مفهوم "کروموزوم" آنقدرها که در نگاه اول به نظر می رسد در علم جدید نیست. برای اولین بار، این اصطلاح برای تعیین ساختار درون هسته ای یک سلول یوکاریوتی بیش از 130 سال پیش توسط مورفولوژیست W. Waldeyer پیشنهاد شد. توانایی ساختار درون سلولی برای رنگ‌آمیزی با رنگ‌های اساسی در این نام گنجانده شده است.
اول از همه… کروماتین چیست؟
کروماتین یک کمپلکس نوکلئوپروتئینی است. یعنی کروماتین پلیمری است که شامل پروتئین های کروموزومی خاص، نوکلئوزوم ها و DNA است. پروتئین ها می توانند تا 65 درصد از جرم یک کروموزوم را تشکیل دهند. کروماتین یک مولکول پویا است و می تواند تعداد زیادی پیکربندی به خود بگیرد.
پروتئین های کروماتین بخش قابل توجهی از جرم آن را تشکیل می دهند و به دو گروه تقسیم می شوند:
- پروتئین های هیستون - حاوی اسیدهای آمینه پایه در ترکیب خود هستند (به عنوان مثال، آرژنین و لیزین). آرایش هیستون ها به شکل بلوک ها در تمام طول مولکول DNA آشفته است.
- پروتئین های غیر هیستونی (حدود 1/5 از تعداد کل هیستون ها) - پروتئین هسته ای هستند.ماتریسی که یک شبکه ساختاری را در هسته بین فازی تشکیل می دهد. این اوست که پایه ای است که مورفولوژی و متابولیسم هسته را تعیین می کند.
در حال حاضر در سیتوژنتیک، کروماتین به دو نوع هتروکروماتین و یوکروماتین تقسیم می شود. تقسیم کروماتین به دو گونه به دلیل توانایی هر گونه در رنگ آمیزی با رنگ های خاص اتفاق افتاد. این یک روش کارآمد تصویربرداری DNA است که توسط سیتولوژیست ها استفاده می شود.
هتروکروماتین
هتروکروماتین بخشی از یک کروموزوم است که تا حدی در فاز میانی متراکم شده است. از نظر عملکردی، هتروکروماتین هیچ ارزشی ندارد، زیرا فعال نیست، به ویژه در رابطه با رونویسی. اما توانایی آن در رنگ آمیزی خوب به طور گسترده در مطالعات بافت شناسی استفاده می شود.
ساختار هتروکروماتین
هتروکروماتین ساختار ساده ای دارد (شکل را ببینید).
هتروکروماتین در گلبول هایی به نام نوکلئوزوم بسته بندی می شود. نوکلئوزوم ها حتی ساختارهای متراکم تری را تشکیل می دهند و بنابراین در خواندن اطلاعات از DNA "تداخل" ایجاد می کنند. هتروکروماتین در فرآیند متیلاسیون هیستون H3 در لیزین 9 تشکیل می شود و متعاقباً با پروتئین 1 (HP1 - Heterochromatin Protein 1) مرتبط می شود. همچنین با سایر پروتئین ها از جمله H3K9-methyltransferases تعامل دارد. چنین تعداد زیادی از فعل و انفعالات پروتئین با یکدیگر شرط حفظ هتروکروماتین و توزیع آن است. ساختار اولیه DNA بر تشکیل هتروکروماتین تاثیری ندارد.
هتروکروماتین نه تنها بخش های جداگانه ای است، بلکه کروموزوم های کاملی است که در تمام چرخه سلولی در حالت متراکم باقی می مانند. آنها در فاز S هستند و در معرض تکرار هستند. دانشمندان بر این باورند که مناطق هتروکروماتین حامل ژن‌هایی نیستند که پروتئین را کد می‌کنند یا تعداد چنین ژن‌هایی بسیار کم است. به جای چنین ژن هایی، توالی نوکلئوتیدی هتروکروماتین عمدتاً از تکرارهای ساده تشکیل شده است.
انواع هتروکروماتین
هتروکروماتین دو نوع است: اختیاری و ساختاری.
- هتروکروماتین اختیاری کروماتینی است که در طی تشکیل مارپیچ یکی از دو کروموزوم یک گونه تشکیل می‌شود، همیشه هتروکروماتیک نیست، اما گاهی اوقات. حاوی ژن هایی با اطلاعات ارثی است. زمانی که وارد حالت یوکروماتیک شود خوانده می شود. حالت متراکم برای هتروکروماتین اختیاری یک پدیده موقتی است. این تفاوت اصلی آن با ساختاری است. نمونه ای از هتروکروماتین اختیاری، بدنه کروماتین است که جنسیت زن را تعیین می کند. از آنجایی که چنین ساختاری از دو کروموزوم X همولوگ از سلول های سوماتیک تشکیل شده است، یکی از آنها می تواند هتروکروماتین اختیاری را تشکیل دهد.
- هتروکروماتین ساختاری ساختاری است که توسط حالت بسیار پیچ خورده تشکیل شده است. در طول چرخه باقی می ماند. همانطور که در بالا ذکر شد، حالت متراکم برای هتروکروماتین ساختاری یک پدیده ثابت است، برخلاف حالت اختیاری. هتروکروماتین ساختاری نیز نامیده می شودسازنده، به خوبی توسط C-color تشخیص داده می شود. دور از هسته قرار دارد و نواحی سانترومریک را اشغال می کند، اما گاهی اوقات در مناطق دیگر کروموزوم موضعی می شود. اغلب، در طول اینترفاز، تجمع بخش‌های مختلف هتروکروماتین ساختاری می‌تواند رخ دهد که منجر به تشکیل کروموسنترها می‌شود. در این نوع هتروکروماتین خاصیت رونویسی وجود ندارد، یعنی ژن ساختاری وجود ندارد. نقش چنین قسمتی از کروموزوم تاکنون کاملاً مشخص نیست، بنابراین دانشمندان تمایل دارند فقط از این عملکرد پشتیبانی کنند.
Euchromatin
یوکروماتین قسمت هایی از کروموزوم ها هستند که در فاز میانی متراکم می شوند. چنین مکانی ساختاری سست اما در عین حال کوچک است.
ویژگی های کاربردی یوکروماتین
این نوع کروماتین کار می کند و از نظر عملکردی فعال است. خاصیت رنگ آمیزی ندارد و با مطالعات بافت شناسی مشخص نمی شود. در مرحله میتوز، تقریباً تمام یوکروماتین متراکم می شود و جزء لاینفک کروموزوم می شود. توابع مصنوعی در این دوره، کروموزوم ها انجام نمی دهند. بنابراین، کروموزوم های سلولی می توانند در دو حالت عملکردی و ساختاری باشند:
- حالت فعال یا در حال کار. در این زمان، کروموزوم ها تقریباً به طور کامل یا کاملاً متراکم می شوند. آنها در فرآیند رونویسی و تکثیر نقش دارند. همه این فرآیندها مستقیماً در هسته سلول رخ می دهند.
- حالت غیر فعال خواب متابولیک (غیر کاری). در این حالت کروموزوم هابه حداکثر متراکم می شوند و به عنوان وسیله ای برای انتقال مواد ژنتیکی به سلول های دختر عمل می کنند. در این حالت، مواد ژنتیکی نیز توزیع می شود.
در مرحله نهایی میتوز، despiralization رخ می دهد و ساختارهای ضعیف رنگی به شکل رشته هایی حاوی ژن های رونویسی شده تشکیل می شود.
ساختار هر کروموزوم نوع خاص و منحصر به فرد خود را از محل کروماتین دارد: یوکروماتین و هتروکروماتین. این ویژگی سلول‌ها به سیتوژنتیک‌ها اجازه می‌دهد تا کروموزوم‌های فردی را شناسایی کنند.
