Структурний гетерохроматин

Поняття «хромосома» не настільки нове в науці, як може здатися на перший погляд. Вперше позначати внутриядерную структуру эукариотической клітини таким терміном було запропоновано понад 130 років тому морфологом Ст. Вальдейером. Заголовок вкладена здатність внутрішньоклітинної структури забарвлюватися основними барвниками.

Насамперед… Що таке хроматин?

Хроматин – це нуклеопротеиновый комплекс. А саме хроматин – це полімер, що включає в себе спеціальні хромосомні білки, нуклеосомы і ДНК. Білки можуть становити до 65% від маси хромосоми. Хроматин являє собою динамічну молекулу і може приймати величезну кількість конфігурацій.

Білки хроматину складають вагому частину від його маси і поділяються на дві групи:

Гистоновые білки – містять основні амінокислоти в своєму складі (наприклад, аргінін і лізин). Розташування гістонів хаотично у вигляді блоків по всій довжині молекули ДНК.

Негистоновые білки (приблизно 1/5 частина від загальної кількості гістонів) – являють собою ядерний білковий матрикс утворює в интерфазном ядрі структурну мережу. Саме вона є основою, що визначають морфологію і метаболізм ядра.

В даний час в цитогенетике хроматин підрозділяється на два різновиди: гетерохроматин і еухроматин. Розподіл хроматину на два види сталося із-за здатності кожного виду забарвлюватися специфічними барвниками. Це ефективний спосіб візуалізації ДНК, використовуваний цитологами.

Гетерохроматин

Гетерохроматин – це частково конденсовані в інтерфазі ділянки хромосоми. Функціонально гетерохроматин не представляє ніякої цінності, оскільки не активний, саме щодо транскрипції. Але його здатність добре забарвлюватися широко застосовується в гістологічних дослідженнях.

Будова гетерохроматину

Гетерохроматин має нескладну будову (див. малюнок).

Гетерохроматин упаковується в глобули, які називаються нуклеосомами. Нуклеосомы утворюють ще більш щільні структури і таким чином «заважають» зчитувати інформацію з ДНК. Гетерохроматин утворюється в процесі метилювання гистона НЗ за лизину 9, в подальшому асоціюється з білком 1 (НР1 – Heterochromatin Protein 1). Також взаємодіє з іншими білками, в тому числі НЗК9-метилтрансфераз. Таку велику кількість взаємодій білків між собою є умовою підтримки гетерохроматину та його поширення. Первинне будова ДНК не впливає на утворення гетерохроматину.

Гетерохроматин – це не тільки окремі частини, але і цілі хромосоми, які протягом всього клітинного циклу залишаються в конденсованому стані. Саме вони в S-фазі і піддаються реплікації. Вчені вважають, що гетерохроматиновые ділянки не несуть в собі гени, які кодують білок, або кількість таких генів дуже незначно. Замість таких генів нуклеотидні послідовності гетерохроматину в більшості своїх складаються з простих повторів.

Види гетерохроматину

Гетерохроматин буває двох видів: факультативний та структурний.

Факультативний гетерохроматин – це хроматин, який утворюється в процесі освіти спіралі однієї з двох хромосом одного виду, він не завжди гетерохроматичен, а часами. У ньому містяться гени з спадковою інформацією. Вона зчитується при переході його в эухроматическое стан. Конденсований стан для факультативного гетерохроматину – явище тимчасове. У цьому його головна відмінність від структурного. Прикладом факультативного гетерохроматину можна назвати тіло хроматину, що визначає жіночу статеву приналежність. Так як така структура складається з двох гомологічних Х-хромосом соматичних клітин, одна з них може як раз утворити факультативний гетерохроматин.

Структурний гетерохроматин – це структура, утворена высокоспирализованным станом. Воно зберігається протягом усього циклу. Як сказано вище, конденсований стан для структурного гетерохроматину – явище постійне, на відміну від факультативного. Структурний гетерохроматин називають ще конститутивним, він добре виявляється З-забарвленням. Знаходиться подалі від ядра і займає прицентромерные області, але іноді локалізується і в інших областях хромосоми. Часто в процесі інтерфази може статися агрегація різних ділянок структурного гетерохроматину, в результаті чого утворюються хромоцентры. У подібному вигляді гетерохроматину відсутня властивість транскрибации, тобто структурних генів немає. Роль такої ділянки хромасомы не зовсім ясна до нинішнього часу, тому діячі науки схиляються до лише опорної функції.

Еухроматин

Еухроматин – це ділянки хромосом, які деконденсированы в інтерфазі. Такий локус являє собою розпушену, але разом з тим невелику компактну структуру.

Функціональні особливості эухроматина

Подібний вид хроматину робочий і функціонально активний. Не володіє властивістю фарбування і не визначається при гістологічних дослідженнях. У фазі мітозу еухроматин практично весь конденсується і стає складовою частиною хромосоми. Синтетичні функції в цей період хромосоми не виконують. Тому клітинні хромосоми можуть знаходитися в двох функціонально-структурних станах:

Активне або робочий стан. У цей час хромосоми майже повністю або повністю деконденсированы. Вони беруть участь в процесі транскрипції і редуплікації. Всі перераховані процеси відбуваються безпосередньо в ядрі клітини.

Неактивний стан метаболічного спокою (неробочий). У цьому стані хромосоми по максимуму конденсированы і служать транспортом для переносу генетичного матеріалу в дочірні клітини. У цьому стані генетичний матеріал ще і розподіляється.

У завершальній фазі мітозу відбувається деспирализация і утворюються слабоокрашенние структури у вигляді ниток, що містять транскрибируемые гени.

У структурі кожної хромосоми свій, унікальний, варіант розташування хроматину: эухроматина та гетерохроматину. Ця особливість клітин дозволяє цитогенетикам ідентифікувати окремі хромосоми.