Chromatinas yra medžiaga, iš kurios sudarytos chromosomos. Tai yra DNR ir aplinkinių baltymų kompleksas, galintis suspausti genetinę medžiagą. Dėl chromatino struktūros sutrikimų gali kilti rimtų ligų.
Kas yra chromatinas?
Chromatinas yra DNR, histonų ir kitų baltymų, sujungtų su DNR, mišinys. Iš to susidaro DNR-baltymų kompleksas, kurio pagrindiniai komponentai vis dėlto yra DNR ir histonai. Pavadinimas chromatinas atsirado dėl šio komplekso spalvos pažeidžiamumo su pagrindiniais branduoliniais dažais. Visuose eukariotuose yra chromatino.
Prokariotuose DNR molekulės daugiausia yra laisvos ir sudaro žiedo struktūrą. Aukštesniuose eukariotiniuose padaruose chromatinas yra chromosomų pagrindas. DNR-baltymų kompleksas gali suspausti tiek, kad mažoje erdvėje ląstelės branduolyje gali būti saugoma daug genetinės informacijos. Histonai yra labai senos baltymų molekulės, kurių genetinė sudėtis ir struktūra beveik nepakito iš eukariotinių vienaląsčių organizmų žmonėms.
Anatomija ir struktūra
Kaip jau minėta, chromatiną sudaro DNR, histonai ir kiti baltymai. Kaip šio komplekso dalis, DNR molekulė yra suvyniota aplink histono paketą, sudarytą iš aštuonių histonų. Histonai yra baltymai, susidedantys iš daugelio pagrindinių aminorūgščių.
Amino grupės sukuria teigiamą krūvį, o DNR molekulės turi neigiamą išorinį krūvį. Tai yra pagrindinis reikalavimas, kad iš DNR ir histonų susidarytų kietas kompleksas. Vadinamasis histono oktameras (8 histonai) apvyniotas maždaug 1,65 karto DNR dviguba grandine. Da atitinka 146 bazinių porų ilgį. Dėl to DNR gali būti susitraukusi 10 000–50 000 kartų. Tai būtina, kad jis tilptų į ląstelės branduolį. Apvynioto histono oktamero vienetas taip pat žinomas kaip nukleosoma. Atskiros nukleosomos savo ruožtu yra sujungtos viena su kita per linkerio histonus. Tokiu būdu susidaro nukleosomų grandinė, kuri kaip 30 nm pluoštas reiškia aukštesnį DNR organizacinį vienetą.
Net ir sandariai supakuoti, DNR vis dar gali pasiekti reguliuojančios baltymų molekulės, kurios leidžia nuskaityti genetinę informaciją ir perkelti ją į baltymus. Tačiau vis tiek reikia atskirti euchromatiną ir heterochromatiną. Esant euchromatinui, DNR yra aktyvi. Čia yra beveik visi aktyvūs genai, kurie koduoja ir ekspresuoja baltymus. Euchromatino srityje nėra struktūrinių skirtumų, neatsižvelgiant į atitinkamos chromosomos kondensacijos būseną. Heterochromatinas turi neaktyvius arba mažiau aktyvius DNR-baltymų kompleksus.
Jis yra atsakingas už viso chromatino struktūrines savybes. Savo ruožtu heterochromatiną galima suskirstyti į dvi formas. Taigi yra konstitucinis ir fakultatyvusis heterochromatinas. Konstitutinis heterochromatinas niekada nėra ekspresuojamas. Jis turi tik struktūrines funkcijas. Kartais pasirenkamas heterochromatinas. Skirtingose mitozės ir mejozės fazėse atsiranda skirtingas chromatino pakavimo lygis. Vadinamasis tarpfazinis chromatinas, palyginti su metafazės chromatinu, labai atsipalaiduoja, nes dauguma baltymų yra ekspresuojami šioje būsenoje.
Funkcija ir užduotys
Chromatino funkcija yra pritaikyti genetinę informaciją labai mažoje ląstelės branduolio erdvėje. Tai įmanoma tik suformavus labai sandarų DNR-baltymų kompleksą. Tačiau būtina, kad būtų skirtingi kondensacijos lygiai. Nors kompleksas yra labai sandariai supakuotas ramioje ir neaktyviojoje fazėje, jis turi būti labiau atsipalaidavęs aktyvesnėse fazėse. Bet net ir čia pakuotė vis dar yra labai stora.
Norint suaktyvinti baltymų sintezę, reikia nutraukti tvirtą ryšį tarp atitinkamų DNR segmentų ir apvynioto histono. Susieti histonai blokuoja DNR ekspresiją baltymais. Skirtingos jungimosi būsenos taip pat gali generuoti skirtingą genų aktyvumą. Ląstelės diferencijuojasi epigenetinių procesų metu. Skirtingose kūno ląstelėse DNR genetinė informacija yra vienoda, tačiau veikla genų ekspresijos metu yra skirtinga, todėl skirtingi ląstelių tipai taip pat prisiima skirtingas užduotis.
Ligos
Chromatino struktūros klaidos gali sukelti rimtų ligų. Dėl šių klaidų gali pasikeisti genų veikla, o tai sutrikdo kūno ląstelių sąveikos harmoniją. Tai dažnai yra labai retos ligos, turinčios labai panašius simptomus.
Nukentėję žmonės kenčia nuo fizinių apsigimimų ir psichinių negalių. Apie šiuos simptomus sukeliančius mechanizmus vis dar žinoma per mažai. Tačiau šiuos ryšius būtina ištirti, kad būtų galima kuo geriau išgydyti šias ligas. Dvi tipiškos ligos, kurių pagrindą sudaro chromatino sutrikimai, yra Coffin-Siris sindromas ir Nicolaides-Baraitser sindromas. Abi ligos yra genetinės. Esant Coffin-Siris sindromui, atsiranda įgimta pirštų ir kojų kaulų hipoplazija, trumpas ūgis ir protinis atsilikimas. Yra įvairių mutacijų, kurios sukelia šią ligą ir yra atsakingos už tam tikrus DNR-baltymų komplekso subvienetus.
Yra tiek autosominis recesyvinis, tiek autosominis dominuojantis paveldėjimo modeliai. Gydymas yra simptominis ir priklauso nuo konkrečių ligos simptomų. Nicolaides-Baraitser sindromas taip pat turi panašių simptomų. Be trumpo ūgio ir pirštų deformacijos, čia taip pat pasireiškia stiprus protinis atsilikimas ir traukuliai. Paveldimumas dominuoja autosomiškai. Būklė yra labai reta, ja serga vienas iš milijono žmonių. Kita reta paveldima būklė, susijusi su chromatino sutrikimu, yra Kornelijos de Lange sindromas. Šis sindromas taip pat rodo daugybę fizinių apsigimimų ir psichinės raidos sutrikimų.
