kromatin

kromatin är materialet från vilket kromosomerna är sammansatta. Det är ett komplex av DNA och omgivande proteiner som kan komprimera det genetiska materialet. Störningar i kromatinstrukturen kan leda till allvarliga sjukdomar.

Vad är kromatin?

Kromatin är en blandning av DNA, histoner och andra proteiner bundna till DNA. Ett DNA-proteinkomplex bildas av detta, vars huvudkomponenter emellertid är DNA och histoner. Namnet kromatin är resultatet av missfärgningen av detta komplex med grundläggande kärnfärger. Alla eukaryoter innehåller kromatin.

I prokaryoter är DNA-molekylerna huvudsakligen fria och bildar en ringstruktur. I de högre eukaryota varelserna är kromatin basen för kromosomerna. DNA-proteinkomplexet kan komprimera så mycket att mycket genetisk information kan lagras i ett litet utrymme i cellkärnan. Histoner är mycket gamla proteinmolekyler vars genetiska sammansättning och struktur har förblivit nästan oförändrad från eukaryota encelliga organismer till människor.

Anatomi & struktur

Som redan nämnts består kromatin av DNA, histoner och andra proteiner. Som en del av detta komplex är DNA-molekylen lindad runt ett histonpaket som består av åtta histoner. Histoner är proteiner som består av många basiska aminosyror.

Aminogrupperna genererar en positiv laddning, medan DNA-molekylerna har en negativ extern laddning. Detta är det grundläggande kravet för bildning av ett fast komplex från DNA och histoner. Den så kallade histonoktamer (8 histoner) lindas runt 1,65 gånger av den dubbla DNA-strängen. Da motsvarar en kedjelängd av 146 baspar. Som ett resultat kan DNA krympas 10 000 till 50 000 gånger. Detta är nödvändigt så att det passar in i cellkärnan. En enhet av en lindad histonoktamer är också känd som en nukleosom. De enskilda nukleosomerna är i sin tur kopplade till varandra via linkerhistoner. På detta sätt bildas en kedja av nukleosomer, som som en 30 nm fiber representerar en högre organisatorisk enhet av DNA.

Även inom den täta förpackningen kan DNA fortfarande nås med reglerande proteinmolekyler som gör att den genetiska informationen kan läsas och överföras till proteiner. En skillnad måste emellertid göras mellan eukromatin och heterokromatin. Med euchromatin är DNA aktivt. Nästan alla aktiva gener som kodar och uttrycker proteiner finns här. Det finns inga strukturella skillnader i området för Euchromatin, oavsett kondensationstillståndet för respektive kromosom. Heterokromatin innehåller inaktiva eller mindre aktiva DNA-proteinkomplex.

Det ansvarar för strukturella egenskaper hos det totala kromatinet. Heterokromatin kan i sin tur delas upp i två former. Så det finns konstitutivt och fakultativt heterokromatin. Konstitutivt heterokromatin uttrycks aldrig. Den har endast strukturella funktioner. Det valfria heterokromatinet kan ibland uttryckas. I de olika faserna av mitos och meios uppträder olika förpackningsnivåer av kromatin. Det så kallade interfaskromatinet uppvisar en mycket stark lossning jämfört med metafaskromatinet, eftersom de flesta proteiner uttrycks i detta tillstånd.

Funktion & uppgifter

Kromatins funktion är att rymma den genetiska informationen i det mycket lilla utrymmet i cellkärnan. Detta är endast möjligt genom bildandet av ett mycket tätt packat DNA-proteinkomplex. Det är dock nödvändigt att det finns olika nivåer av kondensation. Medan komplexet är mycket tätt packat i en lugn och inaktiv fas, måste det vara mer avslappnat i mer aktiva faser. Men även här är förpackningen fortfarande väldigt snäv.

För att aktivera proteinsyntes måste den starka bindningen mellan motsvarande DNA-segment och den inslagna histonen brytas. De bundna histonerna blockerar DNA från att uttrycka proteiner. Olika bindande tillstånd kan också generera olika aktiviteter av generna. Cellerna skiljer sig åt under epigenetiska processer. Den genetiska informationen om DNA är densamma i de olika kroppscellerna, men aktiviteterna under genuttryck är olika, så att de olika celltyperna också tar olika uppgifter.

sjukdomar

Fel i kromatinstrukturen kan leda till allvarliga sjukdomar. Dessa fel kan resultera i förändringar i genaktivitet, vilket stör störningen i samverkan mellan kroppens celler. Dessa är ofta mycket sällsynta sjukdomar med mycket liknande symtom.

De drabbade drabbas av fysiska missbildningar och psykiska funktionsnedsättningar. Mekanismerna som orsakar dessa symtom är fortfarande för lite kända. Men forskning om dessa förhållanden är nödvändig för att kunna behandla dessa sjukdomar på bästa möjliga sätt. Två typiska sjukdomar som är baserade på kromatinsjukdomar är Coffin-Siris syndrom och Nicolaides-Baraitser syndrom. Båda sjukdomarna är genetiska. I Coffin-Siris syndrom förekommer medfödd hypoplasi i finger- och tåben, kort statur och mental retardering. Det finns olika mutationer som utlöser denna sjukdom, som ansvarar för vissa underenheter av DNA-proteinkomplexet.

Det finns både autosomalt recessivt och autosomalt dominerande arvsmönster. Behandlingen är symptomatisk och beror på de specifika symtomen på sjukdomen. Nicolaides-Baraitser syndrom har också liknande symtom. Förutom kort statur och missbildning av fingrarna, förekommer också allvarlig mental retardering och kramper. Arv är autosomalt dominerande. Tillståndet är mycket sällsynt och drabbar en av en miljon människor. Ett annat sällsynt ärftligt tillstånd associerat med kromatinsjukdom är Cornelia de Lange syndrom. Detta syndrom visar också många fysiska missbildningar och mentala utvecklingsstörningar.