Chromatin ist die Substanz, die zur Erzeugung von Chromosomen verwendet wird. Im Detail besteht Chromatin aus DNA, RNA und verschiedenen Proteinen. Dies befindet sich im Kern jeder Zelle, aus der der Mensch besteht. Diese Substanz repräsentiert ungefähr zwei Meter DNA-Molekül in hyperkompakter Form. Der Zellkern hat seinerseits eine ungefähre Länge von 5 bis 7 Mikrometern.
Was ist Chromatin?
Inhaltsverzeichnis
In Bezug auf die Definition der Chromatinbiologie bezieht es sich auf die Art und Weise, wie DNA im Zellkern präsentiert wird. Es ist die Grundsubstanz eukaryotischer Chromosomen und gehört zur Vereinigung von DNA, RNA und Proteinen, die sich im Interphasenkern eukaryotischer Zellen befinden und das Genom dieser Zellen bilden, deren Funktion darin besteht, das Chromosom so zu formen, wie es ist in den Zellkern integrieren. Es gibt zwei Arten von Proteinen: Histone und Nicht-Histon-Proteine.
Chromatin Geschichte
Diese Substanz wurde 1880 dank Walther Flemming entdeckt, dem Wissenschaftler, der ihr diesen Namen gab, wegen seiner Vorliebe für Farbstoffe. Flemmings Geschichten wurden jedoch vier Jahre später vom Forscher Albrecht Kossel entdeckt. Im Hinblick auf die Fortschritte, die bei der Bestimmung der Chromatinstruktur gemacht wurden sehr knapp war, war es nicht bis in den 1970er Jahren, als die ersten Beobachtungen von Chromatin Fasern hergestellt werden können dank der bereits etablierten Elektronen - Mikroskopie, die Dies zeigte die Existenz des Nukleosoms, wobei letzteres die Basiseinheit des Chromatins war, dessen Struktur 1997 mittels Röntgenkristallographie genauer beschrieben wurde.
Chromatin-Typen
Es wird in zwei Typen eingeteilt: Euchromatin und Heterochromatin. Die Grundeinheiten, die Chromatin bilden Nukleosomen sind, die aus etwa 146 Basenpaaren gebildet sind Länge, die mit einem spezifischen Komplex von acht nukleosomalen Histone wiederum verbunden sind. Die Typen sind unten aufgeführt:
Heterochromatin
- Es ist die kompakteste Expression dieser Substanz und verändert ihren Verdichtungsgrad während des gesamten Zellzyklus nicht.
- Es besteht aus sich stark wiederholenden und inaktiven DNA-Sequenzen, die sich nicht replizieren und das Zentromer des Chromosoms bilden.
- Seine Funktion ist es, die Integrität der Chromosomen aufgrund seiner dichten und regelmäßigen Packung mit Genen zu schützen.
Es kann aufgrund seiner Dichte mit einem Lichtmikroskop mit dunkler Farbe identifiziert werden. Heterochromatin wird in zwei Gruppen eingeteilt:
Konstitutiv
Es scheint durch repetitive Sequenzen in allen Zelltypen stark kondensiert zu sein und kann nicht transkribiert werden, da es keine genetische Information enthält. Sie sind die Zentromere und Telomere aller Chromosomen, die ihre DNA nicht exprimieren.
Optional
Es ist in verschiedenen Zelltypen unterschiedlich, es kondensiert nur in bestimmten Zellen oder bestimmten Perioden der Zellentwicklung, wie dem Barr-Korpuskel, der gebildet wird, weil das optionale Heterochromatin aktive Regionen aufweist, die unter bestimmten Umständen und Eigenschaften transkribiert werden können. Es enthält auch Satelliten-DNA.
Euchromatin
- Euchromatin ist der Teil, der in einem weniger kondensierten Zustand als Heterochromatin verbleibt und während des Zellzyklus im gesamten Zellkern verteilt ist.
- Es stellt die aktive Form des Chromatins dar, in der genetisches Material transkribiert wird. Sein weniger kondensierter Zustand und seine Fähigkeit, sich dynamisch zu verändern, ermöglichen die Transkription.
- Nicht alles davon wird transkribiert, der Rest wird jedoch im Allgemeinen in Heterochromatin umgewandelt, um genetische Informationen zu verdichten und zu schützen.
- Seine Struktur ähnelt einer Perlenkette, bei der jede Perle ein Nukleosom darstellt, das aus acht Proteinen besteht, die als Histone bezeichnet werden. Um sie herum befinden sich DNA-Paare.
- Im Gegensatz zu Heterochromatin ist die Verdichtung in Euchromatin niedrig genug, um Zugang zu genetischem Material zu ermöglichen.
- In Labortests kann dies mit einem optischen Mikroskop identifiziert werden, da seine Struktur stärker voneinander getrennt und mit einer hellen Farbe imprägniert ist.
- In prokaryotischen Zellen ist es die einzige vorhandene Form von Chromatin. Dies kann auf die Tatsache zurückzuführen sein, dass sich die Struktur von Heterochromatin Jahre später entwickelt hat.
Chromatin Rolle und Bedeutung
Seine Funktion besteht darin , die genetische Information bereitzustellen, die Zellorganellen zur Durchführung der Proteintranskription und -synthese benötigen. Sie übertragen und bewahren auch die in der DNA enthaltene genetische Information und duplizieren die DNA bei der Zellreproduktion.
Darüber hinaus ist diese Substanz auch in der Tierwelt vorhanden. Beispielsweise bildet sich im tierischen Zellchromatin das Geschlechtschromatin als kondensierte Chromatinmasse im Grenzflächenkern, die ein inaktiviertes X-Chromosom darstellt, das die Nummer eins im Kern von Säugetieren überschreitet. Dies ist auch als Barrs Körperchen bekannt.
Dies spielt eine grundlegende regulatorische Rolle bei der Genexpression. Die verschiedenen Verdichtungszustände können (wenn auch nicht eindeutig) mit dem Transkriptionsgrad der in diesen Bereichen gefundenen Gene in Verbindung gebracht werden. Chromatin ist für die Transkription stark repressiv, da die Assoziation von DNA mit verschiedenen Proteinen die Verarbeitung verschiedener RNA-Polymerasen erschwert. Daher gibt es eine Vielzahl von Chromatin-Remodelling- und Histonmodifikationsmaschinen.
Derzeit gibt es einen sogenannten " Histon-Code ". Die verschiedenen Histone können posttranslationale Modifikationen wie Methylierung, Acetylierung, Phosphorylierung erfahren, die im Allgemeinen an Lysin- oder Argininresten verabreicht werden. Die Acetylierung ist mit der Aktivierung der Transkription verbunden, da bei der Acetylierung eines Lysins die positive Gesamtladung des Histons abnimmt und somit eine geringere Affinität zur DNA (die negativ geladen ist) aufweist.
Folglich ist die DNA weniger gebunden, wodurch der Zugang durch die Transkriptionsmaschinerie ermöglicht wird. Im Gegensatz dazu ist die Methylierung mit einer Repression der Transkription und einer stärkeren DNA-Histon-Bindung verbunden (obwohl dies nicht immer der Fall ist). Beispielsweise ist in Hefe S. pombe die Methylierung am Lysinrest 9 von Histon 3 mit der Unterdrückung der Transkription in Heterochromatin verbunden, während die Methylierung am Lysinrest 4 die Genexpression fördert.
Die Enzyme, die die Funktionen von Histonmodifikationen erfüllen, sind Histonacetylasen und -deacetylasen sowie Histonmethylasen und -demethylasen, die verschiedene Familien bilden, deren Mitglieder für die Modifizierung eines bestimmten Rests im langen Schwanz von Histonen verantwortlich sind.
Zusätzlich zu Histonmodifikationen gibt es auch Chromatin-Remodellierungsmaschinen wie SAGA, die für die Neupositionierung von Nukleosomen verantwortlich sind, indem sie entweder verschoben, gedreht oder sogar teilweise entwaffnet werden, einige der Histone der Nukleosomenbestandteile entfernt und dann zurückgegeben werden. Im Allgemeinen sind Chromatin-Remodellierungsmaschinen für den Transkriptionsprozess in Eukaryoten essentiell, da sie den Zugang und die Prozessivität von Polymerasen ermöglichen.
Eine andere Möglichkeit, Chromatin als "inaktiv" zu markieren, kann auf der Ebene der DNA-Methylierung in den Cytosinen auftreten, die zu den CpG-Dinukleotiden gehören. Im Allgemeinen sind DNA- und Chromatinmethylierung synergistische Prozesse, da es beispielsweise bei der Methylierung von DNA Histonmethylierungsenzyme gibt, die methylierte Cytosine und methylierte Histone erkennen können. In ähnlicher Weise können Enzyme, die DNA methylieren, methylierte Histone erkennen und daher die Methylierung auf DNA-Ebene fortsetzen.
Häufig gestellte Fragen zu Chromatin
Was sind die Eigenschaften von Chromatin?
Es zeichnet sich dadurch aus, dass es fast doppelt so viele Proteine enthält wie das genetische Material. Die wichtigsten Proteine in diesem Komplex sind Histone, kleine positiv geladene Proteine, die durch elektrostatische Wechselwirkungen an DNA binden. Außerdem hat Chromatin über tausend verschiedene Histonproteine. Die Grundeinheit des Chromatins ist das Nukleosom, das aus der Vereinigung von Histonen und DNA besteht.Wie besteht Chromatin?
Es besteht aus einer Kombination von Proteinen, die als Histone bezeichnet werden und aus Arginin und Lysin gebildete Grundproteine sind, mit DNA und RNA, wobei die Funktion darin besteht, das Chromosom so zu formen, dass es in den Zellkern integriert wird.Wie ist Chromatin aufgebaut?
Die Ultrastruktur von Chromatin basiert auf: Histonen, die Nukleosomen bilden (acht Histonproteine + eine DNA-Faser mit 200 Basenpaaren). Jedes Nukleosom assoziiert mit einem anderen Histontyp, H1, und es wird kondensiertes Chromatin gebildet.Was ist der Unterschied zwischen Chromatin und Chromosom?
Chromatin ist die Grundsubstanz des Zellkerns, und seine chemische Konstitution besteht einfach aus DNA-Strängen mit unterschiedlichem Kondensationsgrad.Andererseits sind Chromosomen Strukturen innerhalb der Zelle, die genetische Informationen enthalten, und jedes Chromosom besteht aus einem DNA-Molekül, das mit RNA und Proteinen assoziiert ist.
