Chromatine is de stof die wordt gebruikt om chromosomen te maken. Iets meer in detail, chromatine bestaat uit DNA, RNA en verschillende eiwitmoleculen. Deze bevindt zich in de kern van elke cel waaruit de mens bestaat. Deze stof vertegenwoordigt ongeveer twee meter DNA-molecuul, in hypercompacte vorm. Van zijn kant heeft de kern van een cel een lengte van ongeveer 5 tot 7 micrometer.
Wat is chromatine
Inhoudsopgave
In termen van chromatinebiologie-definitie verwijst het naar de manier waarop DNA wordt gepresenteerd in de celkern. Het is de basissubstantie van eukaryote chromosomen en behoort tot de vereniging van DNA, RNA en eiwitten die worden aangetroffen in de interfase-kern van eukaryote cellen en die het genoom vormen van deze cellen, waarvan de functie is om het chromosoom zo te vormen dat het integreren in de kern van de cel. Eiwitten zijn van twee soorten: histonen en niet-histon-eiwitten.
Chromatin geschiedenis
Deze stof werd in 1880 ontdekt dankzij Walther Flemming, de wetenschapper die het die naam gaf, vanwege zijn voorliefde voor kleurstoffen. De verhalen van Flemming werden echter vier jaar later ontdekt door onderzoeker Albrecht Kossel. Wat de vorderingen die zijn gemaakt in de bepaling van de chromatinestructuur waren zeer schaars, pas in de jaren 1970, toen de eerste waarnemingen van chromatine vezels kunnen worden gemaakt door de reeds bestaande electron microscopy, die die het bestaan van het nucleosoom onthulde, de laatste is de basiseenheid van chromatine, waarvan de structuur explicieter werd gedetailleerd door middel van röntgenkristallografie in 1997.
Chromatine-typen
Het is ingedeeld in twee soorten: euchromatine en heterochromatine. De basiseenheden waaruit chromatine bestaat, zijn nucleosomen, die zijn opgebouwd uit ongeveer 146 basenparen in lengte, die op hun beurt geassocieerd zijn met een specifiek complex van acht nucleosomale histonen. De typen worden hieronder beschreven:
Heterochromatine
- Het is de meest compacte uitdrukking van deze stof, het verandert het niveau van verdichting gedurende de celcyclus niet.
- Het bestaat uit zeer repetitieve en inactieve DNA-sequenties die niet repliceren en het centromeer van het chromosoom vormen.
- Zijn functie is om de chromosomale integriteit te beschermen vanwege zijn dichte en regelmatige pakking met genen.
Het kan worden geïdentificeerd met een lichtmicroscoop met een donkere kleur vanwege zijn dichtheid. Heterochromatine is verdeeld in twee groepen:
Constitutief
Het lijkt sterk gecondenseerd door repetitieve reeksen in alle celtypen en kan niet worden getranscribeerd omdat het geen genetische informatie bevat. Het zijn de centromeren en telomeren van alle chromosomen die hun DNA niet tot expressie brengen.
Optioneel
Het verschilt in verschillende celtypen, het condenseert alleen in bepaalde cellen of specifieke perioden van celontwikkeling, zoals het Barr-bloedlichaampje, dat wordt gevormd omdat het optionele heterochromatine actieve gebieden heeft die onder bepaalde omstandigheden en kenmerken kunnen worden getranscribeerd. Het bevat ook satelliet-DNA.
Euchromatin
- Euchromatine is het deel dat in een minder gecondenseerde toestand blijft dan heterochromatine en wordt tijdens de celcyclus door de kern verdeeld.
- Het vertegenwoordigt de actieve vorm van chromatine waarin genetisch materiaal wordt getranscribeerd. De minder gecondenseerde toestand en het vermogen om dynamisch te veranderen, maken transcriptie mogelijk.
- Niet alles wordt getranscribeerd, maar de rest wordt over het algemeen omgezet in heterochromatine om genetische informatie te comprimeren en te beschermen.
- De structuur is vergelijkbaar met een parelketting, waarbij elke parel een nucleosoom vertegenwoordigt dat bestaat uit acht eiwitten die histonen worden genoemd, daaromheen zijn er paren DNA.
- In tegenstelling tot heterochromatine is de verdichting in euchromatine laag genoeg om toegang te krijgen tot genetisch materiaal.
- In laboratoriumtests kan dit worden geïdentificeerd met een optische microscoop, omdat de structuur meer gescheiden is en het is geïmpregneerd met een lichte kleur.
- In prokaryote cellen is het de enige aanwezige vorm van chromatine, dit kan te wijten zijn aan het feit dat de structuur van heterochromatine jaren later is geëvolueerd.
Chromatine rol en belang
Zijn functie is om de genetische informatie te verstrekken die celorganellen nodig hebben om eiwitsynthese en transcriptie uit te voeren. Ze verzenden en bewaren ook de genetische informatie in DNA, waarbij ze DNA dupliceren bij celreproductie.
Daarnaast komt deze stof ook in de dierenwereld voor. In de dierlijke chromatine-cel wordt geslachtschromatine bijvoorbeeld gevormd als een gecondenseerde chromatine-massa in de grensvlakkern, die een geïnactiveerd X-chromosoom vertegenwoordigt dat groter is dan nummer één in de kern van zoogdieren. Dit staat ook bekend als het bloedlichaampje van Barr.
Dit speelt een fundamentele regulerende rol bij genexpressie. De verschillende toestanden van verdichting kunnen (hoewel niet ondubbelzinnig) worden geassocieerd met de mate van transcriptie die wordt vertoond door de genen die in deze gebieden worden aangetroffen. Chromatine is sterk repressief voor transcriptie, aangezien de associatie van DNA met verschillende eiwitten de verwerking van verschillende RNA-polymerasen compliceert. Daarom zijn er verschillende machines voor het hermodelleren van chromatine en histonmodificatie.
Momenteel is er wat bekend staat als een " histoncode ". De verschillende histonen kunnen posttranslationele modificaties ondergaan, zoals methylering, acetylering, fosforylering, in het algemeen toegediend als lysine- of arginineresiduen. Acetylering is geassocieerd met de activering van transcriptie, aangezien wanneer een lysine wordt geacetyleerd, de algehele positieve lading van histon afneemt, waardoor het een lagere affiniteit heeft voor DNA (dat negatief geladen is).
Bijgevolg is het DNA minder gebonden, waardoor toegang mogelijk is voor de transcriptionele machinerie. Daarentegen wordt methylering geassocieerd met transcriptionele repressie en sterkere DNA-histonbinding (hoewel dit niet altijd waar is). In gist S. pombe is methylering op lysineresidu 9 van histon 3 bijvoorbeeld verbonden met onderdrukking van transcriptie in heterochromatine, terwijl methylering op lysineresidu 4 genexpressie bevordert.
De enzymen die de functies van histonmodificaties uitvoeren, zijn histonacetylasen en deacetylasen, en histonmethylasen en demethylasen, die verschillende families vormen waarvan de leden verantwoordelijk zijn voor het modificeren van een bepaald residu in de lange staart van histonen.
Naast histonmodificaties zijn er ook chromatine-remodelleringsmachines, zoals SAGA, die verantwoordelijk zijn voor het herpositioneren van nucleosomen, hetzij door ze te verplaatsen, te roteren of zelfs gedeeltelijk te ontwapenen, enkele van de nucleosoombestanddelende histonen te verwijderen en ze vervolgens terug te sturen. Over het algemeen zijn chromatine-hermodelleringmachines essentieel voor het transcriptieproces in eukaryoten, omdat ze toegang en processiviteit van polymerasen mogelijk maken.
Een andere manier om chromatine als "inactief" te markeren, kan plaatsvinden op het niveau van DNA-methylering, in de cytosines die tot de CpG-dinucleotiden behoren. Over het algemeen zijn DNA- en chromatinemethylering synergetische processen, omdat er bijvoorbeeld bij het methyleren van DNA histon-methylerende enzymen zijn die gemethyleerde cytosinen en gemethyleerde histonen kunnen herkennen. Evenzo kunnen enzymen die DNA methyleren, gemethyleerde histonen herkennen en daarom methylering op DNA-niveau voortzetten.
Veelgestelde vragen over Chromatin
Wat zijn de kenmerken van chromatine?
Het wordt gekenmerkt door bijna twee keer zoveel eiwitten als het genetisch materiaal. De belangrijkste eiwitten in dit complex zijn histonen, kleine positief geladen eiwitten die via elektrostatische interacties aan DNA binden. Chromatine heeft ook meer dan duizend verschillende histoneiwitten. De fundamentele eenheid van chromatine is het nucleosoom, dat bestaat uit de vereniging van histonen en DNA.Hoe wordt chromatine gemaakt?
Het bestaat uit een combinatie van eiwitten die histonen worden genoemd. Dit zijn basiseiwitten die worden gevormd uit arginine en lysine, met DNA en RNA, waarbij de functie is om het chromosoom zo te vormen dat het in de celkern wordt geïntegreerd.Wat is de structuur van chromatine?
De ultrastructuur van chromatine is gebaseerd op: histonen, die nucleosomen vormen (acht histoneiwitten + één DNA-vezel van 200 basenparen). Elk nucleosoom associeert zich met een ander type histon, H1, en er wordt gecondenseerd chromatine gevormd.Wat is het verschil tussen chromatine en chromosoom?
Wat chromatine betreft, het is de fundamentele substantie van de celkern, en de chemische samenstelling ervan is simpelweg DNA-strengen in verschillende graden van condensatie.Aan de andere kant zijn chromosomen structuren in de cel die genetische informatie bevatten en elk chromosoom bestaat uit een DNA-molecuul, geassocieerd met RNA en eiwitten.
