Chromatin: โครงสร้างหน้าที่และโรค

โครมาติ เป็นวัสดุที่ประกอบขึ้น โครโมโซม. เป็นตัวแทนของดีเอ็นเอที่ซับซ้อนและอยู่โดยรอบ โปรตีน ที่สามารถบีบอัดสารพันธุกรรม การหยุดชะงักใน โครมาติ โครงสร้างสามารถ นำ ถึงโรครุนแรง

โครมาตินคืออะไร?

โครมาติ เป็นส่วนผสมของดีเอ็นเอฮิสโตนและอื่น ๆ โปรตีน ผูกพันกับ DNA สิ่งนี้ก่อตัวเป็น DNA-protein complex แต่ส่วนประกอบหลักคือ DNA และ histones ชื่อโครมาตินเป็นผลมาจากความสามารถในการย้อมสีของคอมเพล็กซ์นี้ด้วยนิวเคลียร์พื้นฐาน สีย้อม. ยูคาริโอตทั้งหมดประกอบด้วยโครมาติน ในโปรคาริโอตดีเอ็นเอ โมเลกุล ส่วนใหญ่เป็นอิสระและสร้างโครงสร้างวงแหวน ในสิ่งมีชีวิตยูคาริโอตที่สูงขึ้นโครมาตินเป็นพื้นฐานของ โครโมโซม. DNA-protein complex สามารถบีบอัดได้ถึงขนาดที่ข้อมูลทางพันธุกรรมจำนวนมากสามารถเก็บไว้ในพื้นที่เล็ก ๆ ในนิวเคลียสของเซลล์ได้ ฮิสโตนเป็นโปรตีนที่เก่าแก่มาก โมเลกุล ซึ่งองค์ประกอบและโครงสร้างทางพันธุกรรมยังคงไม่เปลี่ยนแปลงจากโปรโตซัวยูคาริโอตเป็นมนุษย์

กายวิภาคศาสตร์และโครงสร้าง

Chromatin ตามที่กล่าวไว้ก่อนหน้านี้ประกอบด้วย DNA ฮิสโตนและอื่น ๆ โปรตีน. ภายในคอมเพล็กซ์นี้โมเลกุลของดีเอ็นเอจะถูกห่อหุ้มด้วยฮิสโตนแปดตัว ฮิสโตนเป็นโปรตีนที่ประกอบด้วยพื้นฐานมากมาย กรดอะมิโน. กลุ่มอะมิโนสร้างประจุบวกในขณะที่ดีเอ็นเอ โมเลกุล มีประจุลบอยู่ด้านนอก นี่เป็นข้อกำหนดพื้นฐานสำหรับการก่อตัวของ DNA และฮิสโตนที่เป็นของแข็ง ในกระบวนการนี้สิ่งที่เรียกว่าฮิสโตนอ็อกเทเมอร์ (8 ฮิสโตน) จะถูกพันรอบ ๆ ประมาณ 1.65 เท่าโดยเกลียวคู่ของดีเอ็นเอ สิ่งนี้สอดคล้องกับความยาวโซ่ 146 คู่ฐาน เป็นผลให้ดีเอ็นเอสามารถหดได้ 10,000 ถึง 50,000 ครั้ง สิ่งนี้จำเป็นสำหรับมันเพื่อให้พอดีกับนิวเคลียสของเซลล์ หน่วยของ histone octamer ที่ห่อหุ้มไว้เรียกอีกอย่างว่านิวคลีโอโซม นิวคลีโอโซมแต่ละตัวจะเชื่อมต่อกันด้วยฮิสโตนตัวเชื่อม ดังนั้นสายโซ่ของนิวคลีโอโซมจึงถูกสร้างขึ้นซึ่งในฐานะเส้นใย 30 นาโนเมตรแสดงถึงหน่วยขององค์กรที่สูงกว่าของ DNA แม้ว่าจะอยู่ในบรรจุภัณฑ์ที่หนาแน่น แต่ DNA ก็ยังสามารถเข้าถึงได้โดยโมเลกุลของโปรตีนที่ควบคุมซึ่งอนุญาตให้อ่านและถ่ายโอนข้อมูลทางพันธุกรรมไปยังโปรตีนได้ อย่างไรก็ตามยังคงต้องสร้างความแตกต่างระหว่าง euchromatin และ heterochromatin ในยูโครมาตินดีเอ็นเอจะทำงานอยู่ นี่คือที่ตั้งของยีนที่ใช้งานอยู่เกือบทั้งหมดซึ่งสามารถกำหนดรหัสและแสดงโปรตีนได้ ไม่มีความแตกต่างของโครงสร้างในบริเวณของยูโครมาตินไม่ว่าโครโมโซมจะอยู่ในสถานะการควบแน่นแบบใดก็ตามเฮเทอโรโครมาตินประกอบด้วยสารประกอบเชิงซ้อนของโปรตีนดีเอ็นเอที่ไม่ใช้งานหรือมีกิจกรรมต่ำ มีหน้าที่รับผิดชอบต่อลักษณะโครงสร้างของโครมาตินโดยรวม ในทางกลับกัน Heterochromatin สามารถแบ่งออกเป็นสองรูปแบบ ดังนั้นจึงมีเฮเทอโรโครมาตินที่เป็นส่วนประกอบและมีประสิทธิภาพ ไม่เคยมีการแสดงออกของ heterochromatin ที่เป็นส่วนประกอบ มีหน้าที่โครงสร้างเท่านั้น บางครั้งสามารถแสดง heterochromatin facultative ได้ ในช่วงต่างๆของไมโทซิสและ ไมโอซิสระดับการบรรจุที่แตกต่างกันของโครมาตินจะเกิดขึ้น ในกระบวนการนี้สิ่งที่เรียกว่าอินเตอร์เฟสโครมาตินจะแสดงการคลายตัวที่รุนแรงมากเมื่อเทียบกับเมทาเฟสโครมาตินเนื่องจากโปรตีนส่วนใหญ่แสดงออกในสถานะนี้

หน้าที่และภารกิจ

หน้าที่ของโครมาตินคือการรองรับข้อมูลทางพันธุกรรมในพื้นที่ขนาดเล็กมากของนิวเคลียส สิ่งนี้จะเกิดขึ้นได้โดยการก่อตัวของดีเอ็นเอ - โปรตีนคอมเพล็กซ์ที่อัดแน่นมากเท่านั้น อย่างไรก็ตามสิ่งนี้ต้องการการดำรงอยู่ของขั้นตอนการควบแน่นที่แตกต่างกัน แม้ว่าคอมเพล็กซ์จะถูกบรรจุอย่างหนาแน่นในเฟสที่หยุดนิ่งและไม่ได้ใช้งาน แต่ก็ต้องคลายออกมากขึ้นในขั้นตอนที่มีการใช้งานมากขึ้น แต่ถึงแม้ที่นี่การบรรจุยังคงหนาแน่นมาก ในการกระตุ้นการสังเคราะห์โปรตีนจะต้องปล่อยการยึดเกาะที่แข็งแกร่งระหว่างส่วนดีเอ็นเอที่เกี่ยวข้องกับฮิสโตนที่ห่อหุ้มไว้ ฮิสโตนที่ถูกผูกไว้จะปิดกั้น DNA จากการแสดงออกของโปรตีน ดังนั้นสถานะที่มีผลผูกพันที่แตกต่างกันสามารถสร้างกิจกรรมที่แตกต่างกันของยีนได้ ในกระบวนการนี้ความแตกต่างของเซลล์เกิดขึ้นเป็นส่วนหนึ่งของกระบวนการ epigenetic แม้ว่าข้อมูลทางพันธุกรรมของ DNA จะเหมือนกันในเซลล์ต่างๆของร่างกาย แต่กิจกรรมต่างๆ ยีน นิพจน์จะแตกต่างกันดังนั้นเซลล์ประเภทต่างๆจึงทำงานที่แตกต่างกัน

โรค

ข้อบกพร่องในโครงสร้างของโครมาตินสามารถ นำ ไปจนถึงโรคร้ายแรงข้อผิดพลาดเหล่านี้อาจส่งผลให้กิจกรรมเปลี่ยนไป ยีน กิจกรรมซึ่งขัดขวางความสามัคคีในการทำงานร่วมกันของเซลล์ของร่างกาย โรคเหล่านี้มักเป็นโรคที่หายากมากซึ่งมีอาการคล้ายกันมาก บุคคลที่ได้รับผลกระทบต้องทนทุกข์ทรมานจากความผิดปกติทางร่างกายและความพิการทางจิต กลไกที่ทำให้เกิดอาการเหล่านี้ยังเป็นที่รู้จักน้อยเกินไป อย่างไรก็ตามการวิจัยเกี่ยวกับความสัมพันธ์เหล่านี้เป็นสิ่งจำเป็นเพื่อที่จะสามารถรักษาโรคเหล่านี้ได้อย่างดีที่สุด โรคทั่วไปสองโรคที่เกิดจากความผิดปกติของโครมาตินคือ Coffin-Siris syndrome และ Nicolaides-Baraitser syndrome โรคทั้งสองถูกกำหนดโดยพันธุกรรม ในกลุ่มอาการ Coffin-Siris hypoplasia แต่กำเนิดของ นิ้ว และนิ้วเท้า กระดูก, ขนาดสั้น และจิตใจ การหน่วงเหนี่ยว เกิดขึ้น มีการกลายพันธุ์ต่างๆที่ก่อให้เกิดโรคนี้ซึ่งมีหน้าที่ในหน่วยย่อยบางส่วนของ DNA-protein complex มีทั้ง autosomal recessive และ autosomal dominant inheritances การรักษาเป็นไปตามอาการและขึ้นอยู่กับอาการที่เด่นชัดของโรค Nicolaides-Baraitser syndrome ก็มีอาการคล้ายกัน นอกจาก ขนาดสั้น และความผิดปกติของนิ้วจิตใจอย่างรุนแรง การหน่วงเหนี่ยว และอาการชักก็เกิดขึ้นเช่นกัน การถ่ายทอดทางพันธุกรรมมีความโดดเด่นโดยอัตโนมัติ โรคนี้หายากมากและเกิดขึ้นกับหนึ่งในล้านคน โรคทางพันธุกรรมที่หายากอีกอย่างหนึ่งที่เกี่ยวข้องกับความผิดปกติของโครมาตินคือ Cornelia de Lange syndrome กลุ่มอาการนี้ยังมีความผิดปกติทางร่างกายหลายอย่างและความผิดปกติของพัฒนาการทางสติปัญญา