kromatin az az anyag, amelyből a kromoszómák állnak. Ez a DNS és a környező fehérjék komplexe, amely képes tömöríteni a genetikai anyagot. A kromatin szerkezetének zavara súlyos betegségeket okozhat.
Mi az a kromatin?
A kromatin a DNS-hez kötött DNS, hisztonok és más fehérjék keveréke. Ebből DNS-protein komplex képződik, amelynek fő komponensei azonban a DNS és a hisztonok. A kromatin név ennek a komplexnek az alapvető nukleáris festékekkel való elszíneződhetőségéből származik. Az összes eukarióta kromatint tartalmaz.
A prokariótákban a DNS-molekulák főleg szabadok és gyűrűs szerkezetet képeznek. A magasabb eukarióta lényekben a kromatin alapja a kromatin. A DNS-protein komplex annyira képes tömöríteni, hogy sok genetikai információ tárolható a sejtmag kis helyén. A hisztonok nagyon régi proteinmolekulák, amelyek genetikai összetétele és szerkezete szinte változatlan maradt az eukarióta egysejtű organizmusoktól az emberekig.
Anatómia és felépítés
Mint már említettük, a kromatin DNS-ből, hisztonokból és más proteinekből áll. A komplex részeként a DNS-molekulát egy nyolc hisztonból álló hisztoncsomagolásba csomagolják. A hisztonok olyan fehérjék, amelyek sok alapvető aminosavat tartalmaznak.
Az aminocsoportok pozitív töltést generálnak, míg a DNS-molekulák negatív külső töltéssel rendelkeznek. Ez az alapvető követelmény egy szilárd komplex kialakulásához a DNS-ből és a hisztonokból. Az úgynevezett hiszton-oktamert (8 hisztont) körülbelül 1,65-szer körültekercselik a DNS kettős szál. Da megfelel a lánc hosszának 146 bázispárnak. Ennek eredményeként a DNS 10 000-50 000-szer csökkent. Ez szükséges, hogy beleférjen a sejtmagba. A becsomagolt hiszton-oktamer egysége nukleoszóma néven is ismert. Az egyes nukleoszómák viszont linker hisztonokon keresztül kapcsolódnak egymáshoz. Ily módon nukleoszómák lánca alakul ki, amelyek 30 nm-es szálként a DNS magasabb szervezeti egységét képviselik.
A szűk csomagoláson belül a DNS-t még mindig olyan szabályozó fehérjemolekulákkal lehet elérni, amelyek lehetővé teszik a genetikai információ leolvasását és a fehérjékbe történő átvitelét. Különbséget kell azonban tenni az euchromatin és a heterochromatin között. Az euchromatin esetében a DNS aktív. Szinte az összes aktív gén, amely fehérjéket kódol és expresszál, itt található. Az Euchromatin területén nincs strukturális különbség, függetlenül a kromoszóma kondenzációs állapotától. A heterochromatin inaktív vagy kevésbé aktív DNS-protein komplexeket tartalmaz.
Feladata a teljes kromatin szerkezeti tulajdonságai. A heterochromatin viszont két formára osztható. Tehát létezik konstitutív és fakultatív heterochromatin. A konstitutív heterokromatin soha nem expresszálódik. Csak szerkezeti funkciókkal rendelkezik. Az opcionális heterokromatin néha expresszálható. A mitózis és a meiozis különféle fázisaiban a kromatin különböző csomagolási szintjei merülnek fel. Az úgynevezett fázisközi kromatin nagyon erős meglazulást mutat a metafázisú kromatinhoz képest, mivel a legtöbb fehérje ebben az állapotban expresszálódik.
Funkció és feladatok
A kromatin feladata, hogy a genetikai információt a sejtmag nagyon kicsi helyén tárolja. Ez csak egy nagyon szorosan csomagolt DNS-protein komplex kialakításával lehetséges. Szükség van ugyanakkor a kondenzáció különböző szintjeire. Míg a komplexum nagyon szorosan van csomagolva egy csendes és inaktív fázisban, aktívabb fázisokban inkább nyugodtnak kell lennie. De még itt is nagyon nehéz a csomag.
A proteinszintézis aktiválásához a megfelelő DNS-szegmensek és a becsomagolt hiszton közötti erős kötést meg kell szakítani. A kötött hisztonok blokkolják a DNS-t a fehérjéket expresszáltatni. A különböző kötési állapotok a gének eltérő aktivitását is előidézhetik. A sejtek differenciálódnak az epigenetikus folyamatok során. A DNS genetikai információi azonosak a különböző testsejtekben, de a génexpresszió során a tevékenységek eltérőek, tehát a különböző sejttípusok is különböző feladatokat látnak el.
betegségek
A kromatin szerkezetének hibái súlyos betegségeket okozhatnak. Ezek a hibák a génaktivitás eltolódását eredményezhetik, amely megzavarja a test sejtjeinek kölcsönhatása harmonikus hatását. Ez gyakran nagyon ritka betegség, nagyon hasonló tünetekkel.
Az érintett embereket fizikai rendellenességek és mentális rendellenességek szenvedik. Az ezeket a tüneteket okozó mechanizmusok még mindig kevéssé ismertek. E kapcsolatok kutatására azonban szükség van, hogy ezeket a betegségeket a lehető legjobban kezeljék. Két tipikus betegség, amely a kromatin rendellenességeken alapszik, a Coffin-Siris szindróma és a Nicolaides-Baraitser szindróma. Mindkét betegség genetikai. Coffin-Siris szindróma esetén az ujj és a lábujjcsontok veleszületett hipoplazia, rövid testtartás és mentális retardáció fordul elő. Különböző mutációk váltják ki ezt a betegséget, amelyek felelősek a DNS-protein komplex bizonyos alegységeiért.
Vannak mind autoszomális recesszív, mind autoszomális domináns öröklési minták. A kezelés tüneti és a betegség konkrét tüneteitől függ. A Nicolaides-Baraitser szindróma hasonló tünetekkel is rendelkezik. Az ujjak rövid testtartása és rendellenességei mellett súlyos mentális retardáció és rohamok is előfordulnak. Az öröklés az autoszomális domináns. Ez a betegség nagyon ritka, és egymillió ember közül egyet érint. A kromatin-rendellenességgel összefüggő másik ritka örökletes állapot a Cornelia de Lange-szindróma. Ez a szindróma számos fizikai rendellenességet és mentális fejlődési rendellenességet is mutat.
