הכרומטין הוא החומר המשמש ליצירת כרומוזומים. בפירוט מעט יותר, הכרומטין מורכב מ- DNA, RNA וחלבונים שונים. זה ממוקם בגרעין של כל תא שמרכיב את האדם. חומר זה מייצג כשני מטרים של מולקולת DNA, בצורת היפר-קומפקט. מצידו של גרעין התא אורך משוער של 5 עד 7 מיקרומטר.
מה זה כרומטין
תוכן עניינים
באשר להגדרת ביולוגיה של כרומטין, הכוונה היא לאופן הצגת ה- DNA בגרעין התא. זהו החומר הבסיסי של הכרומוזומים האיקריוטיים, והוא שייך לאיחוד ה- DNA, ה- RNA והחלבונים הנמצאים בגרעין הבין - פאזיים של התאים האיקריוטים ומהווים את הגנום של תאים אלה, שתפקידם לעצב את הכרומוזום כך שהוא להשתלב בגרעין התא. חלבונים הם משני סוגים: היסטונים וחלבונים שאינם היסטונים.
היסטוריה של הכרומטין
חומר זה התגלה בשנת 1880 בזכות וולטר פלמינג, המדען שהעניק לו את השם הזה, בגלל חיבתו לצבעים. עם זאת, סיפוריו של פלמינג התגלו ארבע שנים מאוחר יותר, על ידי החוקר אלברכט קוסל. לגבי ההתקדמות שנעשתה בקביעת מבנה הכרומטין, הם היו מעטים מאוד, רק בשנות השבעים, אז ניתן היה לבצע את התצפיות הראשונות של סיבי הכרומטין הודות למיקרוסקופ אלקטרונים שהוקם כבר שחשף את קיומו של הנוקלאוזום, האחרון הוא יחידת הבסיס של הכרומטין, שמבנהו היה מפורט יותר במפורש באמצעות קריסטלוגרפיה רנטגן בשנת 1997.
סוגי הכרומטין
זה מסווג לשני סוגים: euchromatin ו- heterochromatin. היחידות הבסיסיות המרכיבות את הכרומטין הן נוקלאוזומים, המורכבים מכ- 146 זוגות בסיס באורך, הקשורים בתורם למכלול ספציפי של שמונה היסטונים נוקלאוזומליים. הסוגים מפורטים להלן:
הטרוכרומטין
- זהו הביטוי הקומפקטי ביותר של חומר זה, הוא אינו משנה את רמת הדחיסה שלו לאורך מחזור התא.
- הוא מורכב מרצפי דנ"א שחוזרים על עצמם ולא פעילים שאינם משכפלים ויוצרים את הצנטרומר של הכרומוזום.
- תפקידו להגן על שלמות כרומוזומלית בשל האריזה הצפופה והקבועה שלו עם גנים.
ניתן לזהותו בעזרת מיקרוסקופ בהיר עם צבע כהה בשל צפיפותו. הטרוכרומטין מחולק לשתי קבוצות:
מכונן
הוא נראה מרוכז מאוד על ידי רצפים חוזרים בכל סוגי התאים ולא ניתן לתמלל מכיוון שהוא אינו מכיל מידע גנטי. הם הצנטרומרים והטלומרים של כל הכרומוזומים שאינם מבטאים את ה- DNA שלהם.
אופציונאלי
זה שונה בסוגי תאים שונים, הוא מתעבה רק בתאים מסוימים או בתקופות ספציפיות של התפתחות תאים, כגון גופת הבר, שנוצרת מכיוון שההטרוכרומטין האופציונלי כולל אזורים פעילים שניתן לתמלל בנסיבות ומאפיינים מסוימים. זה כולל גם DNA לוויני.
אוכרומטין
- Euchromatin הוא החלק שנשאר במצב פחות מעובה מאשר הטרוכרומטין ומופץ ברחבי הגרעין במהלך מחזור התא.
- הוא מייצג את הצורה הפעילה של הכרומטין בה מועתק חומר גנטי. מצבו הפחות מרוכז ויכולתו לשנות באופן דינמי מאפשרים תמלול.
- לא כל זה מועתק, אולם השאר מומר בדרך כלל להטרוכרומטין כדי לדחוס ולהגן על מידע גנטי.
- המבנה שלה דומה לשרשרת פנינים, כאשר כל פנינה מייצגת נוקלאוזום המורכב משמונה חלבונים הנקראים היסטונים, סביבם יש זוגות DNA.
- בניגוד להטרוכרומטין, הדחיסה באוכרומטין נמוכה מספיק בכדי לאפשר גישה לחומר גנטי.
- בשנת בדיקות מעבדה, זה יכול להיות מזוהה עם מיקרוסקופ אופטי, מאז המבנה שלה מופרד יותר והיא ספוגה בצבע בהיר.
- בתאים פרוקריוטיים, זהו הצורה היחידה של הכרומטין הקיים, זה יכול להיות בגלל העובדה שמבנה ההטרוכרומטין התפתח כעבור שנים.
תפקיד וחשיבות הכרומטין
תפקידה לספק את המידע הגנטי הנחוץ לאברוני התאים לביצוע סינתזת ושעתוק חלבונים. הם גם מעבירים ומשמרים את המידע הגנטי הכלול בדנ"א, ומשכפל דנ"א ברביית תאים.
בנוסף, חומר זה קיים גם בעולם החי. לדוגמא, בתא בעלי החיים הכרומטין, כרומטין המין נוצר כמסה מרוכזת של הכרומטין בגרעין הממשק, המייצג כרומוזום X מושבת העולה על מספר אחד בגרעין היונקים. זה ידוע גם כגופה של באר.
זה ממלא תפקיד רגולטורי בסיסי בביטוי גנים. ניתן לקשר בין מצבי הדחיסה השונים (אם כי לא באופן חד-משמעי) למידת התעתיק שהגנים מצויים באזורים אלה. הכרומטין מדכא מאוד לשעתוק, מכיוון שהקשר של DNA עם חלבונים שונים מסבך את העיבוד של פולימראזות RNA שונות. לכן, יש מגוון של מכונות שיפוץ כרומטין ושינוי היסטון.
נכון לעכשיו יש מה שמכונה " קוד היסטון ". ההיסטונים השונים יכולים לעבור שינויים שלאחר התרגום, כגון מתילציה, אצטילציה, זרחון, הניתנים בדרך כלל בשאריות ליזין או ארגינין. אצטילציה קשורה להפעלת שעתוק, מכיוון שכאשר אצטילציה של ליזין, המטען החיובי הכללי של היסטון יורד, ולכן יש לו זיקה נמוכה יותר ל- DNA (שהוא טעון שלילי).
כתוצאה מכך, ה- DNA פחות מחויב, ובכך מאפשר גישה באמצעות מכונות התעתיק. לעומת זאת, מתילציה קשורה לדיכוי תעתיק ולקשירה חזקה יותר של DNA-היסטון (אם כי זה לא תמיד נכון). לדוגמא, בשמרים S. pombe, מתילציה בשארית ליזין 9 של היסטון 3 קשורה לדיכוי שעתוק בהטרוכרומטין, ואילו מתילציה בשארית ליזין 4 מקדמת ביטוי גנטי.
האנזימים שמבצעים את הפונקציות של שינויים בהיסטון הם אצטילאזות ודיאצילאזות של היסטון, והמתילאזים ודמטילאזים של היסטון, היוצרים משפחות שונות שחבריהן אחראים על שינוי שאריות מסוימות בזנב הארוך של ההיסטונים.
בנוסף לשינויים בהיסטון, יש גם מכונות שיפוץ כרומטין, כגון SAGA, שאחראיות על מיקום מחדש של נוקלאוזומים, בין אם על ידי עקירתם, סיבובם או אפילו ניתוקם חלקית, הסרת חלק מההיסטונים המרכיבים את הנוקלאוזום ואז החזרתם. באופן כללי, מכונות שיפוץ כרומטין חיוניות לתהליך השעתוק באאוקריוטים, מכיוון שהן מאפשרות גישה ותהליכים של פולימראזות.
דרך נוספת לסמן כרומטין כ"לא פעיל " יכולה להתרחש ברמת מתילציה של ה- DNA, בציטוזינים השייכים לדינוקליאוטידים CpG. באופן כללי, מתילציה של דנ"א וכרומטין הם תהליכים סינרגיסטיים, שכן למשל, כאשר מתילן דנ"א, ישנם אנזימים מתילטים של היסטון שיכולים לזהות ציטוזינים מתיליים והיסטונים מתיליים. באופן דומה, אנזימים שממתילים DNA יכולים לזהות היסטונים מתיליים ולכן ממשיכים במתילציה ברמת ה- DNA.
שאלות נפוצות על כרומטין
מהם המאפיינים של הכרומטין?
הוא מאופיין בכך שהוא מכיל חלבונים כמעט פי שניים מהחומר הגנטי. החלבונים החשובים ביותר במתחם זה הם היסטונים, שהם חלבונים קטנים בעלי טעינה חיובית הנקשרים ל- DNA באמצעות אינטראקציות אלקטרוסטטיות. כמו כן, בכרומטין יש יותר מאלף חלבוני היסטון שונים. היחידה הבסיסית של הכרומטין היא הנוקלאוזום, המורכב מאיחוד היסטונים ו- DNA.כיצד מורכב הכרומטין?
הוא מורכב משילוב של חלבונים הנקראים היסטונים, שהם חלבונים בסיסיים הנוצרים מארגינין וליזין, עם DNA ו- RNA, כאשר התפקיד הוא לעצב את הכרומוזום כך שהוא ישתלב בגרעין התא.מהו מבנה הכרומטין?
תשתית האולטרה של הכרומטין מבוססת על: היסטונים, יוצרים נוקלאוזומים (שמונה חלבוני היסטון + סיב DNA אחד של זוג זוג בסיסים). כל נוקלאוזום מתקשר לסוג אחר של היסטון, H1 וכרומטין מרוכז.מה ההבדל בין כרומטין וכרומוזום?
באשר לכרומטין, זהו החומר הבסיסי של גרעין התא, והמבנה הכימי שלו הוא פשוט קווצות של DNA בדרגות עיבוי שונות.מצד שני, כרומוזומים הם מבנים בתוך התא המכילים מידע גנטי וכל כרומוזום מורכב ממולקולת DNA, הקשורה ל- RNA ולחלבונים.
