chromatínu

chromatínu je materiál, z ktorého sú chromozómy zložené. Je to komplex DNA a okolitých proteínov, ktoré môžu komprimovať genetický materiál. Poruchy chromatínovej štruktúry môžu viesť k vážnym chorobám.

Čo je chromatín?

Chromatín je zmes DNA, histónov a iných proteínov naviazaných na DNA. Z toho sa vytvorí komplex DNA-proteín, ktorého hlavnými zložkami sú však DNA a históny. Názov chromatín je výsledkom zafarbenia tohto komplexu pomocou základných jadrových farbív. Všetky eukaryoty obsahujú chromatín.

V prokaryotoch sú molekuly DNA prevažne voľné a tvoria kruhovú štruktúru. U vyšších eukaryotických tvorov je chromatín základom chromozómov. Komplex DNA-proteín môže komprimovať toľko, že veľa genetických informácií môže byť uložených v malom priestore v jadre bunky. Históny sú veľmi staré proteínové molekuly, ktorých genetické zloženie a štruktúra zostali takmer nezmenené od eukaryotických jednobunkových organizmov po človeka.

Anatómia a štruktúra

Ako už bolo uvedené, chromatín pozostáva z DNA, histónov a ďalších proteínov. Ako súčasť tohto komplexu je molekula DNA obalená okolo histónového paketu tvoreného ôsmimi histónmi. Históny sú proteíny, ktoré sa skladajú z mnohých bázických aminokyselín.

Aminoskupiny vytvárajú pozitívny náboj, zatiaľ čo molekuly DNA majú negatívny vonkajší náboj. Toto je základná požiadavka na vytvorenie pevného komplexu z DNA a histónov. Takzvaný histónový oktamér (8 histónov) je obalený asi 1,65-krát dvojreťazcom DNA. Da zodpovedá dĺžke reťazca 146 párov báz. Výsledkom je, že DNA sa môže zmenšiť 10 000 až 50 000 krát. Je to potrebné, aby sa zmestilo do jadra bunky. Jednotka zabaleného histónového oktaméru je tiež známa ako nukleozóm. Jednotlivé nukleozómy sú zase vzájomne spojené prostredníctvom linkerových histónov. Týmto spôsobom sa vytvorí reťazec nukleozómov, ktoré ako 30 nm vlákno predstavujú vyššiu organizačnú jednotku DNA.

Dokonca aj v tesnom balení môže byť DNA stále dosiahnutá pomocou regulačných proteínových molekúl, ktoré umožňujú čítanie a prenos genetickej informácie na proteíny. Stále je však potrebné rozlišovať medzi euchromatínom a heterochromatínom. Pri euchromatíne je DNA aktívna. Nachádza sa tu takmer všetky aktívne gény, ktoré kódujú a exprimujú proteíny. V oblasti euchromatínu nie sú štrukturálne rozdiely, bez ohľadu na kondenzačný stav príslušného chromozómu. Heterochromatín obsahuje neaktívne alebo menej aktívne komplexy DNA-proteín.

Je zodpovedný za štruktúrne vlastnosti celkového chromatínu. Heterochromatín sa dá rozdeliť na dve formy. Existuje teda konštitutívny a fakultatívny heterochromatín. Konštitučný heterochromatín sa nikdy neexprimuje. Má iba štrukturálne funkcie. Prípadný heterochromatín môže byť niekedy exprimovaný. V rôznych fázach mitózy a meiózy sa objavujú rôzne hladiny chromatínu. Tzv. Interfázový chromatín vykazuje veľmi silné uvoľnenie v porovnaní s metafázovým chromatínom, pretože väčšina proteínov je v tomto stave exprimovaná.

Funkcia a úlohy

Funkciou chromatínu je prispôsobenie genetickej informácie vo veľmi malom priestore bunkového jadra. Toto je možné iba vytvorením veľmi tesne zabaleného komplexu DNA-proteín. Je však potrebné, aby existovali rôzne úrovne kondenzácie. Aj keď je komplex veľmi pevne zabalený v tichej a neaktívnej fáze, v aktívnejších fázach musí byť uvoľnenejší. Ale aj tu je balenie stále veľmi tesné.

Aby sa aktivovala syntéza proteínov, musí sa prerušiť silná väzba medzi zodpovedajúcimi segmentmi DNA a zabaleným histónom. Viazané históny blokujú DNA pri expresii proteínov. Rôzne väzobné stavy môžu tiež generovať rôzne aktivity génov. Bunky sa diferencujú v priebehu epigenetických procesov. Genetická informácia DNA je rovnaká v rôznych telesných bunkách, ale aktivity počas génovej expresie sú rôzne, takže rôzne typy buniek tiež prijímajú rôzne úlohy.

choroby

Chyby v štruktúre chromatínu môžu viesť k vážnym chorobám. Tieto chyby môžu viesť k posunom v génovej aktivite, ktoré narúšajú harmóniu v interakcii s bunkami tela. Toto sú často veľmi zriedkavé choroby s veľmi podobnými príznakmi.

Postihnutí ľudia trpia fyzickými malformáciami a mentálnymi poruchami. Mechanizmy, ktoré spôsobujú tieto príznaky, sú stále príliš známe. Výskum týchto vzťahov je však potrebný, aby bolo možné tieto choroby liečiť najlepším možným spôsobom. Dve typické choroby, ktoré sú založené na chromatínových poruchách, sú Coffin-Sirisov syndróm a Nicolaides-Baraitserov syndróm. Obe choroby sú genetické. Pri syndróme Coffin-Siris sa vyskytuje vrodená hypoplázia kostí prstov a prstov, krátka postava a mentálna retardácia. Existujú rôzne mutácie, ktoré spúšťajú toto ochorenie a ktoré sú zodpovedné za určité podjednotky komplexu DNA-proteín.

Existujú autozomálne recesívne aj autozomálne dominantné vzorce dedičnosti. Liečba je symptomatická a závisí od konkrétnych symptómov choroby. Nicolaides-Baraitserov syndróm má podobné príznaky. Okrem krátkej postavy a malformácie prstov sa tu vyskytuje aj ťažká mentálna retardácia a záchvaty. Dedičstvo je autozomálne dominantné. Tento stav je veľmi zriedkavý a postihuje jedného z milióna ľudí. Ďalším zriedkavým dedičným stavom spojeným s chromatínovou poruchou je Cornelia de Langeov syndróm. Tento syndróm tiež vykazuje mnohé fyzické malformácie a poruchy duševného rozvoja.