kromatin

kromatin er materialet som kromosomene er sammensatt av. Det er et kompleks av DNA og omkringliggende proteiner som kan komprimere genetisk materiale. Forstyrrelser i kromatinstrukturen kan føre til alvorlige sykdommer.

Hva er kromatin?

Kromatin er en blanding av DNA, histoner og andre proteiner bundet til DNA. Et DNA-proteinkompleks dannes av dette, hvor hovedkomponentene derimot er DNA og histoner. Navnet kromatin er et resultat av misfarging av dette komplekset med grunnleggende kjernefysiske fargestoffer. Alle eukaryoter inneholder kromatin.

I prokaryoter er DNA-molekylene hovedsakelig frie og danner en ringstruktur. Hos de høyere eukaryote skapningene er kromatin grunnlaget for kromosomene. DNA-proteinkomplekset kan komprimere så mye at mye genetisk informasjon kan lagres i et lite rom i cellekjernen. Histoner er veldig gamle proteinmolekyler hvis genetiske sammensetning og struktur har holdt seg nesten uendret fra eukaryotiske encellede organismer til mennesker.

Anatomi og struktur

Som allerede nevnt består kromatin av DNA, histoner og andre proteiner. Som en del av dette komplekset blir DNA-molekylet pakket rundt en histonpakke som består av åtte histoner. Histoner er proteiner som består av mange basiske aminosyrer.

Aminogruppene genererer en positiv ladning, mens DNA-molekylene har en negativ ekstern ladning. Dette er det grunnleggende kravet for dannelse av et fast kompleks fra DNA og histoner. Den såkalte histonoktamer (8 histoner) er viklet rundt 1,65 ganger av DNA-dobbeltstrengen. Da tilsvarer en kjedelengde på 146 basepar. Som et resultat kan DNA krympes 10.000 til 50.000 ganger. Dette er nødvendig slik at det passer inn i cellekjernen. En enhet av en innpakket histonoktamer er også kjent som et nukleosom. De individuelle nukleosomene er igjen koblet til hverandre via linkerhistoner. På denne måten dannes en kjede med nukleosomer, som som en 30 nm fiber representerer en høyere organisatorisk enhet av DNA.

Selv innenfor den tette pakningen kan DNA fremdeles nås med regulatoriske proteinmolekyler som lar den genetiske informasjonen leses og overføres til proteiner. Imidlertid må det fortsatt skilles mellom eukromatin og heterokromatin. Med euchromatin er DNAet aktivt. Nesten alle aktive gener som koder og uttrykker proteiner er lokalisert her. Det er ingen strukturelle forskjeller i området til Euchromatin, uavhengig av kondensasjonstilstanden til det respektive kromosomet. Heterokromatin inneholder inaktive eller mindre aktive DNA-proteinkomplekser.

Det er ansvarlig for de strukturelle egenskapene til det totale kromatinet. Heterokromatin kan på sin side deles inn i to former. Så det er konstitutivt og fakultativt heterokromatin. Konstitutivt heterokromatin kommer aldri til uttrykk. Den har bare strukturelle funksjoner. Det valgfrie heterokromatinet kan noen ganger uttrykkes. I de forskjellige fasene av mitose og meiose dukker det opp forskjellige pakningsnivåer av kromatin. Det såkalte interfasekromatinet viser en veldig sterk løsnethet sammenlignet med metafasekromatinet, siden de fleste proteiner er uttrykt i denne tilstanden.

Funksjon & oppgaver

Kromatins funksjon er å imøtekomme den genetiske informasjonen i det lille rommet i cellekjernen. Dette er bare mulig gjennom dannelse av et veldig tettpakket DNA-proteinkompleks. Imidlertid er det nødvendig at det er forskjellige nivåer av kondens. Selv om komplekset er veldig tettpakket i en rolig og inaktiv fase, må det være mer avslappet i mer aktive faser. Men selv her er pakken fremdeles veldig stram.

For å aktivere proteinsyntese må den sterke bindingen mellom de korresponderende DNA-segmentene og den innpakkete histonen brytes. De bundne histonene blokkerer DNAet fra å uttrykke proteiner. Ulike bindende tilstander kan også generere forskjellige aktiviteter av genene. Cellene skiller seg ut i løpet av epigenetiske prosesser. Den genetiske informasjonen om DNAet er den samme i de forskjellige kroppscellene, men aktivitetene under genuttrykk er forskjellige, slik at de forskjellige celletyper også påtar seg forskjellige oppgaver.

Sykdommer

Feil i strukturen til kromatin kan føre til alvorlige sykdommer. Disse feilene kan føre til forskyvninger i genaktivitet, som forstyrrer harmonien i samspillet mellom kroppens celler. Dette er ofte veldig sjeldne sykdommer med veldig like symptomer.

De berørte lider av fysiske misdannelser og psykiske funksjonshemninger. Mekanismene som forårsaker disse symptomene er fremdeles for lite kjent. Imidlertid er forskning på disse sammenhengene nødvendig for å kunne behandle disse sykdommene på best mulig måte. To typiske sykdommer som er basert på kromatinforstyrrelser er Coffin-Siris syndrom og Nicolaides-Baraitser syndrom. Begge sykdommene er genetiske. Ved Coffin-Siris syndrom forekommer medfødt hypoplasia i finger- og tåben, kort status og mental retardasjon. Det er forskjellige mutasjoner som utløser denne sykdommen, som er ansvarlig for visse underenheter av DNA-proteinkomplekset.

Det er både autosomale recessive og autosomal dominante arvemønstre. Behandlingen er symptomatisk og avhenger av de spesifikke symptomene på sykdommen. Nicolaides-Baraitser syndrom har også lignende symptomer. I tillegg til kort status og misdannelse av fingrene, forekommer også alvorlig mental retardasjon og anfall. Arv er autosomalt dominerende. Tilstanden er svært sjelden, og rammer en av en million mennesker. En annen sjelden arvelig tilstand assosiert med kromatinlidelse er Cornelia de Lange syndrom. Dette syndromet viser også mange fysiske misdannelser og psykiske utviklingsforstyrrelser.