Chromatin คืออะไร? »นิยามและความหมาย

โครมาเป็นสารที่ใช้ในการสร้างโครโมโซมในรายละเอียดเพิ่มเติมเล็กน้อยโครมาตินประกอบด้วย DNA, RNA และโปรตีนต่างๆ แห่งนี้ตั้งอยู่ในนิวเคลียสของเซลล์แต่ละเซลล์ที่ทำให้ความเป็นมนุษย์สารนี้แสดงถึงโมเลกุลดีเอ็นเอประมาณสองเมตรในรูปแบบไฮเปอร์คอมแพกต์ ในส่วนของมันนิวเคลียสของเซลล์มีความยาวประมาณ 5 ถึง 7 ไมโครเมตร

โครมาตินคืออะไร

สารบัญ

ในฐานะที่เป็นสำหรับความหมายทางชีววิทยาโครมา, มันหมายถึงวิธีการที่จะนำเสนอดีเอ็นเอในนิวเคลียสของเซลล์มันเป็นสารพื้นฐานของโครโมโซมยูคาริโอตและเป็นของการรวมกันของ DNA, RNA และโปรตีนที่พบในนิวเคลียสระหว่างเฟสของเซลล์ยูคาริโอตและเป็นจีโนมของเซลล์เหล่านี้ซึ่งมีหน้าที่ในการกำหนดรูปร่างของโครโมโซมเพื่อให้เป็น รวมเข้ากับนิวเคลียสของเซลล์ โปรตีนมีสองประเภท: ฮิสโตนและโปรตีนที่ไม่ใช่ฮิสโตน

ประวัติโครมาติน

สารนี้ถูกค้นพบในปีพ. ศ. 2423 เนื่องจากวอลเธอร์เฟลมมิงนักวิทยาศาสตร์ที่ตั้งชื่อนี้เนื่องจากความชื่นชอบในสีย้อม อย่างไรก็ตามเรื่องราวของ Flemming ถูกค้นพบในอีกสี่ปีต่อมาโดยนักวิจัย Albrecht Kossel เกี่ยวกับความก้าวหน้าที่เกิดขึ้นในการกำหนดโครงสร้างโครมาตินนั้นขาดแคลนมากจนกระทั่งถึงปี 1970 เมื่อการสังเกตเส้นใยโครมาตินครั้งแรกสามารถทำได้โดยใช้กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนที่กำหนดไว้แล้วซึ่ง ซึ่งเผยให้เห็นการมีอยู่ของนิวคลีโอโซมซึ่งเป็นหน่วยพื้นฐานของโครมาตินซึ่งมีโครงสร้างที่มีรายละเอียดชัดเจนมากขึ้นโดยใช้การตกผลึกด้วยรังสีเอ็กซ์ในปี 1997

ประเภท Chromatin

มันถูกแบ่งออกเป็นสองประเภท: euchromatin และ heterochromatin หน่วยพื้นฐานที่ประกอบเป็นโครมาตินคือนิวคลีโอโซมซึ่งประกอบด้วยความยาวฐานประมาณ 146 คู่ซึ่งสัมพันธ์กับสารประกอบเชิงซ้อนเฉพาะของนิวคลีโอโซมอลฮิสโตนแปดตัว ประเภทมีรายละเอียดด้านล่าง:

เฮเทอโรโครมาติน

• เป็นการแสดงออกที่กะทัดรัดที่สุดของสารนี้ไม่เปลี่ยนแปลงระดับการบดอัดตลอดวงจรเซลล์
• ประกอบด้วยลำดับดีเอ็นเอที่ซ้ำซากและไม่ได้ใช้งานซึ่งไม่ได้จำลองและสร้างเซนโทรเมียร์ของโครโมโซม
• หน้าที่ของมันคือการปกป้องความสมบูรณ์ของโครโมโซมเนื่องจากการบรรจุยีนที่หนาแน่นและสม่ำเสมอ

สามารถระบุได้ด้วยกล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสงที่มีสีเข้มเนื่องจากความหนาแน่น Heterochromatin แบ่งออกเป็นสองกลุ่ม:

ส่วนประกอบ

ดูเหมือนว่าจะควบแน่นอย่างมากโดยลำดับซ้ำ ๆ ในเซลล์ทุกชนิดและไม่สามารถถอดความได้เนื่องจากไม่มีข้อมูลทางพันธุกรรม พวกมันคือเซนโทรเมียร์และเทโลเมียร์ของโครโมโซมทั้งหมดที่ไม่แสดงดีเอ็นเอ

ไม่จำเป็น

มีความแตกต่างกันในเซลล์ประเภทต่างๆโดยจะรวมตัวกันในเซลล์บางเซลล์หรือช่วงเวลาที่เฉพาะเจาะจงของการพัฒนาเซลล์เช่น Barr corpuscle ซึ่งเกิดขึ้นเนื่องจาก heterochromatin ที่เป็นทางเลือกมีบริเวณที่ใช้งานได้ซึ่งสามารถถอดความได้ภายใต้สถานการณ์และลักษณะบางอย่าง นอกจากนี้ยังมีดีเอ็นเอดาวเทียม

ยูโครมาติน

• ยูโครมาตินเป็นส่วนที่ยังคงอยู่ในสภาวะควบแน่นน้อยกว่าเฮเทอโรโครมาตินและกระจายไปทั่วนิวเคลียสในระหว่างวัฏจักรของเซลล์
• แสดงถึงรูปแบบของโครมาตินที่ใช้งานอยู่ซึ่งมีการถ่ายทอดสารพันธุกรรม รัฐข้นน้อยและความสามารถในการเปลี่ยนแปลงแบบไดนามิกให้ถอดความเป็นไปได้
• อย่างไรก็ตามไม่ใช่ทั้งหมดที่ถูกถอดความ แต่ส่วนที่เหลือมักถูกแปลงเป็นเฮเทอโรโครมาตินเพื่อกระชับและปกป้องข้อมูลทางพันธุกรรม
• โครงสร้างของมันคล้ายกับสร้อยคอมุกซึ่งไข่มุกแต่ละเม็ดเป็นตัวแทนของนิวคลีโอโซมที่ประกอบด้วยโปรตีนแปดชนิดที่เรียกว่าฮิสโตนรอบ ๆ พวกมันมีดีเอ็นเออยู่คู่
• ซึ่งแตกต่างจากเฮเทอโรโครมาตินการบดอัดในยูโครมาตินนั้นต่ำพอที่จะทำให้สามารถเข้าถึงสารพันธุกรรมได้
• ในการทดสอบในห้องปฏิบัติการสามารถระบุได้ด้วยกล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสงเนื่องจากโครงสร้างของมันแยกออกจากกันมากขึ้นและถูกชุบด้วยสีอ่อน
• ในเซลล์โปรคาริโอตเป็นเพียงรูปแบบเดียวของโครมาตินที่มีอยู่ซึ่งอาจเป็นเพราะโครงสร้างของเฮเทอโรโครมาตินมีวิวัฒนาการในหลายปีต่อมา

บทบาทและความสำคัญของ Chromatin

หน้าที่ของมันคือให้ข้อมูลทางพันธุกรรมที่จำเป็นสำหรับออร์แกเนลล์ของเซลล์เพื่อดำเนินการถอดความและสังเคราะห์โปรตีน พวกเขายังส่งและรักษาข้อมูลทางพันธุกรรมที่มีอยู่ในดีเอ็นเอซ้ำดีเอ็นเอในเซลล์สืบพันธุ์

นอกจากนี้สารนี้ยังมีอยู่ในโลกของสัตว์ตัวอย่างเช่นในโครมาตินของเซลล์สัตว์โครมาตินเพศจะก่อตัวเป็นมวลที่ควบแน่นของโครมาตินในนิวเคลียสของอินเทอร์เฟซซึ่งแสดงถึงโครโมโซม X ที่ไม่มีการใช้งานซึ่งเกินจำนวนหนึ่งในนิวเคลียสของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม สิ่งนี้เรียกอีกอย่างว่าคลังข้อมูลของ Barr

นี้มีบทบาทการกำกับดูแลขั้นพื้นฐานในการแสดงออกของยีนสามารถเชื่อมโยงสถานะต่างๆของการบดอัดได้ (แม้ว่าจะไม่น่าสงสัยก็ตาม) กับระดับของการถอดความที่แสดงโดยยีนที่พบในพื้นที่เหล่านี้ โครมาตินมีความกดดันอย่างมากสำหรับการถอดความเนื่องจากการเชื่อมโยงของดีเอ็นเอกับโปรตีนที่แตกต่างกันทำให้การประมวลผลของโพลีเมอเรส RNA ที่แตกต่างกันมีความซับซ้อน ดังนั้นจึงมีเครื่องดัดแปลงโครมาตินและฮิสโตนหลากหลาย

ปัจจุบันมีสิ่งที่เรียกว่า " รหัสฮิสโตน " ฮิสโตนที่แตกต่างกันสามารถได้รับการดัดแปลงหลังการแปลเช่น methylation, acetylation, phosphorylation โดยทั่วไปจะให้ที่ไลซีนหรืออาร์จินีนที่ตกค้าง Acetylation เกี่ยวข้องกับการกระตุ้นการถอดความเนื่องจากเมื่อไลซีนถูกอะซิติลประจุบวกโดยรวมของฮิสโตนจะลดลงดังนั้นจึงมีความสัมพันธ์กับ DNA ต่ำกว่า (ซึ่งมีประจุเป็นลบ)

ดังนั้นดีเอ็นเอที่ถูกผูกไว้น้อยจึงช่วยให้การเข้าถึงโดยเครื่องจักรการถอดรหัสในทางตรงกันข้าม methylation เกี่ยวข้องกับการกดทับด้วยการถอดเสียงและการจับ DNA-histone ที่แข็งแกร่งขึ้น (แม้ว่าจะไม่เป็นความจริงเสมอไป) ตัวอย่างเช่นในยีสต์ S. pombe methylation ที่ไลซีนตกค้าง 9 ของฮิสโตน 3 มีส่วนเกี่ยวข้องกับการปราบปรามการถอดความในเฮเทอโรโครมาตินในขณะที่เมธิลที่ไลซีนตกค้าง 4 ส่งเสริมการแสดงออกของยีน

เอนไซม์ที่ทำหน้าที่ในการปรับเปลี่ยนฮิสโตนคือฮิสโตนอะซิติเลสและดีอะซิทิเลสและฮิสโตนเมธิลเอสและเดเมทิลเลสซึ่งสร้างครอบครัวที่แตกต่างกันซึ่งสมาชิกมีหน้าที่ในการปรับเปลี่ยนสารตกค้างเฉพาะในฮิสโตนหางยาว

นอกจากการปรับเปลี่ยนฮิสโตนแล้วยังมีเครื่องปรับเปลี่ยนโครมาตินเช่น SAGA ที่ทำหน้าที่เปลี่ยนตำแหน่งนิวคลีโอโซมไม่ว่าจะโดยการแทนที่พวกมันหมุนหรือแม้แต่การปลดอาวุธบางส่วนเอาฮิสโตนที่เป็นองค์ประกอบของนิวคลีโอโซมบางส่วนออกแล้วส่งคืน โดยทั่วไปเครื่องเปลี่ยนรูปแบบโครมาตินมีความจำเป็นสำหรับกระบวนการถอดความในยูคาริโอตเนื่องจากอนุญาตให้เข้าถึงและประมวลผลโพลีเมอเรสได้

อีกวิธีหนึ่งในการทำเครื่องหมายโครมาตินว่า "ไม่ใช้งาน"สามารถเกิดขึ้นได้ที่ระดับของ DNA methylation ในไซโตซีนที่อยู่ในไดนิวคลีโอไทด์ CpG โดยทั่วไปแล้วDNA และ chromatin methylation เป็นกระบวนการเสริมฤทธิ์กันเช่นเมื่อ DNA เป็น methylated จะมีเอนไซม์ histone methylating ที่สามารถจดจำ methylated cytosines และ methylated histones ได้ ในทำนองเดียวกันเอ็นไซม์ DNA methylating สามารถจดจำ methylated histones ได้ดังนั้นจึงดำเนินการต่อ methylation ในระดับ DNA

คำถามที่พบบ่อยเกี่ยวกับ Chromatin

โครมาตินมีลักษณะอย่างไร?

มีลักษณะเด่นคือมีโปรตีนมากกว่าสารพันธุกรรมเกือบสองเท่า โปรตีนที่สำคัญที่สุดในคอมเพล็กซ์นี้คือฮิสโตนซึ่งเป็นโปรตีนที่มีประจุบวกขนาดเล็กที่จับกับดีเอ็นเอผ่านปฏิกิริยาไฟฟ้าสถิต นอกจากนี้โครมาตินยังมีโปรตีนฮิสโตนมากกว่าพันชนิด หน่วยพื้นฐานของโครมาตินคือนิวคลีโอโซมซึ่งประกอบด้วยการรวมกันของฮิสโตนและดีเอ็นเอ

โครมาตินประกอบขึ้นได้อย่างไร?

ประกอบด้วยโปรตีนที่เรียกว่าฮิสโตนซึ่งเป็นโปรตีนพื้นฐานที่เกิดจากอาร์จินีนและไลซีนโดยมี DNA และ RNA ซึ่งหน้าที่คือการกำหนดรูปร่างของโครโมโซมเพื่อให้รวมเข้ากับนิวเคลียสของเซลล์

โครงสร้างของโครมาตินคืออะไร?

โครงสร้างพิเศษของโครมาตินขึ้นอยู่กับฮิสโตนสร้างนิวคลีโอโซม (โปรตีนฮิสโตนแปดตัว + เส้นใยดีเอ็นเอ 200 คู่เบสหนึ่งคู่) นิวคลีโอโซมแต่ละตัวเชื่อมโยงกับฮิสโตนชนิดต่างๆ H1 และโครมาตินควบแน่นจะเกิดขึ้น

โครมาตินกับโครโมโซมต่างกันอย่างไร?

สำหรับโครมาตินเป็นสารพื้นฐานของนิวเคลียสของเซลล์และโครงสร้างทางเคมีของมันเป็นเพียงสายดีเอ็นเอในระดับการควบแน่นที่แตกต่างกัน

ในทางกลับกันโครโมโซมเป็นโครงสร้างภายในเซลล์ที่มีข้อมูลทางพันธุกรรมและโครโมโซมแต่ละตัวประกอบด้วยโมเลกุลของ DNA ซึ่งเกี่ยวข้องกับ RNA และโปรตีน

โครมาตินมีไว้ทำอะไร?

มีหน้าที่ในการปรับกระบวนการจำลองดีเอ็นเอการถอดความและการซ่อมแซมให้เหมาะสมมีข้อมูลทางพันธุกรรมและโปรตีนที่พบภายในนิวเคลียส