Het concept van 'chromosoom' is niet zo nieuw in de wetenschap als het op het eerste gezicht lijkt. Voor het eerst werd deze term meer dan 130 jaar geleden door de morfoloog W. Waldeyer voorgesteld om de intranucleaire structuur van een eukaryote cel aan te duiden. Ingebed in de naam is het vermogen van de intracellulaire structuur om te kleuren met basische kleurstoffen.
Allereerst… Wat is chromatine?
Chromatine is een nucleoproteïnecomplex. Chromatine is namelijk een polymeer dat speciale chromosomale eiwitten, nucleosomen en DNA bevat. Eiwitten kunnen tot 65% van de massa van een chromosoom uitmaken. Chromatine is een dynamisch molecuul en kan een groot aantal configuraties aannemen.
Chromatine-eiwitten vormen een aanzienlijk deel van de massa en zijn verdeeld in twee groepen:
- Histone-eiwitten - bevatten basische aminozuren in hun samenstelling (bijvoorbeeld arginine en lysine). De rangschikking van histonen is chaotisch in de vorm van blokken over de gehele lengte van het DNA-molecuul.
- Niet-histoneiwitten (ongeveer 1/5 van het totale aantal histonen) - zijn nucleair eiwiteen matrix die een structureel netwerk vormt in de interfasekern. Zij is het die de basis is die de morfologie en het metabolisme van de kern bepa alt.
Momenteel wordt chromatine in de cytogenetica verdeeld in twee varianten: heterochromatine en euchromatine. De verdeling van chromatine in twee soorten vond plaats vanwege het vermogen van elke soort om te kleuren met specifieke kleurstoffen. Dit is een efficiënte DNA-beeldvormingstechniek die door cytologen wordt gebruikt.
Heterochromatine
Heterochromatine is een deel van een chromosoom dat gedeeltelijk is gecondenseerd in de interfase. Functioneel heeft heterochromatine geen waarde, omdat het niet actief is, specifiek met betrekking tot transcriptie. Maar het vermogen om goed te kleuren wordt veel gebruikt in histologische studies.
Structuur van heterochromatine
Heterochromatine heeft een eenvoudige structuur (zie afbeelding).
Heterochromatine is verpakt in bolletjes die nucleosomen worden genoemd. Nucleosomen vormen nog meer dichte structuren en "verstoren" dus met het lezen van informatie uit DNA. Heterochromatine wordt gevormd in het proces van methylering van H3-histon op lysine 9, en wordt vervolgens geassocieerd met eiwit 1 (HP1 - Heterochromatine-eiwit 1). Interageert ook met andere eiwitten, waaronder H3K9-methyltransferasen. Zo'n groot aantal eiwitinteracties met elkaar is een voorwaarde voor het in stand houden van heterochromatine en de verdeling ervan. De primaire structuur van DNA heeft geen invloed op de vorming van heterochromatine.
Heterochromatine bestaat niet alleen uit afzonderlijke delen, maar ook uit hele chromosomen, die gedurende de hele celcyclus in een gecondenseerde toestand blijven. Ze bevinden zich in de S-fase en zijn onderhevig aan replicatie. Wetenschappers zijn van mening dat heterochromatineregio's niet de genen dragen die voor het eiwit coderen, of dat het aantal van dergelijke genen erg klein is. In plaats van dergelijke genen bestaan de nucleotidesequenties van heterochromatine meestal uit eenvoudige herhalingen.
Soorten heterochromatine
Heterochromatine is van twee soorten: facultatief en structureel.
- Facultatief heterochromatine is chromatine dat wordt gevormd tijdens de vorming van een helix van een van de twee chromosomen van dezelfde soort, het is niet altijd heterochromatisch, maar soms. Het bevat genen met erfelijke informatie. Het wordt gelezen wanneer het de euchromatische toestand binnengaat. De gecondenseerde toestand voor facultatief heterochromatine is een tijdelijk fenomeen. Dit is het belangrijkste verschil met de structurele. Een voorbeeld van facultatief heterochromatine is het lichaam van chromatine, dat het vrouwelijk geslacht bepa alt. Aangezien zo'n structuur bestaat uit twee homologe X-chromosomen van somatische cellen, kan één ervan net facultatief heterochromatine vormen.
- Structureel heterochromatine is een structuur die wordt gevormd door een sterk opgerolde toestand. Het houdt de hele cyclus aan. Zoals hierboven vermeld, is de gecondenseerde toestand voor structureel heterochromatine een constant fenomeen, in tegenstelling tot een optionele. Structurele heterochromatine wordt ook welconstitutief, wordt het goed gedetecteerd door C-kleur. Het bevindt zich weg van de kern en bezet de centromere regio's, maar is soms gelokaliseerd in andere regio's van het chromosoom. Vaak kan tijdens de interfase aggregatie van verschillende secties van structureel heterochromatine optreden, wat resulteert in de vorming van chromocenters. In dit type heterochromatine is er geen transcriptie-eigenschap, dat wil zeggen dat er geen structurele genen zijn. De rol van zo'n segment van het chromosoom is tot nu toe niet helemaal duidelijk, dus wetenschappers hebben de neiging om alleen de functie te ondersteunen.
Euchromatin
Euchromatine zijn delen van chromosomen die in interfase worden gedecondenseerd. Zo'n locus is een losse, maar tegelijkertijd kleine compacte structuur.
Functionele kenmerken van euchromatine
Dit type chromatine werkt en is functioneel actief. Het heeft niet de eigenschap van kleuring en wordt niet bepaald door histologische studies. In de fase van mitose condenseert bijna alle euchromatine en wordt een integraal onderdeel van het chromosoom. Synthetische functies tijdens deze periode, de chromosomen presteren niet. Daarom kunnen cellulaire chromosomen zich in twee functionele en structurele toestanden bevinden:
- Actieve of werkende staat. Op dit moment zijn de chromosomen bijna volledig of volledig gedecondenseerd. Ze zijn betrokken bij het proces van transcriptie en reduplicatie. Al deze processen vinden direct plaats in de celkern.
- Inactieve staat van metabolische rust (niet-werkend). In deze staat, de chromosomenworden maximaal gecondenseerd en dienen als transportmiddel voor de overdracht van genetisch materiaal naar dochtercellen. In deze toestand wordt het genetische materiaal ook verspreid.
In de laatste fase van de mitose treedt despiralisatie op en worden zwak gekleurde structuren gevormd in de vorm van draden die getranscribeerde genen bevatten.
De structuur van elk chromosoom heeft zijn eigen, unieke variant van de locatie van chromatine: euchromatine en heterochromatine. Dit kenmerk van de cellen stelt cytogenetici in staat om individuele chromosomen te identificeren.
