kromatin

kromatin kromozomların oluştuğu malzemedir. Genetik materyali sıkıştırabilen bir DNA ve çevreleyen proteinler kompleksidir. Kromatin yapısındaki rahatsızlıklar ciddi hastalıklara yol açabilir.

Kromatin nedir?

Kromatin, DNA, histonlar ve DNA'ya bağlı diğer proteinlerin bir karışımıdır. Bundan, ana bileşenleri DNA ve histonlar olan bir DNA-protein kompleksi oluşur. Kromatin adı, bu kompleksin temel nükleer boyalarla renk değiştirmemesinden kaynaklanmaktadır. Tüm ökaryotlar kromatin içerir.

Prokaryotlarda DNA molekülleri esas olarak serbesttir ve bir halka yapısı oluşturur. Daha yüksek ökaryotik canlılarda, kromatin, kromozomların temelidir. DNA-protein kompleksi o kadar sıkıştırabilir ki, hücre çekirdeğindeki küçük bir alanda çok sayıda genetik bilgi depolanabilir. Histonlar, genetik bileşimi ve yapısı ökaryotik tek hücreli organizmalardan insanlara neredeyse hiç değişmeden kalmış çok eski protein molekülleridir.

Anatomi ve yapı

Daha önce de belirtildiği gibi, kromatin DNA, histonlar ve diğer proteinlerden oluşur. Bu kompleksin bir parçası olarak DNA molekülü, sekiz histondan oluşan bir histon paketinin etrafına sarılır. Histonlar, birçok temel amino asitten oluşan proteinlerdir.

Amino grupları pozitif bir yük üretirken, DNA molekülleri negatif bir dış yüke sahiptir. Bu, DNA ve histonlardan katı bir kompleks oluşumu için temel gereksinimdir. Sözde histon oktameri (8 histon), DNA çift ipliği tarafından yaklaşık 1.65 kez sarılır. Da, 146 baz çiftlik bir zincir uzunluğuna karşılık gelir. Sonuç olarak, DNA 10.000 ila 50.000 kez küçültülebilir. Bu, hücre çekirdeğine sığması için gereklidir. Sarılmış bir histon oktamerinin bir birimi aynı zamanda bir nükleozom olarak da bilinir. Tek tek nükleozomlar, bağlayıcı histonlar aracılığıyla birbirine bağlanır. Bu şekilde, 30 nm'lik bir fiber olarak DNA'nın daha yüksek bir organizasyonel birimini temsil eden bir nükleozom zinciri oluşturulur.

Sıkı paketleme içinde bile DNA'ya, genetik bilginin okunmasına ve proteinlere aktarılmasına izin veren düzenleyici protein molekülleri tarafından hala ulaşılabilir. Bununla birlikte, ökromatin ve heterokromatin arasında hala bir ayrım yapılması gerekmektedir. Euchromatin ile DNA aktiftir. Proteinleri kodlayan ve ifade eden hemen hemen tüm aktif genler burada bulunur. İlgili kromozomun yoğunlaşma durumuna bakılmaksızın, Euchromatin alanında yapısal farklılık yoktur. Heterokromatin, inaktif veya daha az aktif DNA-protein kompleksleri içerir.

Toplam kromatinin yapısal özelliklerinden sorumludur. Heterokromatin sırayla iki forma ayrılabilir. Yani kurucu ve fakültatif heterokromatin var. Kurucu heterokromatin asla ifade edilmez. Sadece yapısal işlevleri vardır. İsteğe bağlı heterokromatin bazen ifade edilebilir. Mitoz ve mayoz bölünmesinin farklı aşamalarında, farklı kromatin paketleme seviyeleri ortaya çıkar. Sözde ara kromatin, metafaz kromatine kıyasla çok güçlü bir gevşeme gösterir, çünkü çoğu protein bu durumda ifade edilir.

İşlev ve görevler

Kromatinin işlevi, genetik bilgiyi hücre çekirdeğinin çok küçük alanına yerleştirmektir. Bu ancak çok sıkı bir şekilde paketlenmiş bir DNA-protein kompleksinin oluşumu ile mümkündür. Bununla birlikte, farklı yoğuşma seviyelerinin olması gereklidir. Kompleks, sessiz ve inaktif bir aşamada çok sıkı bir şekilde paketlenmiş olsa da, daha aktif aşamalarda daha rahat olması gerekir. Ama burada bile paket hala çok sıkı.

Protein sentezini etkinleştirmek için, karşılık gelen DNA segmentleri ile sarılı histon arasındaki güçlü bağın kopması gerekir. Bağlı histonlar, DNA'nın proteinleri ifade etmesini engeller. Farklı bağlanma durumları ayrıca genlerin farklı aktivitelerini de üretebilir. Hücreler, epigenetik süreçler sırasında farklılaşır. DNA'nın genetik bilgisi farklı vücut hücrelerinde aynıdır, ancak gen ekspresyonu sırasındaki faaliyetler farklıdır, bu nedenle farklı hücre türleri de farklı görevler üstlenir.

Hastalıklar

Kromatinin yapısındaki hatalar ciddi hastalıklara yol açabilir. Bu hatalar, vücut hücrelerinin etkileşimindeki uyumu bozan gen aktivitesinde kaymalara neden olabilir. Bunlar genellikle çok benzer semptomlara sahip çok nadir hastalıklardır.

Etkilenen insanlar fiziksel bozukluklardan ve zihinsel engellerden muzdariptir. Bu semptomlara neden olan mekanizmalar hala çok az bilinmektedir. Bununla birlikte, bu hastalıkları mümkün olan en iyi şekilde tedavi edebilmek için bu ilişkilerin araştırılması gereklidir. Kromatin bozukluklarına dayanan iki tipik hastalık, Coffin-Siris sendromu ve Nicolaides-Baraitser sendromudur. Her iki hastalık da genetiktir. Coffin-Siris sendromunda parmak ve ayak parmak kemiklerinde doğuştan hipoplazi, kısa boy ve zeka geriliği ortaya çıkar. DNA-protein kompleksinin belirli alt birimlerinden sorumlu olan bu hastalığı tetikleyen çeşitli mutasyonlar vardır.

Hem otozomal resesif hem de otozomal dominant kalıtım modelleri vardır. Tedavi semptomatiktir ve hastalığın spesifik semptomlarına bağlıdır. Nicolaides-Baraitser sendromunun da benzer semptomları vardır. Parmaklarda kısa boy ve şekil bozukluğunun yanı sıra ciddi zeka geriliği ve nöbetler de burada ortaya çıkar. Kalıtım otozomal baskındır. Durum çok nadirdir ve milyonda bir kişiyi etkiler. Kromatin bozukluğuyla ilişkili bir başka nadir kalıtsal durum, Cornelia de Lange sendromudur. Bu sendrom aynı zamanda birçok fiziksel malformasyon ve zihinsel gelişim bozukluğu gösterir.