Begrebet "kromosom" er ikke så nyt i videnskaben, som det kan se ud ved første øjekast. For første gang blev dette udtryk foreslået for at betegne den intranukleære struktur af en eukaryot celle for mere end 130 år siden af morfologen W. Waldeyer. Indlejret i navnet er den intracellulære strukturs evne til at farve med grundlæggende farvestoffer.
Først og fremmest… Hvad er kromatin?
Chromatin er et nukleoproteinkompleks. Kromatin er nemlig en polymer, der omfatter specielle kromosomale proteiner, nukleosomer og DNA. Proteiner kan udgøre op til 65% af massen af et kromosom. Chromatin er et dynamisk molekyle og kan antage et stort antal konfigurationer.
Kromatinproteiner udgør en betydelig del af dets masse og er opdelt i to grupper:
- Histonproteiner - indeholder basiske aminosyrer i deres sammensætning (f.eks. arginin og lysin). Arrangementet af histoner er kaotisk i form af blokke langs hele DNA-molekylets længde.
- Ikke-histonproteiner (ca. 1/5 af det samlede antal histoner) - er nuklear proteinen matrix, der danner et strukturelt netværk i interfasekernen. Det er hende, der er grundlaget, der bestemmer kernens morfologi og metabolisme.
I øjeblikket er kromatin i cytogenetik opdelt i to varianter: heterochromatin og euchromatin. Opdelingen af kromatin i to arter skete på grund af hver arts evne til at farve med specifikke farvestoffer. Dette er en effektiv DNA-billeddannelsesteknik, der bruges af cytologer.
Heterochromatin
Heterochromatin er en del af et kromosom, der er delvist kondenseret i interfasen. Funktionelt er heterochromatin uden værdi, da det ikke er aktivt, specifikt i forhold til transkription. Men dets evne til at farve godt er meget brugt i histologiske undersøgelser.
Struktur af heterochromatin
Heterochromatin har en simpel struktur (se figur).
Heterochromatin er pakket i kugler kaldet nukleosomer. Nukleosomer danner endnu mere tætte strukturer og "interfererer" dermed med at læse information fra DNA. Heterochromatin dannes i processen med methylering af H3 histon ved lysin 9, og er efterfølgende forbundet med protein 1 (HP1 - Heterochromatin Protein 1). Interagerer også med andre proteiner, herunder H3K9-methyltransferaser. Et så stort antal proteininteraktioner med hinanden er en betingelse for at opretholde heterochromatin og dets fordeling. Den primære struktur af DNA påvirker ikke dannelsen af heterochromatin.
Heterochromatin er ikke kun separate dele, men også hele kromosomer, som forbliver i en kondenseret tilstand gennem hele cellecyklussen. De er i S-fasen og er genstand for replikation. Forskere mener, at heterochromatin-regioner ikke bærer de gener, der koder for proteinet, eller antallet af sådanne gener er meget lille. I stedet for sådanne gener består nukleotidsekvenserne af heterochromatin for det meste af simple gentagelser.
Typer af heterochromatin
Heterochromatin er af to typer: fakultativt og strukturelt.
- Fakultativt heterochromatin er kromatin, der dannes under dannelsen af en helix af et af de to kromosomer af samme art, det er ikke altid heterokromatisk, men til tider. Den indeholder gener med arvelig information. Den aflæses, når den går i eukromatisk tilstand. Den kondenserede tilstand for fakultativ heterochromatin er et midlertidigt fænomen. Dette er dens største forskel fra den strukturelle. Et eksempel på fakultativ heterochromatin er kromatinlegemet, som bestemmer det kvindelige køn. Da en sådan struktur består af to homologe X-kromosomer af somatiske celler, kan den ene af dem blot danne fakultativ heterochromatin.
- Strukturelt heterochromatin er en struktur dannet af en stærkt oprullet tilstand. Det fortsætter gennem hele cyklussen. Som nævnt ovenfor er den kondenserede tilstand for strukturelt heterochromatin et konstant fænomen i modsætning til et valgfrit. Strukturelt heterochromatin kaldes ogsåkonstitutiv, det er godt detekteret af C-farve. Det er placeret væk fra kernen og optager de centromere regioner, men er nogle gange lokaliseret i andre regioner af kromosomet. Under interfase kan der ofte forekomme aggregering af forskellige sektioner af strukturelt heterochromatin, hvilket resulterer i dannelsen af kromocentre. I denne type heterochromatin er der ingen transkriptionsegenskaber, det vil sige, der er ingen strukturelle gener. Rollen for et sådant segment af kromosomet er ikke helt klar indtil nu, så videnskabsmænd har en tendens til kun at støtte funktionen.
Euchromatin
Euchromatin er dele af kromosomer, der dekondenseres i interfase. Sådan et locus er en løs, men samtidig en lille kompakt struktur.
Funktionelle egenskaber ved euchromatin
Denne type kromatin virker og er funktionelt aktiv. Det har ikke egenskaben af farvning og er ikke bestemt af histologiske undersøgelser. I mitosefasen kondenserer næsten alt euchromatin og bliver en integreret del af kromosomet. Syntetiske funktioner i denne periode udfører kromosomerne ikke. Derfor kan cellulære kromosomer være i to funktionelle og strukturelle tilstande:
- Aktiv eller fungerende tilstand. På dette tidspunkt er kromosomerne næsten fuldstændigt eller fuldstændigt dekondenserede. De er involveret i processen med transkription og reduplicering. Alle disse processer foregår direkte i cellekernen.
- Inaktiv tilstand af metabolisk dvale (ikke-fungerende). I denne tilstand kromosomernekondenseres maksim alt og tjener som transport for overførsel af genetisk materiale til datterceller. I denne tilstand er det genetiske materiale også fordelt.
I slutfasen af mitosen sker der despiralisering, og der dannes svagt farvede strukturer i form af tråde, der indeholder transskriberede gener.
Strukturen af hvert kromosom har sin egen, unikke variant af kromatins placering: euchromatin og heterochromatin. Denne egenskab ved cellerne gør det muligt for cytogenetikere at identificere individuelle kromosomer.
