Τι είναι η δομή και η λειτουργία του Χρωματίνη;

Η χρωματίνη είναι μια μάζα γενετικού υλικού που αποτελείται από DNA και πρωτεΐνες που συμπυκνώνουν για να σχηματίσουν χρωμοσώματα κατά τη διάρκεια της ευκαρυωτικής κυτταρικής διαίρεσης. Η χρωματίνη βρίσκεται στο πυρήνας των μας κυττάρων.

Η κύρια λειτουργία της χρωματίνης είναι η συμπίεση του DNA σε μια συμπαγή μονάδα που θα είναι λιγότερο ογκώδης και μπορεί να χωρέσει μέσα στον πυρήνα. Η χρωματίνη αποτελείται από σύμπλοκα μικρών πρωτεϊνών γνωστών ως ιστόνες και DNA.

Οι Histones βοηθούν στην οργάνωση του DNA σε δομές που ονομάζονται νουκλεοσώματα παρέχοντας μια βάση πάνω στην οποία μπορεί να περιτυλιχθεί το DNA. Ένα νουκλεοσώματος αποτελείται από μία αλληλουχία DNA περίπου 150 ζευγών βάσεων που τυλίγεται γύρω από ένα σύνολο οκτώ ιστονών που ονομάζεται οκταμερές.

Το νουκλεοσώματα είναι διπλωμένο περαιτέρω για να παράγει μια ίνα χρωματίνης. Οι ίνες χρωματοίνης συσπειρώνονται και συμπυκνώνονται για να σχηματίσουν χρωμοσώματα. Η χρωματοτίνη καθιστά δυνατή την εμφάνιση πολλών κυτταρικών διεργασιών, μεταξύ άλλων

Η χρωμανίνη μέσα σε ένα κύτταρο μπορεί να συμπιεστεί σε ποικίλους βαθμούς ανάλογα με το στάδιο ενός κυττάρου στο κυτταρικού κύκλου.

Στον πυρήνα, η χρωματίνη υπάρχει ως ευχρωματίνη ή ετεροχρωματίνη. Στη διάρκεια ενδιάμεση φάση του κύκλου, το κύτταρο δεν διαιρείται αλλά υφίσταται περίοδο ανάπτυξης.

Το μεγαλύτερο μέρος της χρωματίνης είναι σε μια λιγότερο συμπαγή μορφή γνωστή ως ευχρωματίνη. Περισσότερο από το DNA εκτίθεται σε ευχροματίνη επιτρέποντας την αντιγραφή και την μεταγραφή του DNA να λάβει χώρα.

Κατά τη διάρκεια της μεταγραφής, το DNA διπλή έλικα ξετυλίγει και ανοίγει για να επιτρέψει το γονίδια κωδικοποίηση για πρωτεΐνες να αντιγραφεί. Απαιτείται η αντιγραφή και η μεταγραφή του DNA για να συνθέσει το κύτταρο το DNA, τις πρωτεΐνες και το οργανίδια στην προετοιμασία της κυτταρικής διαίρεσης (μίτωσις ή Μεϊώση).

Ένα μικρό ποσοστό της χρωματίνης υπάρχει ως ετεροχρωματίνη κατά τη διάρκεια της ενδιάμεσης φάσης. Αυτή η χρωματίνη συσκευάζεται σφιχτά, χωρίς να επιτρέπει μεταγραφή γονιδίων. Η ετεροχρωματίνη λεκιάζει πιο σκούρα με τις χρωστικές ουσίες από την ευχροματίνη.

Προφήτης: Κατά τη διάρκεια της προφανούς μίτωσης, οι ίνες χρωματίνης συσπειρώνονται σε χρωμοσώματα. Κάθε αντιγραφόμενο χρωμόσωμα αποτελείται από δύο χρώματα ενώθηκαν σε ένα centromere.

Μεταφάση: Κατά τη μεταφάση, η χρωματίνη γίνεται εξαιρετικά συμπυκνωμένη. Τα χρωμοσώματα ευθυγραμμίζονται στην πλάκα μετάφασης.

Ανάφαση: Κατά την αναφάση, τα ζευγαρωμένα χρωμοσώματα (αδελφικά χρωματοειδή) χωρίζονται και τραβιούνται από μικροσωληνίσκους ατράκτου σε αντίθετα άκρα του κυττάρου.

Telophase: Στην τελοφαίρεση, κάθε νέα θυγατρικό χρωμόσωμα χωρίζεται στον πυρήνα του. Οι ίνες χρωματοτίνης ξετυλίγονται και γίνονται λιγότερο συμπυκνωμένες. Μετά την κυτταροκίνηση παράγονται δύο γενετικά πανομοιότυπα θυγατρικά κύτταρα. Κάθε κύτταρο έχει τον ίδιο αριθμό χρωμοσωμάτων. Τα χρωμοσώματα συνεχίζουν να ξετυλίγονται και να επιμηκύνονται, σχηματίζοντας χρωματίνη.

Οι άνθρωποι συχνά έχουν πρόβλημα να διακρίνουν τη διαφορά μεταξύ των όρων χρωματίνη, χρωμόσωμα και χρωματοσίδηρο. Ενώ οι τρεις δομές αποτελούνται από DNA και βρίσκονται μέσα στον πυρήνα, ο καθένας είναι μοναδικά καθορισμένος.

• Η χρωματοτίνη αποτελείται από DNA και ιστόνες που είναι συσκευασμένες σε λεπτές, συνεχείς ίνες. Αυτές οι ίνες χρωματίνης δεν συμπυκνώνονται αλλά μπορούν να υπάρχουν είτε σε συμπαγή μορφή (ετεροχρωματίνη) είτε σε λιγότερο συμπαγή μορφή (ευχρωματίνη). Διαδικασίες που περιλαμβάνουν αντιγραφή, μεταγραφή και ανασυνδυασμό ϋΝΑ συμβαίνουν στην ευχρωματίνη. Κατά τη διάρκεια της κυτταρικής διαίρεσης, η χρωματίνη συμπυκνώνεται για να σχηματίσει χρωμοσώματα.
• Χρωμοσώματα είναι μονόκλωνες ομάδες συμπυκνωμένης χρωματίνης. Κατά τη διάρκεια των διαδικασιών κυτταρικής διαίρεσης της μίτωσης και της μείωσης, τα χρωμοσώματα αναδιπλασιάζονται για να εξασφαλίσουν ότι κάθε νέο θυγατρικό κύτταρο λαμβάνει τον σωστό αριθμό χρωμοσωμάτων. Ένα διπλό χρωμόσωμα είναι δίκλωνο και έχει το γνωστό σχήμα Χ. Οι δύο δέσμες είναι πανομοιότυπες και συνδέονται σε μια κεντρική περιοχή που ονομάζεται centromere.
• ΕΝΑ χρωματίδιο είναι ένας από τους δύο κλώνους ενός αναδιπλασιασμένου χρωμοσώματος. Οι χρωματίδες που συνδέονται με ένα κεντρομερές ονομάζονται χρωματιστές αδελφές. Στο τέλος της κυτταρικής διαίρεσης, τα αδελφά χρώματα διαχωρίζονται, καθιστώντας τα θυγατρικά χρωμοσώματα στα νεοσυσταθέντα θυγατρικά κύτταρα.

Cooper, Geoffrey. Το κύτταρο: μια μοριακή προσέγγιση. 8η έκδοση, Sinauer Associates (Oxford University Press), 2018, Oxford, U.K.