kromatin er det materiale, hvorfra kromosomerne er sammensat. Det er et kompleks af DNA og omgivende proteiner, der kan komprimere det genetiske materiale. Forstyrrelser i kromatinstrukturen kan føre til alvorlige sygdomme.
Hvad er kromatin?
Chromatin er en blanding af DNA, histoner og andre proteiner bundet til DNA. Et DNA-proteinkompleks dannes ud fra dette, hvis hovedkomponenter imidlertid er DNA og histoner. Navnet kromatin er resultatet af misfarvningen af dette kompleks med basale nukleære farvestoffer. Alle eukaryoter indeholder kromatin.
I prokaryoter er DNA-molekylerne hovedsageligt frie og danner en ringstruktur. I de højere eukaryote væsener er kromatin grundlaget for kromosomerne. DNA-proteinkomplekset kan komprimere så meget, at der kan opbevares en masse genetisk information i et lille rum i cellekernen. Histoner er meget gamle proteinmolekyler, hvis genetiske sammensætning og struktur forblev næsten uændret fra eukaryotiske encellede organismer til mennesker.
Anatomi & struktur
Som allerede nævnt er kromatin sammensat af DNA, histoner og andre proteiner. Som en del af dette kompleks indvikles DNA-molekylet omkring en histonpakke bestående af otte histoner. Histoner er proteiner, der består af mange basiske aminosyrer.
Aminogrupperne genererer en positiv ladning, medens DNA-molekylerne har en negativ ekstern ladning. Dette er det grundlæggende krav til dannelse af et fast kompleks fra DNA og histoner. Den såkaldte histonoktamer (8 histoner) indpakkes omkring 1,65 gange af DNA-dobbeltstrengen. Da svarer til en kædelængde på 146 basepar. Som et resultat kan DNA krympes 10.000 til 50.000 gange. Dette er nødvendigt, så det passer ind i cellekernen. En enhed af en indpakket histonoktamer er også kendt som et nukleosom. De individuelle nukleosomer er igen forbundet til hinanden via linkerhistoner. På denne måde dannes en kæde af nukleosomer, som som en 30 nm fiber repræsenterer en højere organisatorisk enhed af DNA'et.
Selv inden for den tætte pakning kan DNA'et stadig nås ved hjælp af regulerende proteinmolekyler, der tillader, at den genetiske information læses og overføres til proteiner. Imidlertid skal der stadig sondres mellem euchromatin og heterochromatin. Med Euchromatin er DNA'et aktivt. Næsten alle aktive gener, der koder og udtrykker proteiner, findes her. Der er ingen strukturelle forskelle i området for Euchromatin, uanset kondensationstilstanden for det respektive kromosom. Heterochromatin indeholder inaktive eller mindre aktive DNA-proteinkomplekser.
Det er ansvarligt for de strukturelle egenskaber for den totale kromatin. Heterochromatin kan på sin side opdeles i to former. Så der er konstitutiv og fakultativ heterochromatin. Konstitutivt heterochromatin udtrykkes aldrig. Det har kun strukturelle funktioner. Det valgfri heterochromatin kan undertiden udtrykkes. I de forskellige faser af mitose og meiose fremkommer forskellige pakningsniveauer af kromatin. Den såkaldte interfase-kromatin viser en meget stærk løsnelse sammenlignet med metafasekromatinet, da de fleste proteiner udtrykkes i denne tilstand.
Funktion & opgaver
Chromatins funktion er at rumme den genetiske information i det meget lille rum i cellekernen. Dette er kun muligt gennem dannelsen af et meget tæt pakket DNA-proteinkompleks. Det er dog nødvendigt, at der er forskellige niveauer af kondens. Mens komplekset er meget tæt pakket i en stille og inaktiv fase, skal det være mere afslappet i mere aktive faser. Men selv her er pakken stadig meget stram.
For at aktivere proteinsyntese skal den stærke binding mellem de tilsvarende DNA-segmenter og den indpakket histon brydes. De bundne histoner blokerer DNA'et for at udtrykke proteiner. Forskellige bindende tilstande kan også generere forskellige aktiviteter af generne. Cellerne differentieres i løbet af epigenetiske processer. Den genetiske information om DNA'et er den samme i de forskellige kropsceller, men aktiviteterne under genekspression er forskellige, så de forskellige celletyper også påtager sig forskellige opgaver.
sygdomme
Fejl i strukturen af kromatin kan føre til alvorlige sygdomme. Disse fejl kan resultere i forskydninger i genaktivitet, som forstyrrer harmonien i samspillet mellem kroppens celler. Dette er ofte meget sjældne sygdomme med meget lignende symptomer.
De berørte mennesker lider af fysiske misdannelser og mentale handicap. De mekanismer, der forårsager disse symptomer, er stadig for lidt kendt. Imidlertid er det nødvendigt at undersøge disse forhold for at kunne behandle disse sygdomme bedst muligt. To typiske sygdomme, der er baseret på kromatinforstyrrelser, er Coffin-Siris syndrom og Nicolaides-Baraitser syndrom. Begge sygdomme er genetiske. I Coffin-Siris syndrom forekommer medfødt hypoplasi af finger- og tåben, kort statur og mental retardering. Der er forskellige mutationer, der udløser denne sygdom, som er ansvarlige for visse underenheder af DNA-proteinkomplekset.
Der er både autosomale recessive og autosomale dominerende arvsmønstre. Behandlingen er symptomatisk og afhænger af de specifikke symptomer på sygdommen. Nicolaides-Baraitser syndrom har også lignende symptomer. Ud over kort statur og misdannelse af fingrene forekommer også alvorlig mental retardering og anfald her. Arv er autosomalt dominerende. Tilstanden er meget sjælden og rammer en ud af en million mennesker. En anden sjælden arvelig tilstand forbundet med kromatinforstyrrelse er Cornelia de Lange syndrom. Dette syndrom viser også mange fysiske misdannelser og mentale udviklingsforstyrrelser.
