Das Konzept des "Chromosoms" ist in der Wissenschaft nicht so neu, wie es auf den ersten Blick erscheinen mag. Dieser Begriff wurde erstmals vor über 130 Jahren vom Morphologen W. Waldeyer zur Bezeichnung der intranukleären Struktur einer eukaryontischen Zelle vorgeschlagen. In den Namen eingebettet ist die Fähigkeit der intrazellulären Struktur, sich mit basischen Farbstoffen anzufärben.
Zunächst… Was ist Chromatin?
Chromatin ist ein Nukleoproteinkomplex. Chromatin ist nämlich ein Polymer, das spezielle chromosomale Proteine, Nukleosomen und DNA enthält. Proteine können bis zu 65 % der Masse eines Chromosoms ausmachen. Chromatin ist ein dynamisches Molekül und kann eine Vielzahl von Konfigurationen annehmen.
Chromatin-Proteine machen einen wesentlichen Teil seiner Masse aus und werden in zwei Gruppen eingeteilt:
- Histonproteine - enth alten basische Aminosäuren in ihrer Zusammensetzung (z. B. Arginin und Lysin). Die Anordnung der Histone ist chaotisch in Form von Blöcken entlang der gesamten Länge des DNA-Moleküls.
- Nicht-Histon-Proteine (etwa 1/5 der Gesamtzahl der Histone) - sind Kernproteineeine Matrix, die im Interphasekern ein strukturelles Netzwerk bildet. Sie ist die Grundlage, die die Morphologie und den Stoffwechsel des Kerns bestimmt.
Derzeit wird Chromatin in der Zytogenetik in zwei Varianten unterteilt: Heterochromatin und Euchromatin. Die Unterteilung von Chromatin in zwei Arten erfolgte aufgrund der Fähigkeit jeder Art, sich mit spezifischen Farbstoffen zu färben. Dies ist eine effiziente DNA-Bildgebungstechnik, die von Zytologen verwendet wird.
Heterochromatin
Heterochromatin ist ein in der Interphase teilweise kondensierter Teil eines Chromosoms. Funktionell ist Heterochromatin wertlos, da es nicht aktiv ist, insbesondere in Bezug auf die Transkription. Aber seine Fähigkeit, sich gut anzufärben, wird in histologischen Studien häufig genutzt.
Struktur des Heterochromatins
Heterochromatin hat eine einfache Struktur (siehe Abbildung).
Heterochromatin ist in Kügelchen verpackt, die Nukleosomen genannt werden. Nukleosomen bilden noch dichtere Strukturen und „stören“so das Ablesen von Informationen aus der DNA. Heterochromatin wird bei der Methylierung von H3-Histon an Lysin 9 gebildet und anschließend mit Protein 1 (HP1 - Heterochromatin Protein 1) assoziiert. Interagiert auch mit anderen Proteinen, einschließlich H3K9-Methyltransferasen. Eine so große Anzahl von Proteinwechselwirkungen untereinander ist eine Bedingung für die Aufrechterh altung von Heterochromatin und seiner Verteilung. Die Primärstruktur der DNA hat keinen Einfluss auf die Bildung von Heterochromatin.
Heterochromatin besteht nicht nur aus separaten Teilen, sondern aus ganzen Chromosomen, die während des gesamten Zellzyklus in einem kondensierten Zustand verbleiben. Sie befinden sich in der S-Phase und unterliegen der Replikation. Wissenschaftler glauben, dass Heterochromatin-Regionen die Gene, die das Protein kodieren, nicht tragen oder die Anzahl solcher Gene sehr gering ist. Anstelle solcher Gene bestehen die Nukleotidsequenzen von Heterochromatin meist aus einfachen Wiederholungen.
Heterochromatin-Typen
Heterochromatin gibt es in zwei Arten: fakultativ und strukturell.
- Fakultatives Heterochromatin ist Chromatin, das bei der Bildung einer Helix eines der beiden Chromosomen derselben Art entsteht, es ist nicht immer heterochromatisch, aber manchmal. Es enthält Gene mit Erbinformationen. Es wird gelesen, wenn es in den euchromatischen Zustand eintritt. Der kondensierte Zustand für fakultatives Heterochromatin ist ein vorübergehendes Phänomen. Dies ist der Hauptunterschied zum strukturellen. Ein Beispiel für fakultatives Heterochromatin ist das Körperchromatin, das das weibliche Geschlecht bestimmt. Da eine solche Struktur aus zwei homologen X-Chromosomen somatischer Zellen besteht, kann eines von ihnen nur fakultatives Heterochromatin bilden.
- Strukturelles Heterochromatin ist eine Struktur, die durch einen stark gewundenen Zustand gebildet wird. Es bleibt während des gesamten Zyklus bestehen. Wie oben erwähnt, ist der kondensierte Zustand für strukturelles Heterochromatin ein konstantes Phänomen, im Gegensatz zu einem optionalen. Strukturelles Heterochromatin wird auch genanntkonstitutiv, wird von C-color gut erkannt. Es befindet sich vom Kern entfernt und besetzt die zentromeren Regionen, ist aber manchmal in anderen Regionen des Chromosoms lokalisiert. Während der Interphase kann es häufig zu einer Aggregation verschiedener Abschnitte des strukturellen Heterochromatins kommen, was zur Bildung von Chromozentren führt. Bei dieser Art von Heterochromatin gibt es keine Transkriptionseigenschaft, dh es gibt keine Strukturgene. Die Rolle eines solchen Abschnitts des Chromosoms ist bisher nicht ganz klar, daher neigen Wissenschaftler dazu, nur die Funktion zu unterstützen.
Euchromatin
Euchromatin sind Teile von Chromosomen, die in der Interphase dekondensiert werden. Ein solcher Locus ist eine lockere, aber gleichzeitig kleine kompakte Struktur.
Funktionsmerkmale von Euchromatin
Diese Art von Chromatin funktioniert und ist funktionell aktiv. Es hat keine Färbungseigenschaft und wird nicht durch histologische Studien bestimmt. In der Phase der Mitose kondensiert fast das gesamte Euchromatin und wird ein integraler Bestandteil des Chromosoms. Synthetische Funktionen während dieser Zeit führen die Chromosomen nicht durch. Daher können zelluläre Chromosomen in zwei funktionellen und strukturellen Zuständen vorliegen:
- Aktiver oder Arbeitsstatus. Zu diesem Zeitpunkt sind die Chromosomen fast vollständig oder vollständig dekondensiert. Sie sind am Prozess der Transkription und Reduplikation beteiligt. All diese Prozesse laufen direkt im Zellkern ab.
- Inaktiver metabolischer Ruhezustand (nicht arbeitsfähig). In diesem Zustand sind die Chromosomenwerden maximal verdichtet und dienen als Transportmittel für die Übertragung von genetischem Material auf Tochterzellen. In diesem Zustand wird auch das Erbgut verteilt.
In der Endphase der Mitose kommt es zur Despiralisierung und es bilden sich schwach gefärbte Strukturen in Form von Fäden, die transkribierte Gene enth alten.
Die Struktur jedes Chromosoms hat seine eigene, einzigartige Variante der Lage des Chromatins: Euchromatin und Heterochromatin. Dieses Merkmal der Zellen ermöglicht es Zytogenetikern, einzelne Chromosomen zu identifizieren.
