Hromatin

S Wikipedije, slobodne enciklopedije
Idi na: navigaciju, pretragu
Glavne structure u kompaktnosti DNK: nukleosom (10 nm), kao "perle" na niti (hromonemi), hromonema (30 nm) i metafazni hromosom.

Definicija[uredi | uredi izvor]

Hromatin je ćelijski kompleks makromolekula koji sadrži DNK, protein i RNK. Osobito je prijemčiv za specifične boje nukleinskih kiselina.

Primarne funkcije hromatina su:

  • (1) upakivanje molekula DNK u manje zapremine da se adekvatno uklopi u jedro
  • (2) ojačavanje DNK makromolekula kako bi se omogućila mitoza,
  • (3) sprečavanje oštećenja DNK, i
  • (4) kontrola ekspresije gena i DNK replikacije.

Proteinske komponente su mu primarno histoni s kompaktnom DNK. Hromatin se nalazi samo u eukariotskih ćelijama, (ćelije s definiranim jedrima). Prokariotske ćelije imaju drugačiju organizaciju njihove DNK (u prokariotskim hromosomima ekvivalent je genofora) a locirana je u nukleoidnom regionu.

Struktura hromatina ovisi o nekoliko faktora. U ukupnoj strukturi ovisi o fazi ćelijskog ciklusa. U interfazi, hromatina je strukturno labav da omogući pristup RNK i DNK polimeraze za prepisivanje genetičke šifre i replikaciju DNK. Lokalna struktura hromatina tokom interfaze zavisi od gena na DNK: kodirajući geni koji se aktivno transkribiraju se pakuju labavije i nalaze se u vezi sa RNK polimerazama (zvanim euhromatin) dok se DNK koja kodira neaktivne ("isključene") gene nalaze u vezi sa strukturnim proteinima i čvršće su pakirani (heterohromatin).

Epigenetička hemijska modifikacija strukturnih proteina u hromatina također mijenjaju lokalne strukture hromatina, a posebno hemijske modifikacije histonskih proteinskih metilacija i acetilacija. Kada se ćelija priprema za podjelu, odnosno ulazi u mitozu ili ]mejozu, hromatinski paketi su čvršći, kako bi se olakšalo razdvajanjer hromosoma] tokom anafaze. U ovoj fazi ćelijskog ciklusa to čini pojedine hromosome u mnogim ćelijama vidljivijim pod optičkim mikroskopom.

Općenito, postoje tri razine organizacije hromatina:

  1. DNK se obavija oko histonskih proteina formirajući nukleosome, kao perle na niti, tj. euhromatinsku strukturu.
  2. Multipli histoni se uvijaju u 30-nanometarska (30 nm) vlakna koja se sastoje od nukleosomnih nizova u kompaktnom obliku (heterohromatin). In vitro je ustanovljeno da te niti nisu vidljive u dosadašnjim studijama sa X zračenjem ljudskih mitoznih hromosoma.
  3. Nadređenost pakovanja DNK vlakana od (30 nm) u metafazi hromosoma (tokom mitoze i mejoze).

Hromatin u interfazi[uredi | uredi izvor]

Struktura hromatina tokom interfaze je optimizirana, kako bi se omogućila jednostavanna transkripcija i faktora popravka DNK, dok se jedru DNK zbija. Struktura varira u zavisnosti od potreba pristupa do DNK. Geni koji zahtijevaju redovne pristupe RNK polimeraze zahtijevaju promjenu euhromatinske structure.

Strukture A–, B– i Z–DNK.
Alternacije struturnih formi

Dinamika i hijerarhija strukture hromatina[uredi | uredi izvor]

Tokom ćelijskog ciklusa, hromatin prolazi kroz različite strukturne promjene. Histonski proteini su osnovna pakovanja i aranžeri hromatina, a mogu se mijenjati u raznim post-translacijskim modifikacijama. Posljedice histonske acetilacije se ogledaju u slabljenju i povećanju dostupnosti hromatina za replikaciju i transkripciju. Trimetilacija histona izaziva zbijanje hromatina i smanjuje dostupnost. Novija istraživanja su dokazala bivalentnu strukturu hromatina:

  • metilizirani lizinski ostaci na lokaciji 4 i 27 histona 3. Smatra se da to može biti uključeni u razvoju;
  • u embrionalnim ćelijama ima više metilacija lizina 27 u odnosu na diferencirane, dok metilacija lizin 4 pozitivno regulira transkripciju ukljičivanjem nukleosomnih remodelirajućih enzima i histonskih acetilza.[1]

Polikomb-grupe proteina imaju ulogu u regulaciji gena, modulacijom hromatinske strukture.[2]

Struktura DNK u hromatinu[uredi | uredi izvor]

U prirodi, DNK može formirati tri strukture, A–, B– i Z–DNK. A– i B–DNK su vrlo slične, formirajući desne helikse, dok je Z–DNK ima obrnuto usmjerenu spiralu (na lijevo), sa cik-cak fosfatima u kičmi. Za Z–DNK se misli da igra određenu ulogu u strukturiranju hromatina i transkripciji zbog sposobnosti spajanja između B– i Z–DNK.

Na priključku B– i Z–DNK, jedan par baza je pomjeren iz normalnog vezivanja. Ovi igmaju dvostruku ulogu sajta prepoznavanja mnogih proteina i kao “perač” za torzijske stresove iz RNK polimeraze ili nukleosomne DNK.

Dobitnici Nobelove nagrade za naučni doprinos u istraživanju hromatina[uredi | uredi izvor]

Godina Dobitnici Obrazloženje
1910. Albrecht Kossel (University of Heidelberg) Za fiziologiju i medicinu, otkriće pet nuklearnih baza: adenin, citozin, guanin, timin i uracil.
1933. Thomas Hunt Morgan (California Institute of Technology) Za fiziologiju i medicinu, otkrića uloge gena u hromosomskom nasljeđivanjiu, bazirana na istraživanju bjelookih mutacija kod Drosophila.[3]
1962. Francis Crick, James D. Watson i Maurice Wilkins (MRC Laboratory of Molecular Biology, Harvard University and London University) Za fiziologiju ili medicinu, otkriće dvostrukog heliksa u strukturi DNK i njegovog značaja za transfer informacije u živom materijalu.
1982. Aaron Klug (MRC Laboratory of Molecular Biology) Za hemiju, za razvoj kristalografske elektronske mikroskopije i strukturnog obrazloženja biološki važnih nukleinsko-proteinskih kompleksa.
1993. Richard J. Roberts i Phillip A. Sharp Za fiziologiju, nezavisna otkrića podjele gena, u kojoj DNK sekcije pod nazivom egzoni kodiraju proteine, sa prekidima zvanim introni, koji ih ne kodiraju.
2006. Roger Kornberg (Stanford University) Za hemiju, otkriće mehanizama transkripcije DNK u informacijsku RNK.

Reference[uredi | uredi izvor]

  1. ^ Bernstein B. E. et al. (April 2006). "A bivalent chromatin structure marks key developmental genes in embryonic stem cells". Cell 125 (2): 315–26. ISSN 0092-8674. PMID 16630819. doi:10.1016/j.cell.2006.02.041. 
  2. ^ http://www.horizonpress.com/rnareg ISBN 978-1-904455-25-7.
  3. ^ "Thomas Hunt Morgan and His Legacy". Nobelprize.org. 7 Sep 2012

Također pogledajte[uredi | uredi izvor]