Sąvoka „chromosoma“moksle nėra tokia nauja, kaip gali pasirodyti iš pirmo žvilgsnio. Pirmą kartą šį terminą eukariotinės ląstelės intranuklearinei struktūrai apibūdinti pasiūlė daugiau nei prieš 130 metų morfologas W. Waldeyeris. Pavadinime įterptas intraląstelinės struktūros gebėjimas nusidažyti pagrindiniais dažais.
Visų pirma… Kas yra chromatinas?
Chromatinas yra nukleoproteinų kompleksas. Būtent, chromatinas yra polimeras, apimantis specialius chromosomų b altymus, nukleosomas ir DNR. B altymai gali sudaryti iki 65% chromosomos masės. Chromatinas yra dinamiška molekulė ir gali turėti daugybę konfigūracijų.
Chromatino b altymai sudaro didelę jo masės dalį ir yra suskirstyti į dvi grupes:
- Histono b altymai – jų sudėtyje yra pagrindinių aminorūgščių (pavyzdžiui, arginino ir lizino). Histonų išsidėstymas yra chaotiškas blokų pavidalu per visą DNR molekulės ilgį.
- Nehistoniniai b altymai (apie 1/5 viso histonų skaičiaus) – yra branduoliniai b altymaimatrica, kuri sudaro struktūrinį tinklą tarpfaziniame branduolyje. Būtent ji yra pagrindas, lemiantis branduolio morfologiją ir metabolizmą.
Šiuo metu citogenetikoje chromatinas skirstomas į dvi rūšis: heterochromatiną ir euchromatiną. Chromatino padalijimas į dvi rūšis įvyko dėl kiekvienos rūšies gebėjimo nudažyti specifiniais dažais. Tai veiksmingas DNR vaizdavimo metodas, kurį naudoja citologai.
Heterochromatinas
Heterochromatinas yra tarpfazėje iš dalies kondensuota chromosomos dalis. Funkciniu požiūriu heterochromatinas neturi jokios vertės, nes jis nėra aktyvus, ypač transkripcijos atžvilgiu. Tačiau jo gebėjimas gerai nusidažyti plačiai naudojamas histologiniuose tyrimuose.
Heterochromatino struktūra
Heterochromatino struktūra paprasta (žr. pav.).
Heterochromatinas yra supakuotas į rutuliukus, vadinamus nukleosomomis. Nukleosomos sudaro dar tankesnes struktūras ir taip „trukdo“skaityti informaciją iš DNR. Heterochromatinas susidaro metilinant H3 histoną lizine 9, o vėliau yra susijęs su b altymu 1 (HP1 – Heterochromatin Protein 1). Taip pat sąveikauja su kitais b altymais, įskaitant H3K9-metiltransferazes. Toks didelis b altymų tarpusavio sąveikų skaičius yra sąlyga palaikyti heterochromatiną ir jo pasiskirstymą. Pirminė DNR struktūra neturi įtakos heterochromatino susidarymui.
Heterochromatinas yra ne tik atskiros dalys, bet ir ištisos chromosomos, kurios išlieka kondensuotos per visą ląstelės ciklą. Jie yra S fazėje ir gali būti replikuojami. Mokslininkai mano, kad heterochromatino regionuose nėra genų, koduojančių b altymą, arba tokių genų skaičius yra labai mažas. Vietoj tokių genų heterochromatino nukleotidų sekos dažniausiai susideda iš paprastų pasikartojimų.
Heterochromatino tipai
Heterochromatinas yra dviejų tipų: fakultatyvinis ir struktūrinis.
- Fakultatyvusis heterochromatinas yra chromatinas, kuris susidaro formuojantis vienos iš dviejų tos pačios rūšies chromosomų spiralei. Jis ne visada yra heterochromatinis, bet kartais. Jame yra genų su paveldima informacija. Jis skaitomas, kai patenka į euchromatinę būseną. Fakultatyvinio heterochromatino kondensuota būsena yra laikinas reiškinys. Tai yra pagrindinis jo skirtumas nuo struktūrinio. Fakultatyvinio heterochromatino pavyzdys yra chromatino kūnas, kuris lemia moters lytį. Kadangi tokią struktūrą sudaro dvi homologinės somatinių ląstelių X-chromosomos, viena iš jų gali sudaryti tik fakultatyvinį heterochromatiną.
- Struktūrinis heterochromatinas yra labai susisukusi struktūra. Jis išlieka viso ciklo metu. Kaip minėta aukščiau, struktūrinio heterochromatino kondensuota būsena yra pastovus reiškinys, priešingai nei neprivalomas. Taip pat vadinamas struktūriniu heterochromatinukonstitucinis, jį gerai aptinka C spalva. Jis yra atokiau nuo branduolio ir užima centromerinius regionus, bet kartais lokalizuojasi kituose chromosomos regionuose. Dažnai tarpfazės metu gali agreguotis įvairios struktūrinio heterochromatino dalys, dėl kurių susidaro chromocentrai. Šio tipo heterochromatinas neturi transkripcijos savybių, tai yra, nėra struktūrinių genų. Tokio chromosomos segmento vaidmuo iki šiol nėra visiškai aiškus, todėl mokslininkai linkę tik palaikyti funkciją.
Euchromatin
Euchromatinas yra chromosomų dalys, kurios dekondensuojamos tarpfazėje. Toks lokusas yra laisva, bet kartu ir maža kompaktiška konstrukcija.
Funkcinės euchromatino savybės
Šis chromatino tipas veikia ir funkciškai aktyvus. Jis neturi dažymo savybių ir nėra nustatytas histologiniais tyrimais. Mitozės fazėje beveik visas euchromatinas kondensuojasi ir tampa neatsiejama chromosomos dalimi. Sintetinės funkcijos šiuo laikotarpiu chromosomos neatlieka. Todėl ląstelių chromosomos gali būti dviejų funkcinių ir struktūrinių būsenų:
- Aktyvi arba veikianti būsena. Šiuo metu chromosomos yra beveik visiškai arba visiškai dekondensuotos. Jie dalyvauja transkripcijos ir reduplikacijos procese. Visi šie procesai vyksta tiesiogiai ląstelės branduolyje.
- Neaktyvi medžiagų apykaitos ramybės būsena (neveikianti). Šioje būsenoje chromosomosyra maksimaliai kondensuoti ir tarnauja kaip genetinės medžiagos pernešimo į dukterines ląsteles pernešėjas. Šioje būsenoje genetinė medžiaga taip pat paskirstoma.
Pabaigoje mitozės fazėje vyksta despiralizacija ir susiformuoja silpnos spalvos gijos, turinčios transkribuotų genų, struktūros.
Kiekvienos chromosomos struktūra turi savo unikalų chromatino vietos variantą: euchromatiną ir heterochromatiną. Ši ląstelių savybė leidžia citogenetikams identifikuoti atskiras chromosomas.
