Хроматин

Хроматин је материјал од кога су састављени хромозоми. То је комплекс ДНК и околних протеина који могу компримовати генетски материјал. Поремећаји у структури хроматина могу довести до озбиљних болести.

Шта је хроматин?

Хроматин је мешавина ДНК, хистона и других протеина везаних за ДНК. Из тога се ствара ДНК-протеински комплекс, чији су главни састојци ДНК и хистони. Назив хроматин резултат је уклањања боје овог комплекса основним нуклеарним бојама. Сви еукариоти садрже хроматин.

Код прокариота су молекули ДНК углавном слободни и формирају прстенасту структуру. У вишим еукариотским бићима хроматин је основа хромозома. ДНК-протеински комплекс се може толико компримовати да се на малом простору у ћелијском језгру може похранити много генетских информација. Хистони су веома стари молекули протеина чији су генетски састав и структура остали готово непромењени од еукариотских једноћелијских организама до људи.

Анатомија и структура

Као што је већ поменуто, хроматин се састоји од ДНК, хистона и других протеина. Као део овог комплекса, молекул ДНК је омотан око хистонског пакета сачињеног од осам хистона. Хистони су протеини који се састоје од многих основних аминокиселина.

Амино групе стварају позитивно наелектрисање, док молекули ДНК имају негативан спољни набој. Ово је основни захтев за формирање чврстог комплекса из ДНК и хистона. Такозвани хистонски октамер (8 хистона) омотан је око 1,65 пута помоћу двоструког ланца ДНК. Да одговара ланцу од 146 парова база. Као резултат, ДНК се може смањити од 10.000 до 50.000 пута. Ово је неопходно како би се уклопило у ћелијско језгро. Јединица омотаног хистонског октамера такође је позната и као нуклеосом. Поједини нуклеозоми су заузврат повезани међусобно преко линкерних хистона. На овај начин се формира ланац нуклеосома који као 30 нм влакно представљају вишу организациону јединицу ДНК.

Чак и у тијесном паковању, до ДНК се и даље може доћи регулаторним молекулама протеина, који омогућавају читање генетских информација и преношење на протеине. Међутим, још увек треба направити разлику између еухроматина и хетерохроматина. Са Еухроматином, ДНК је активан. Скоро сви активни гени који кодирају и експримирају протеине налазе се овде. Нема структурних разлика у области еухроматина, без обзира на стање кондензације одговарајућег хромозома. Хетерохроматин садржи неактивне или мање активне комплексе ДНА-протеина.

Одговорна је за структурна својства укупног хроматина. Хетерохроматин се, с друге стране, може поделити у два облика. Дакле, постоји конститутивни и факултативни хетерохроматин. Конститутивни хетерохроматин се никада не изражава. Има само структурне функције. Опционални хетерохроматин се понекад може изразити. У различитим фазама митозе и мејозе настају различити нивои паковања хроматина. Такозвани интерфазни хроматин показује веома снажно лабављење у поређењу са метафазним хроматином, пошто је већина протеина експримирана у овом стању.

Функција и задаци

Функција хроматина је да прими генетске информације у веома малом простору ћелијског језгра. Ово је могуће само формирањем веома чврсто упакованог комплекса ДНК-протеина. Међутим, неопходно је да постоје различити нивои кондензације. Иако је комплекс веома чврсто упакован у мирној и неактивној фази, он мора бити опуштенији у активнијим фазама. Али чак је и ово место још увек јако.

Да би се активирала синтеза протеина, мора се прекинути јака веза између одговарајућих сегмената ДНК и замотаног хистона. Везани хистони блокирају ДНК у експресији протеина. Различита стања везивања такође могу да генеришу различите активности гена. Ћелије се разликују током епигенетских процеса. Генетске информације ДНК су исте у различитим телесним ћелијама, али активности које учествују у експресији гена су различите, тако да различите врсте ћелија такође обављају различите задатке.

Болести

Грешке у структури хроматина могу довести до озбиљних болести. Ове грешке могу резултирати променама активности гена, које нарушавају хармонију у интеракцији ћелија тела. То су често веома ретке болести са врло сличним симптомима.

Погођени људи пате од физичких малформација и менталних оштећења. Механизми који узрокују ове симптоме су још увек премало познати. Међутим, истраживање ових односа је неопходно како би се те болести могле лечити на најбољи могући начин. Две типичне болести које се заснивају на хроматинским поремећајима су Цоффин-Сирисов синдром и синдром Ницолаидес-Бараитсер. Обе болести су генетске природе. Код Цоффин-Сирис синдрома долази до урођене хипоплазије костију прста и ножних прстију, кратког раста и менталне ретардације. Постоје различите мутације које покрећу ову болест, које су одговорне за одређене подјединице ДНК-протеинског комплекса.

Постоје и аутосомно рецесивни и аутосомно доминантни обрасци наслеђивања. Лечење је симптоматско и зависи од специфичних симптома болести. Синдром Ницолаидес-Бараитсер такође има сличне симптоме. Поред кратког раста и малформације прстију, овде се јављају и озбиљне менталне ретардације и нападаји. Насљеђивање је аутосомно доминантно. Стање је веома ретко, погађа једног од милион људи. Још једно ретко наследно стање повезано са поремећајем хроматина је Цорнелиа де Ланге синдром. Овај синдром такође показује многе физичке малформације и поремећаје у менталном развоју.