kromatin er materialet som utgjør kromosomer. Det representerer et kompleks av DNA og omgivelser proteiner som kan komprimere genetisk materiale. Forstyrrelser i kromatin struktur kan føre til alvorlig sykdom.
Hva er kromatin?
kromatin er en blanding av DNA, histoner og annet proteiner bundet til DNA. Dette danner et DNA-proteinkompleks, men dets hovedkomponenter er DNA og histoner. Navnet kromatin er resultatet av flekkbarheten til dette komplekset med grunnleggende kjernefysiske stoffer fargestoffer. Alle eukaryoter inneholder kromatin. I prokaryoter, DNA molekyler er hovedsakelig frie og danner en ringstruktur. I høyere eukaryote organismer er kromatin grunnlaget for kromosomer. DNA-proteinkomplekset kan komprimere i en slik grad at mye genetisk informasjon kan lagres på et lite rom i cellekjernen. Histoner er veldig eldgamle proteiner molekyler hvis genetiske sammensetning og struktur har holdt seg praktisk talt uendret fra eukaryotisk protozoer til mennesker.
Anatomi og struktur
Kromatin, som nevnt tidligere, består av DNA, histoner og annet proteiner. Innenfor dette komplekset er DNA-molekylet pakket rundt en histonpakke med åtte histoner. Histoner er proteiner som består av mange grunnleggende aminosyrer. Aminogruppene genererer en positiv ladning, mens DNA molekyler har en negativ ladning på utsiden. Dette er det grunnleggende kravet for dannelse av et fast kompleks av DNA og histoner. I denne prosessen pakkes den såkalte histonoktameren (8 histoner) rundt 1.65 ganger av DNA-dobbeltstrengen. Dette tilsvarer en kjedelengde på 146 basepar. Som et resultat kan DNA krympes 10,000 til 50,000 ganger. Dette er nødvendig for at den skal passe inn i cellekjernen. En enhet med innpakket histonoktamer kalles også et nukleosom. De enkelte nukleosomene er i sin tur forbundet med hverandre ved hjelp av linkerhistoner. Dermed dannes en kjede av nukleosomer, som, som en 30 nm fiber, representerer en høyere organisasjonsenhet av DNA. Selv innenfor den tette pakningen, kan DNA fremdeles nås med regulatoriske proteinmolekyler som lar genetisk informasjon leses og overføres til proteiner. Imidlertid må det fortsatt skilles mellom eukromatin og heterochromatin. I eukromatin er DNA aktivt. Det er her nesten alle aktive gener er lokalisert, som kan kode for og uttrykke proteiner. Det er ingen strukturelle forskjeller i området eukromatin, uavhengig av hvilken kondensasjonstilstand det respektive kromosomet er i. Heterokromatin inneholder inaktive eller lavaktive DNA-proteinkomplekser. Det er ansvarlig for den strukturelle naturen til det totale kromatinet. Heterokromatin kan i sin tur deles i to former. Dermed er det konstituerende og fakultativ heterokromatin. Konstitutivt heterokromatin blir aldri uttrykt. Den har bare strukturelle funksjoner. Fakultativ heterokromatin kan noen ganger uttrykkes. I løpet av de forskjellige fasene av mitose og meiosedannes forskjellige pakningsnivåer av kromatin. I denne prosessen viser det såkalte interfasekromatinet en veldig sterk løsning sammenlignet med metafasekromatin, siden de fleste proteiner uttrykkes i denne tilstanden.
Funksjon og oppgaver
Funksjonen til kromatin er å imøtekomme genetisk informasjon i det veldig lille rommet i kjernen. Dette er bare mulig gjennom dannelsen av et veldig tett pakket DNA-proteinkompleks. Dette krever imidlertid at det eksisterer forskjellige kondensstadier. Mens komplekset er veldig tett pakket i en stille og inaktiv fase, må det løsnes mer i mer aktive faser. Men selv her er emballasjen fortsatt veldig tett. For å aktivere proteinsyntese, må den sterke bindingen mellom de tilsvarende DNA-segmentene og det innpakket histon frigjøres. De bundne histonene blokkerer DNA fra å uttrykke proteiner. Dermed kan forskjellige bindingstilstander også produsere forskjellige aktiviteter i genene. I denne prosessen skjer celledifferensiering som en del av epigenetiske prosesser. Selv om den genetiske informasjonen til DNA er den samme i forskjellige kroppsceller, er aktivitetene i gen uttrykk er forskjellige, slik at forskjellige celletyper også utfører forskjellige oppgaver.
Sykdommer
Mangler i strukturen til kromatinkan føre til alvorlige sykdommer. Disse feilene kan føre til aktivitetsskift i gen aktivitet, som forstyrrer harmonien i samspillet mellom kroppens celler. Dette er ofte svært sjeldne sykdommer der symptomene er veldig like. De berørte individene lider av fysiske misdannelser og psykiske funksjonshemninger. Mekanismene som forårsaker disse symptomene er fortsatt for lite kjent. Imidlertid er forskning på disse relasjonene nødvendig for å kunne behandle disse sykdommene på en best mulig måte. To typiske sykdommer basert på kromatinsykdommer er Coffin-Siris syndrom og Nicolaides-Baraitser syndrom. Begge sykdommene er genetisk bestemt. I Coffin-Siris syndrom, medfødt hypoplasi av finger og tå bein, kortvokst og mentalt retardasjon skje. Det er forskjellige mutasjoner som er ansvarlige for å utløse denne sykdommen, som er ansvarlige for visse underenheter av DNA-proteinkomplekset. Det er både autosomal recessive og autosomal dominerende arv. Behandlingen er symptomatisk og avhenger av de spesielle uttalte symptomene på sykdommen. Nicolaides-Baraitser syndrom gir også lignende symptomer. I tillegg til kortvokst og misdannelse av fingrene, alvorlig mental retardasjon og anfall forekommer også. Arv er autosomal dominerende. Sykdommen er svært sjelden og forekommer hos en av en million mennesker. En annen sjelden arvelig lidelse assosiert med en kromatinlidelse er Cornelia de Lange syndrom. Dette syndromet har også mange fysiske misdannelser og intellektuelle utviklingsforstyrrelser.
