Kromatiin on materjal, millest koosneb kromosoomid. See esindab DNA ja ümbritseva kompleksi valgud mis suudab geneetilist materjali kokku suruda. Häired sisse kromatiin struktuur saab viima raske haiguseni.
Mis on kromatiin?
Kromatiin on DNA, histoonide ja muu segu valgud seotud DNA-ga. See moodustab DNA-valgu kompleksi, kuid selle põhikomponendid on DNA ja histoonid. Nimetus kromatiin tuleneb selle kompleksi värvilisusest põhituumaga värvained. Kõik eukarüoodid sisaldavad kromatiini. Prokarüootides DNA molekulid on peamiselt vabad ja moodustavad rõngasstruktuuri. Kõrgemates eukarüootsetes organismides on kromatiin aluseks kromosoomid. DNA-valgu kompleks suudab kokku suruda sellisel määral, et rakutuuma väikeses ruumis saab salvestada palju geneetilist teavet. Histoonid on väga iidsed valgud molekulid kelle geneetiline koostis ja struktuur on jäänud praktiliselt muutumatuks eukarüootsetest algloomadest inimesteni.
Anatoomia ja struktuur
Nagu varem mainitud, koosneb kromatiin DNA-st, histoonidest ja muust valgud. Selles kompleksis on DNA molekul ümbritsetud kaheksast histoonist koosneva histoonipaketi ümber. Histoonid on valgud, mis koosnevad paljudest aluselistest aminohapped. Aminorühmad genereerivad positiivse laengu, samas kui DNA molekulid on väljastpoolt negatiivne laeng. See on põhinõue tahke DNA ja histoonide kompleksi moodustamiseks. Selles protsessis mähitakse niinimetatud histoonoktamer (8 histooni) DNA topeltahelaga umbes 1.65 korda. See vastab 146 aluspaari keti pikkusele. Selle tulemusena saab DNA-d vähendada 10,000 50,000–30 XNUMX korda. See on vajalik, et see mahuks rakutuuma. Mähitud histoonoktameri ühikut nimetatakse ka nukleosoomiks. Üksikud nukleosoomid on omakorda omavahel ühendatud linker histoonide abil. Seega moodustub nukleosoomide ahel, mis XNUMX nm kiududena esindab DNA kõrgemat organisatsiooniüksust. Isegi tihedas pakendis on DNA-le juurdepääs reguleerivate valgumolekulide abil, mis võimaldavad geneetilist teavet lugeda ja valkudesse edastada. Euhromatiini ja heterokromatiini tuleb siiski eristada. Eukromatiinis on DNA aktiivne. Siin asuvad peaaegu kõik aktiivsed geenid, mis suudavad valke kodeerida ja ekspresseerida. Eukromatiini piirkonnas ei ole struktuurilisi erinevusi, olenemata sellest, millises kondenseerumisolekus vastav kromosoom asub. Heterokromatiin sisaldab passiivseid või madala aktiivsusega DNA-valgu komplekse. See vastutab kromatiini üldise struktuurilise olemuse eest. Heterokromatiini võib omakorda jagada kaheks vormiks. Seega on olemas konstitutiivne ja fakultatiivne heterokromatiin. Konstitutiivset heterokromatiini ei avaldata kunagi. Sellel on ainult struktuurifunktsioonid. Mõnikord võib ekspresseerida fakultatiivset heterokromatiini. Mitoosi erinevate faaside ajal ja meioosmoodustuvad erinevad kromatiini pakkimistasemed. Selles protsessis on nn faaside vaheline kromatiin väga tugev lõdvenemine võrreldes metafaasilise kromatiiniga, kuna enamik valke ekspresseeritakse selles olekus.
Funktsioon ja ülesanded
Kromatiini ülesanne on mahutada geneetiline teave tuuma väga väikesesse ruumi. See on võimalik ainult väga tihedalt pakitud DNA-valgu kompleksi moodustamise kaudu. See eeldab aga erinevate kondenseerumisastmete olemasolu. Ehkki kompleks on vaikses ja passiivses faasis väga tihedalt pakitud, tuleb seda aktiivsematel faasidel rohkem lõdvendada. Kuid ka siin on pakkimine endiselt väga tihe. Valgusünteesi aktiveerimiseks tuleb vabastada tugev seos vastavate DNA segmentide ja mähitud histooni vahel. Seotud histoonid blokeerivad DNA valkude ekspresseerimise. Seega võivad erinevad seondumisolekud põhjustada ka geenide erinevat aktiivsust. Selles protsessis toimub rakkude diferentseerumine osana epigeneetilistest protsessidest. Ehkki DNA geneetiline teave on erinevates keharakkudes ühesugune, on aktiivsus DNA-s geen avaldis on erinevad, nii et erinevad rakutüübid täidavad ka erinevaid ülesandeid.
Haigused
Kromatiinipurgi struktuuri defektid viima raskete haiguste korral. Need vead võivad põhjustada aktiivsuse muutusi geen aktiivsus, mis häirib keha rakkude vastastikuse mõju harmooniat. Need on sageli väga haruldased haigused, mille sümptomid on väga sarnased. Mõjutatud isikud kannatavad füüsiliste deformatsioonide ja vaimse puude all. Neid sümptomeid põhjustavad mehhanismid on endiselt liiga vähe teada. Nende seoste uurimine on siiski vajalik, et saaksime neid haigusi parimal võimalikul viisil ravida. Kaks tüüpilist kromatiini häiretel põhinevat haigust on Coffin-Sirise sündroom ja Nicolaides-Baraitseri sündroom. Mõlemad haigused on geneetiliselt määratud. Coffin-Sirise sündroomi korral on kaasasündinud hüpoplaasia sõrm ja varvas luud, lühike kasv ja vaimne aeglustumine tekkida. Selle haiguse käivitamise eest vastutavad erinevad mutatsioonid, mis vastutavad DNA-valgu kompleksi teatud alaühikute eest. On nii autosoomseid retsessiivseid kui ka autosomaalseid domineerivaid pärandusi. Ravi on sümptomaatiline ja sõltub haiguse konkreetsetest väljendunud sümptomitest. Ka Nicolaides-Baraitseri sündroomil on sarnased sümptomid. Lisaks lühike kasv ja sõrmede väärareng, raske vaimne aeglustumine ja esinevad ka krambid. Pärand on domineeriv autosomaalselt. Haigus on väga haruldane ja esineb ühel inimesel miljonist. Teine haruldane pärilik haigus, mis on seotud kromatiinihäirega, on Cornelia de Lange'i sündroom. Sellel sündroomil on ka palju füüsilisi väärarenguid ja intellektuaalse arengu häireid.
