Koncept "kromosoma" nije tako nov u znanosti kao što se može činiti na prvi pogled. Po prvi put, prije više od 130 godina, ovaj termin je predložio morfolog W. Waldeyer za označavanje intranuklearne strukture eukariotske stanice. U nazivu je ugrađena sposobnost unutarstanične strukture da se boji osnovnim bojama.
Prije svega… Što je kromatin?
Kromatin je nukleoproteinski kompleks. Naime, kromatin je polimer koji uključuje posebne kromosomske proteine, nukleosome i DNK. Proteini mogu činiti do 65% mase kromosoma. Kromatin je dinamična molekula i može poprimiti ogroman broj konfiguracija.
Proteini hromatina čine značajan dio njegove mase i dijele se u dvije skupine:
- Histon proteini - sadrže osnovne aminokiseline u svom sastavu (na primjer, arginin i lizin). Raspored histona je kaotičan u obliku blokova duž cijele dužine molekule DNK.
- Nehistonski proteini (oko 1/5 ukupnog broja histona) - su nuklearni proteinimatrica koja tvori strukturnu mrežu u interfaznoj jezgri. Ona je ta koja je osnova koja određuje morfologiju i metabolizam jezgre.
Trenutno se u citogenetici kromatin dijeli na dvije varijante: heterokromatin i eukromatin. Podjela kromatina na dvije vrste dogodila se zbog sposobnosti svake vrste da se boji specifičnim bojama. Ovo je učinkovita tehnika snimanja DNK koju koriste citolozi.
Heterohromatin
Heterohromatin je dio kromosoma koji je djelomično kondenziran u interfazi. Funkcionalno, heterokromatin nema nikakvu vrijednost, jer nije aktivan, posebno u odnosu na transkripciju. Ali njegova sposobnost dobrog bojenja naširoko se koristi u histološkim studijama.
Struktura heterokromatina
Heterohromatin ima jednostavnu strukturu (vidi sliku).
Heterohromatin je pakiran u globule koje se nazivaju nukleosomi. Nukleosomi tvore još gušće strukture i tako "ometaju" čitanje informacija iz DNK. Heterohromatin nastaje u procesu metilacije H3 histona na lizinu 9, a potom je povezan s proteinom 1 (HP1 - Heterochromatin Protein 1). Također stupa u interakciju s drugim proteinima, uključujući H3K9-metiltransferaze. Toliki broj međusobnih interakcija proteina uvjet je održavanja heterokromatina i njegove distribucije. Primarna struktura DNK ne utječe na stvaranje heterokromatina.
Heterokromatin nije samo odvojeni dijelovi, već i cijeli kromosomi, koji ostaju u kondenziranom stanju tijekom cijelog staničnog ciklusa. Oni su u S-fazi i podložni su replikaciji. Znanstvenici vjeruju da regije heterokromatina ne nose gene koji kodiraju protein, ili je broj takvih gena vrlo mali. Umjesto takvih gena, nukleotidni slijedovi heterokromatina uglavnom se sastoje od jednostavnih ponavljanja.
Vrste heterokromatina
Heterohromatin je dvije vrste: fakultativni i strukturni.
- Fakultativni heterokromatin je kromatin koji nastaje tijekom formiranja spirale jednog od dva kromosoma iste vrste, nije uvijek heterokromatski, ali povremeno. Sadrži gene s nasljednim informacijama. Čita se kada uđe u eukromatsko stanje. Kondenzirano stanje za fakultativni heterokromatin je privremena pojava. To je njegova glavna razlika od strukturalne. Primjer fakultativnog heterokromatina je tijelo kromatina, koje određuje ženski spol. Budući da se takva struktura sastoji od dva homologna X-kromosoma somatskih stanica, jedan od njih može samo formirati fakultativni heterokromatin.
- Strukturni heterokromatin je struktura formirana u visoko smotanom stanju. Traje tijekom cijelog ciklusa. Kao što je gore spomenuto, kondenzirano stanje za strukturni heterokromatin je konstantan fenomen, za razliku od neobaveznog. Strukturni heterokromatin se također nazivakonstitutivna, dobro se detektira C-bojom. Nalazi se dalje od jezgre i zauzima centromerna područja, ali je ponekad lokalizirana u drugim regijama kromosoma. Često tijekom interfaze može doći do agregacije različitih dijelova strukturnog heterokromatina, što rezultira stvaranjem kromocentra. U ovoj vrsti heterokromatina nema svojstva transkripcije, odnosno nema strukturnih gena. Uloga takvog segmenta kromosoma do sada nije sasvim jasna, pa znanstvenici nastoje samo podržavati funkciju.
Euchromatin
Eukromatin su dijelovi kromosoma koji se dekondenziraju u interfazi. Takav lokus je labava, ali u isto vrijeme mala kompaktna struktura.
Funkcionalne značajke eukromatina
Ova vrsta kromatina radi i funkcionalno aktivna. Nema svojstvo bojenja i nije utvrđen histološkim studijama. U fazi mitoze gotovo sav eukromatin se kondenzira i postaje sastavni dio kromosoma. Sintetske funkcije tijekom tog razdoblja, kromosomi ne obavljaju. Stoga stanični kromosomi mogu biti u dva funkcionalna i strukturna stanja:
- Aktivno ili radno stanje. U ovom trenutku, kromosomi su gotovo potpuno ili potpuno dekondenzirani. Oni su uključeni u proces transkripcije i reduplikacije. Svi ovi procesi odvijaju se izravno u jezgri stanice.
- Neaktivno stanje metaboličkog mirovanja (ne radi). U ovom stanju, kromosomimaksimalno su kondenzirani i služe kao transport za prijenos genetskog materijala u stanice kćeri. U ovom stanju, genetski materijal je također distribuiran.
U završnoj fazi mitoze dolazi do despiralizacije i formiraju se slabo obojene strukture u obliku niti koje sadrže transkribirane gene.
Struktura svakog kromosoma ima svoju, jedinstvenu, varijantu položaja kromatina: eukromatin i heterokromatin. Ova značajka stanica omogućuje citogenetičarima da identificiraju pojedinačne kromosome.
