כרומטין הוא החומר המרכיב הכרומוזומים. זה מייצג קומפלקס של DNA וסביבתו חלבונים שיכול לדחוס את החומר הגנטי. שיבושים ב כרומטין מבנה יכול עוֹפֶרֶת למחלה קשה.
מהו כרומטין?
כרומטין הוא תערובת של DNA, היסטונים ועוד חלבונים קשור ל- DNA. זה יוצר קומפלקס DNA- חלבון, אך מרכיביו העיקריים הם DNA והיסטונים. השם כרומטין נובע מהכתמות של מתחם זה עם גרעין בסיסי צבעים. כל האיקריוטים מכילים כרומטין. בפרוקריוטים, ה- DNA מולקולות הם בעיקר חופשיים ויוצרים מבנה טבעתי. באורגניזמים אוקריוטים גבוהים יותר, הכרומטין הוא הבסיס ל הכרומוזומים. קומפלקס ה- DNA- חלבון יכול לדחוס במידה כזו שניתן לאחסן מידע גנטי רב בחלל קטן בגרעין התא. היסטונים הם חלבון עתיק מאוד מולקולות שההרכב והמבנה הגנטי שלהם נותרו כמעט ללא שינוי מפרוטוזואה איקריוטים לבני אדם.
אנטומיה ומבנה
כרומטין, כאמור קודם, מורכב מ- DNA, היסטונים ואחרים חלבונים. בתוך מתחם זה, מולקולת ה- DNA נעטפת סביב אריזת היסטון של שמונה היסטונים. היסטונים הם חלבונים המורכבים מרבים בסיסיים חומצות אמינו. קבוצות האמינו מייצרות מטען חיובי ואילו ה- DNA מולקולות יש מטען שלילי מבחוץ. זוהי הדרישה הבסיסית ליצירת קומפלקס מוצק של DNA והיסטונים. בתהליך זה, מה שמכונה אוקטמר היסטון (8 היסטונים) נעטף כ- 1.65 פעמים על ידי גדיל ה- DNA הכפול. זה מתאים לאורך שרשרת של 146 זוגות בסיס. כתוצאה מכך, ניתן לכווץ את ה- DNA פי 10,000 עד 50,000. זה הכרחי כדי שישתלב בגרעין התא. יחידת אוקטמר היסטון עטוף מכונה גם נוקלאוזום. הנוקלאוזומים האינדיבידואליים מחוברים זה לזה על ידי היסטונים מקשרים. לפיכך, נוצרת שרשרת של נוקלאוזומים, שכסיב של 30 ננומטר מייצג יחידה ארגונית גבוהה יותר של ה- DNA. אפילו בתוך האריזה הצפופה, עדיין ניתן לגשת ל- DNA באמצעות מולקולות חלבון רגולטוריות המאפשרות לקרוא ולהעביר את המידע הגנטי לחלבונים. עם זאת, עדיין יש להבחין בין אוכרומטין להטרוכרומטין. ב- euchromatin, ה- DNA פעיל. זה המקום שבו נמצאים כמעט כל הגנים הפעילים, שיכולים לקודד ולבטא חלבונים. אין הבדלים מבניים באזור האוקרומטין, ללא קשר למצב העיבוי בו נמצא הכרומוזום בהתאמה. ההטרוכרומטין מכיל מתחמי DNA-חלבון לא פעילים או נמוכים. הוא אחראי לאופי המבני של הכרומטין הכללי. הטרוכרומטין, בתורו, ניתן לחלק לשתי צורות. לפיכך, יש הטרוכרומטין מכונן ופקולטטיבי. הטרוכרומטין מכונן לעולם אינו בא לידי ביטוי. יש לו פונקציות מבניות בלבד. לעיתים יכול לבוא לידי ביטוי הטרוכרומטין פקולטטיבי. במהלך השלבים השונים של המיטוזה ו מיוזה, נוצרות רמות אריזה שונות של כרומטין. בתהליך זה, מה שמכונה כרומטין אינטרפאז מציג התרופפות חזקה מאוד בהשוואה לכרומטין מטאפאזה, מכיוון שרוב החלבונים מתבטאים במצב זה.
פונקציה ומשימות
תפקיד הכרומטין הוא להכיל מידע גנטי במרחב הקטן מאוד של הגרעין. זה אפשרי רק באמצעות היווצרות קומפלקס DNA-חלבון ארוז מאוד. עם זאת, הדבר מחייב קיומם של שלבי עיבוי שונים. בעוד שהמתחם ארוז בצפיפות רבה בשלב שקט ולא פעיל, עליו להיות משוחרר יותר בשלבים פעילים יותר. אבל גם כאן האריזה עדיין צפופה מאוד. כדי להפעיל את סינתזת החלבון, יש לשחרר את החיבור החזק בין מקטעי ה- DNA המתאימים להיסטון העטוף. ההיסטונים המאוגדים חוסמים את ה- DNA מביטוי חלבונים. לפיכך, מצבי קשירה שונים יכולים לייצר גם פעילויות שונות של הגנים. בתהליך זה, התמיינות תאים מתרחשת כחלק מתהליכים אפיגנטיים. למרות שהמידע הגנטי של ה- DNA זהה בתאי גוף שונים, הפעילות ב גֵן הביטוי שונה, כך שסוגי תאים שונים מבצעים גם משימות שונות.
מחלות
פגמים במבנה פחית הכרומטין עוֹפֶרֶת למחלות קשות. שגיאות אלה עלולות לגרום לשינויים בפעילות גֵן פעילות, המשבשת את ההרמוניה באינטראקציה בין תאי הגוף. לרוב מדובר במחלות נדירות מאוד שהתסמינים שלהן דומים מאוד. האנשים שנפגעו סובלים ממומים פיזיים ומלקויות נפשיות. המנגנונים הגורמים לתסמינים אלה עדיין אינם ידועים. עם זאת, מחקר על מערכות יחסים אלה הוא הכרחי על מנת להיות מסוגלים לטפל במחלות אלו בצורה הטובה ביותר. שתי מחלות אופייניות המבוססות על הפרעות כרומטין הן תסמונת ארון קבורה-סיריס ותסמונת ניקולאידס-בריצר. שתי המחלות נקבעות גנטית. בתסמונת ארון-סיריס, היפופלזיה מולדת של אצבע ובוהן עצמות, נמוך קומה ואת הנפש פיגור מתרחש. ישנן מוטציות שונות האחראיות להפעלת מחלה זו, האחראיות על יחידות משנה מסוימות של קומפלקס ה- DNA- חלבון. ישנן גם ירושות דומיננטיות אוטוסומליות וגם אוטוזומליות. הטיפול הוא סימפטומטי ותלוי בתסמינים הבולטים המסוימים של המחלה. תסמונת ניקולאידס-בראייצר מציגה גם תסמינים דומים. בנוסף ל נמוך קומה ומום באצבעות, נפשי קשה פיגור וכן מופיעים התקפים. הירושה היא דומיננטית אוטוזומלית. המחלה נדירה מאוד ומופיעה אצל אחד מכל מיליון אנשים. הפרעה תורשתית נדירה נוספת הקשורה להפרעת כרומטין היא תסמונת קורנליה דה לנגה. לתסמונת זו יש גם מומים פיזיים רבים והפרעות התפתחות שכליות.
