Hromatīns ir materiāls, kas veido hromosomas. Tas pārstāv DNS un apkārtējo kompleksu proteīni kas var saspiest ģenētisko materiālu. Traucējumi hromatīns struktūra var vadīt līdz smagai slimībai.
Kas ir hromatīns?
Hromatīns ir DNS, histonu un citu maisījums proteīni saistīts ar DNS. Tas veido DNS-olbaltumvielu kompleksu, bet tā galvenie komponenti ir DNS un histoni. Hromatīna nosaukums izriet no šī kompleksa ar pamata kodolu krāsojamības krāsvielas. Visi eikarioti satur hromatīnu. Prokariotos DNS molekulas galvenokārt ir brīvi un veido gredzena struktūru. Augstākajos eikariotu organismos hromatīns ir pamats hromosomas. DNS-olbaltumvielu komplekss var saspiesties tādā mērā, ka nelielā telpā šūnas kodolā var uzglabāt lielu daudzumu ģenētiskās informācijas. Histoni ir ļoti sena olbaltumviela molekulas kuru ģenētiskais sastāvs un struktūra praktiski nav mainījusies, salīdzinot ar eikariotu vienšūņiem cilvēkiem.
Anatomija un struktūra
Hromatīns, kā minēts iepriekš, sastāv no DNS, histoniem un citiem proteīni. Šajā kompleksā DNS molekula ir iesaiņota ap astoņu histonu histonu paketi. Histoni ir olbaltumvielas, kas sastāv no daudziem pamata aminoskābes. Aminogrupas rada pozitīvu lādiņu, bet DNS molekulas no ārpuses ir negatīvs lādiņš. Šī ir pamatprasība, lai izveidotos ciets DNS un histonu komplekss. Šajā procesā tā saukto histona oktamēru (8 histonus) aptuveni divreiz vairāk kā 1.65 reizes aptin DNS dubultā virkne. Tas atbilst 146 bāzes pāru ķēdes garumam. Rezultātā DNS var samazināt 10,000 50,000 līdz 30 XNUMX reizes. Tas ir nepieciešams, lai tas iekļautos šūnas kodolā. Ietītā histona oktamēra vienību sauc arī par nukleosomu. Atsevišķās nukleosomas savukārt savieno viena ar otru ar linkeru histoniem. Tādējādi tiek veidota nukleosomu ķēde, kas kā XNUMX nm šķiedra pārstāv augstāku DNS organizatorisko vienību. Pat blīvā iepakojumā DNS joprojām var piekļūt ar regulējošām olbaltumvielu molekulām, kas ļauj lasīt un pārnest olbaltumvielās ģenētisko informāciju. Tomēr joprojām ir jānošķir euhromatīns un heterohromatīns. Euhromatīnā DNS ir aktīvs. Šeit atrodas gandrīz visi aktīvie gēni, kas var kodēt un izteikt olbaltumvielas. Euhromatīna zonā nav strukturālu atšķirību, neatkarīgi no tā, kurā kondensācijas stāvoklī atrodas attiecīgā hromosoma. Heterohromatīns satur neaktīvus vai zemas aktivitātes DNS-olbaltumvielu kompleksus. Tas ir atbildīgs par kopējā hromatīna strukturālo raksturu. Heterohromatīnu savukārt var iedalīt divās formās. Tādējādi pastāv konstitutīvs un fakultatīvs heterohromatīns. Konstitutīvais heterohromatīns nekad netiek izteikts. Tam ir tikai strukturālas funkcijas. Dažreiz var izteikt fakultatīvo heterohromatīnu. Dažādās mitozes fāzēs un meioze, tiek veidoti dažādi hromatīna iepakojuma līmeņi. Šajā procesā tā dēvētais starpfāzu hromatīns ir ļoti spēcīgs, salīdzinot ar metafāzes hromatīnu, jo lielākā daļa olbaltumvielu tiek izteikti šajā stāvoklī.
Funkcija un uzdevumi
Hromatīna funkcija ir uzņemt ģenētisko informāciju ļoti mazā kodola telpā. Tas ir iespējams tikai, veidojot ļoti cieši iepakotu DNS-olbaltumvielu kompleksu. Tomēr tas prasa dažādu kondensācijas posmu esamību. Kaut arī komplekss ir ļoti blīvi iesaiņots mierīgā un neaktīvā fāzē, aktīvākos posmos tas ir vairāk jāatbrīvo. Bet pat šeit iepakojums joprojām ir ļoti blīvs. Lai aktivizētu olbaltumvielu sintēzi, ir jāatbrīvo spēcīgā saistīšanās starp atbilstošajiem DNS segmentiem un ietīto histonu. Saistītie histoni bloķē DNS no olbaltumvielu ekspresijas. Tādējādi dažādi saistošie stāvokļi var izraisīt arī dažādas gēnu aktivitātes. Šajā procesā šūnu diferenciācija notiek kā daļa no epigenētiskajiem procesiem. Lai gan DNS ģenētiskā informācija dažādās ķermeņa šūnās ir vienāda, aktivitātes gēns izteiksme ir atšķirīga, tāpēc dažādi šūnu tipi veic arī dažādus uzdevumus.
Slimības
Hromatīna kannas struktūras defekti vadīt smagām slimībām. Šīs kļūdas var izraisīt aktivitātes maiņu gēns aktivitāte, kas izjauc harmoniju ķermeņa šūnu mijiedarbībā. Tās bieži ir ļoti retas slimības, kuru simptomi ir ļoti līdzīgi. Ietekmētie cilvēki cieš no fiziskām deformācijām un garīgiem traucējumiem. Mehānismi, kas izraisa šos simptomus, joprojām ir pārāk maz zināmi. Tomēr šo attiecību izpēte ir nepieciešama, lai šīs slimības varētu ārstēt pēc iespējas labāk. Divas tipiskas slimības, kuru pamatā ir hromatīna traucējumi, ir Zārka-Sirisa sindroms un Nikolaides-Baraizera sindroms. Abas slimības ir ģenētiski noteiktas. Zārka-Sirisa sindroma gadījumā iedzimta hipoplāzija pirksts un pirkstu kauli, īss augums un garīga atpalicība rodas. Par šīs slimības izraisīšanu ir dažādas mutācijas, kas ir atbildīgas par noteiktām DNS-olbaltumvielu kompleksa apakšvienībām. Pastāv gan autosomāli recesīvi, gan autosomāli dominējoši mantojumi. Ārstēšana ir simptomātiska un atkarīga no konkrētiem izteiktiem slimības simptomiem. Arī Nicolaides-Baraitser sindromam ir līdzīgi simptomi. Papildus īss augums un pirkstu malformācija, smaga garīga atpalicība un rodas arī krampji. Mantojums ir dominējošs autosomāli. Slimība ir ļoti reti sastopama katram cilvēkam no miljona. Vēl viens rets iedzimts traucējums, kas saistīts ar hromatīna traucējumiem, ir Cornelia de Lange sindroms. Šim sindromam ir arī daudzas fiziskas malformācijas un intelektuālās attīstības traucējumi.
