoja.