Jenis kromatin, karakteristik, struktur, fungsi

Itu Kromatin Ini adalah kompleks yang dibentuk oleh DNA dan protein, unik dalam organisme eukariotik. Dalam hal proporsi itu mengandung hampir protein ganda sebagai bahan genetik. Protein terpenting dari kompleks ini adalah histones - protein kecil dengan beban positif yang berikatan dengan DNA dengan interaksi elektrostatik. Selain itu, kromatin memiliki lebih dari seribu protein berbeda dari histones.

Unit fundamental kromatin adalah nukleosom, yang terdiri dari penyatuan histones dan DNA. Penahbisan ini mengingatkan kisah kalung. Setelah melalui semua tingkat organisasi yang lebih tinggi, kami akan mencapai kromosom.

Sumber: chromatin_nucleofilaments.PNG: Chris Woodcockderivevative Work: Gouttegd [CC BY-SA 3.0 (https: // createveCommons.Org/lisensi/by-sa/3.0)]

Struktur kromatin terkait erat dengan kontrol ekspresi gen. Ada dua jenis utama: euchromatin dan heterochromatin.

Eucromatin ditandai dengan memiliki tingkat pemadatan yang rendah, yang diterjemahkan ke dalam tingkat transkripsi yang tinggi. Sebaliknya, heterokromatin tidak aktif secara transkripsi, karena tingkat pemadatan yang begitu tinggi sehingga menyajikannya.

Secara struktural ada tanda epigenetik tertentu dari histone kedua jenis kromatin. Sementara euchromatin dikaitkan dengan asetilasi, heterokromatin dikaitkan dengan penurunan kelompok kimia.

Ada beberapa daerah heterokromatin dengan fungsi struktural, seperti telomer dan sentromer.

[TOC]

Perspektif Historis

Studi materi genetik dan organisasi strukturalnya dimulai pada tahun 1831 ketika peneliti Robert Brown menggambarkan nukleus. Salah satu pertanyaan langsung untuk penemuan ini adalah untuk menyelidiki sifat biologis dan kimia dari struktur itu.

Pertanyaan -pertanyaan ini mulai dijelaskan antara tahun 1870 dan 1900, dengan eksperimen Friedrich Miescher, yang memperkenalkan kata nuklein. Namun, Walther Flemming memodifikasi istilah dan penggunaan Kromatin Untuk merujuk pada zat nuklir.

Seiring waktu Anda mulai memiliki pengetahuan yang lebih dalam tentang materi genetik dan sifat -sifatnya. Baru pada tahun 1908 ketika peneliti dari Italia Pasquale Baccarini mencatat bahwa kromatin tidak homogen dan berhasil memvisualisasikan tubuh kecil di dalam nukleus.

Jenis -jenis kromatin - euchromatin dan heterochromatin - pada awalnya diusulkan oleh Emil Heitz pada tahun 1928. Untuk menetapkan klasifikasi ini, Heitz didasarkan pada penggunaan pewarnaan.

Pada tahun 1974, ahli biologi Roger Kornberg mengusulkan model untuk organisasi materi genetik dalam struktur yang dikenal sebagai nukleosom, hipotesis secara empiris dikonfirmasi oleh Markus Noll Eksperimen.

Apa itu kromatin?

Komponen kromatin: DNA dan protein

Kromatin adalah nukleoprotein yang dibentuk oleh penyatuan bahan genetik - DNA - dengan satu set protein yang heterogen. Asosiasi ini sangat dinamis dan memperoleh konformasi tiga dimensi yang kompleks yang memungkinkannya untuk menjalankan fungsi regulasi dan strukturalnya.

Dapat melayani Anda: Profase

Salah satu protein kromatin terpenting adalah histone, yang hampir dalam proporsi yang sama dengan DNA.

Histonas adalah protein dasar, sangat dipertahankan di seluruh sejarah evolusi makhluk organik - yaitu, histone kita tidak bervariasi banyak dibandingkan dengan mamalia lain, bahkan hewan lain yang lebih jauh secara filogenetik secara filogenetik.

Beban histones positif, sehingga mereka dapat berinteraksi melalui gaya elektrostatik dengan beban negatif kerangka fosfat yang ada dalam DNA. Ada lima jenis histone, yaitu: H1, H2A, H2B, H3, dan H4.

Ada juga serangkaian protein yang berbeda dari histone yang berpartisipasi dalam pemadatan DNA.

Pemadatan DNA: Nukleosom

Kesatuan dasar kromatin adalah nukleosom - struktur berulang yang terbentuk dari DNA dan histones, konformasi yang kita temukan di seluruh bahan genetik.

Baling -baling DNA ganda digulung dalam kompleks delapan histone yang dikenal sebagai Histonas Octa. Molekul digulung dalam sekitar dua putaran, diikuti oleh daerah pendek (antara 20 dan 60 pasangan basa) yang memisahkan nukleosom satu sama lain.

Untuk memahami organisasi ini, kita harus memperhitungkan bahwa molekul DNA sangat panjang (sekitar 2 meter) dan harus terdaftar secara tertib untuk menetap di inti (yang diameternya 3 hingga 10 μm). Selain itu, harus tersedia untuk replikasi dan transkripsi.

Tujuan ini dicapai dengan berbagai tingkat pemadatan DNA, menjadi yang pertama dari mereka nukleosom yang disebutkan di atas. Ini menyerupai akun kalung mutiara. Sekitar 150 pasangan basa DNA digulung di rumah "akun".

Dalam bakteri tidak ada kisah nyata. Sebaliknya, ada serangkaian protein yang mengingatkan histones dan dianggap bahwa mereka berkontribusi pada kemasan DNA bakteri.

Organisasi yang lebih tinggi

Organisasi kromatin tidak dibatasi pada tingkat nukleosom. Asosiasi protein dan DNA ini dikelompokkan ke dalam struktur yang lebih tebal sekitar 30 nm - karena ketebalan ini, ini disebut tingkat "30 nm serat" tingkat.

Kromatin yang diatur dalam ketebalan 30 nm diatur pada gilirannya dalam bentuk loop yang meluas dalam semacam perancah sifat protein (bukan histones).

Ini adalah model yang saat ini ditangani, meskipun keberadaan mekanisme pemadatan yang lebih kompleks dapat diharapkan. Organisasi terakhir terdiri dari kromosom.

Itu dapat melayani Anda: silia: karakteristik, struktur, fungsi dan contoh

Kesalahan dalam organisasi kromatin

Pemadatan dan organisasi bahan genetik sangat penting untuk berbagai fungsi biologis. Kondisi medis yang berbeda telah dikaitkan dengan kesalahan dalam struktur kromatin, termasuk alpha talasia yang terkait dengan kromosom X, sindrom Rubinstein-Taybi, sindrom coffin-lowry, sindrom Rett, antara lain.

Jenis kromatin

Ada dua jenis kromatin dalam sel, diungkapkan dengan penerapan pewarnaan: euchromatin (kromatin "benar" dan heterokromatin. Dalam kasus pertama pewarnaan diamati dengan lemah, sedangkan pada kedua pewarnaannya intens.

Organisasi struktural DNA ini unik untuk organisme eukariotik dan sangat penting untuk perilaku kromosom dan regulasi ekspresi gen.

Jika kami mengevaluasi proporsi kedua jenis kromatin dalam sel yang ada di antarmuka kami menemukan bahwa sekitar 90% kromatin adalah euchromatin dan 10% sisanya sesuai dengan heterokromatin. Selanjutnya kita akan menjelaskan setiap jenis detail:

yo. Heterochromatin

Karakteristik

Perbedaan utama antara kedua jenis kromatin terkait dengan tingkat pemadatan atau "pengemasan" molekul selama tahap tertentu dalam pembelahan sel.

Meskipun dalam antarmuka materi genetik tampaknya tersebar secara acak, tidak seperti ini.

Ada organisasi yang signifikan pada tahap ini, di mana Anda dapat melihat partisi diferensial bahan kromosom di dalam nukleus.

DNA kromosom tidak terkait dengan untai DNA kromosom lain dan tetap adalah daerah spesifik yang disebut wilayah kromosom. Organisasi ini tampaknya berkontribusi pada ekspresi gen.

Heterochromatin sangat kental, menjadi sedikit dapat diakses ke mesin transkripsi - jadi mereka tidak ditranskripsi. Selain itu, buruk dalam hal jumlah gen yang disajikannya.

Jenis heterokromatin

Daerah heterokromatin tertentu persisten di seluruh garis keturunan sel - yaitu, selalu Itu akan berperilaku seperti heterochromatin. Jenis heterokromatin ini dikenal sebagai konstitutif. Contohnya adalah daerah kental kromosom yang disebut sentromer dan telomer.

Sebaliknya, ada bagian heterokromatin yang dapat memvariasikan tingkat pemadatan dalam menanggapi perubahan dalam pola pengembangan atau variabel lingkungan.

Berkat studi baru, visi ini sedang diformulasikan dan sekarang ada bukti bahwa heterokromatin konstitutif juga dinamis dan mampu merespons rangsangan.

Struktur

Salah satu faktor yang menentukan struktur kromatin adalah modifikasi kimia histones. Dalam kasus kromatin yang secara transkripsi tidak aktif, mereka menunjukkan histones hypoacetized.

Dapat melayani Anda: peroksidase: struktur, fungsi dan jenis

Penurunan jumlah kelompok asetil dikaitkan dengan keheningan gen, karena beban positif lisin tidak akan masca, memungkinkan interaksi elektrostatik yang kuat antara DNA dan histones.

Merek epigenetik lainnya adalah metilasi. Namun, karena penambahan kelompok metil tidak memodifikasi beban protein, konsekuensinya (mengaktifkan atau menonaktifkan gen) tidak begitu jelas dan akan tergantung pada wilayah histone di mana merek berada.

Secara empiris telah ditemukan bahwa metilasi H3K4me3 dan H3K36me3 dikaitkan dengan aktivasi gen dan yang dari H3K9me3 dan H3K27me33.

Fungsi

Dalam contoh heterokromatin konstitutif kami menyebutkan sentromer. Wilayah kromosom ini memiliki peran struktural dan berkontribusi pada pergerakan kromosom selama peristiwa pembelahan sel mitosis dan meiotik.

Ii. Euchromatin

Karakteristik

Berlawanan dengan heterokromatin, euchromatin adalah molekul yang kurang kompak, sehingga mesin transkripsi memiliki akses mudah (khusus.

Struktur

Struktur nukleosom kromatin aktif dari sudut pandang transkripsi ditandai dengan histones asetat. Kehadiran lisin monometil juga terkait dengan aktivasi gen.

Penambahan gugus asetil ke limbah lisin ini dari histone menetralkan beban positif asam amino tersebut. Konsekuensi langsung dari perubahan ini adalah pengurangan interaksi elektrostatik antara histone dan DNA, menghasilkan kromatin yang lebih lemah.

Modifikasi struktural ini memungkinkan interaksi bahan genetik dengan mesin transkripsi, yang ditandai dengan menjadi sangat besar.

Fungsi

Eucromatin mencakup semua gen yang aktif dan berhasil dicapai dengan mesin enzimatik terkait transkripsi. Oleh karena itu, fungsinya seluas fungsi gen yang terlibat.

Referensi

1. Grewal, s. yo., & Moazed, D. (2003). Heterochromatin dan kontrol epigenetik ekspresi gen. Sains, 301(5634), 798-802.
2. Jost, k. L., Bertulat, b., & Cardoso, m. C. (2012). Heterochromatin dan Gene Positioning: Inside, Di luar, sisi mana pun?. Kromosom, 121(6), 555-563.
3. Lewin, b. (2008). IX gen. Penerbit Jones dan Bartlett.
4. Tollefsbol, t. SALAH SATU. (2011). Buku Pegangan Epigenetika. Pers Akademik.
5. Wang, J., Jia, s. T., & Jia, s. (2016). Wawasan Baru tentang Peraturan Heterochromatin. Tren Genetika: TIG, 32(5), 284-294.
6. Zhang, hlm., Torres, k., Liu, x., Liu, c. G., & Pollock, R. DAN. (2016). Tinjauan protein yang mengatur kromatin dalam sel. Sains Protein & Peptida Saat Ini, 17(5), 401-410.