مفهوم "الكروموسوم" ليس جديدًا في العلم كما قد يبدو للوهلة الأولى. لأول مرة ، تم اقتراح هذا المصطلح لتعيين البنية داخل النواة لخلية حقيقية النواة منذ أكثر من 130 عامًا من قبل عالم التشكل دبليو فالداير. جزء لا يتجزأ من الاسم هو قدرة البنية داخل الخلايا على تلطيخ الأصباغ الأساسية.
اولا … ما هو الكروماتين
الكروماتين مركب بروتين نووي. الكروماتين هو بوليمر يحتوي على بروتينات كروموسومية خاصة ، و nucleosomes و DNA. يمكن أن تشكل البروتينات ما يصل إلى 65٪ من كتلة الكروموسوم. الكروماتين هو جزيء ديناميكي ويمكن أن يأخذ عددًا كبيرًا من التكوينات.
تشكل بروتينات الكروماتين جزءًا مهمًا من كتلتها وتنقسم إلى مجموعتين:
- بروتينات هيستون - تحتوي على أحماض أمينية أساسية في تركيبها (على سبيل المثال ، أرجينين ولايسين). ترتيب الهستونات فوضوي في شكل كتل بطول جزيء الحمض النووي بالكامل.
- البروتينات غير هيستون (حوالي 1/5 من العدد الإجمالي للهيستونات) - هي بروتين نوويمصفوفة تشكل شبكة هيكلية في نواة الطور البيني. هي التي هي الأساس الذي يحدد التشكل والتمثيل الغذائي للنواة.
حاليًا ، في علم الوراثة الخلوية ، ينقسم الكروماتين إلى نوعين: الهيتروكروماتين و euchromatin. حدث تقسيم الكروماتين إلى نوعين بسبب قدرة كل نوع على تلطيخ أصباغ معينة. هذه تقنية تصوير DNA فعالة يستخدمها علماء الخلايا
الهيتروكروماتين
الهيتروكروماتين هو جزء من كروموسوم مكثف جزئيًا في الطور البيني. من الناحية الوظيفية ، فإن الكروماتين المغاير ليس له قيمة ، لأنه غير نشط ، وتحديداً فيما يتعلق بالنسخ. لكن قدرته على تلطيخ البقع جيدًا تستخدم على نطاق واسع في الدراسات النسيجية.
هيكل الكروماتين المتغاير
الهيتروكروماتين له هيكل بسيط (انظر الشكل)
يتم تعبئة الهيتروكروماتين في كريات تسمى النيوكليوسومات. تشكل النيوكليوسومات بنى أكثر كثافة وبالتالي "تتداخل" مع قراءة المعلومات من الحمض النووي. يتم تشكيل الهيتروكروماتين في عملية مثيلة هيستون H3 في ليسين 9 ، ويرتبط لاحقًا بالبروتين 1 (HP1 - Heterochromatin Protein 1). يتفاعل أيضًا مع البروتينات الأخرى ، بما في ذلك H3K9-methyltransferases. مثل هذا العدد الكبير من تفاعلات البروتين مع بعضها البعض هو شرط للحفاظ على الهيتروكروماتين وتوزيعه. لا يؤثر التركيب الأساسي للحمض النووي على تكوين الكروماتين المتغاير.
الهيتروكروماتين ليس فقط أجزاء منفصلة ، ولكن أيضًا كروموسومات كاملة ، والتي تظل في حالة مكثفة طوال دورة الخلية بأكملها. هم في S- المرحلة ويخضعون للنسخ المتماثل. يعتقد العلماء أن مناطق الكروماتين المتغاير لا تحمل الجينات التي تشفر البروتين ، أو أن عدد هذه الجينات صغير جدًا. بدلاً من هذه الجينات ، تتكون متواليات النيوكليوتيدات للكروماتين المتغاير في الغالب من تكرارات بسيطة.
أنواع الكروماتين المتغاير
الهيتروكروماتين نوعان: اختياري و بنيوي
- الهيتروكروماتين الاختياري هو كروماتين يتم تكوينه أثناء تكوين حلزون من أحد الكروموسومات من نفس النوع ، وهو ليس متغاير اللون دائمًا ، ولكن في بعض الأحيان. يحتوي على جينات ذات معلومات وراثية. يقرأ عندما يدخل في حالة متماثل اللون. الحالة المكثفة للكروماتين المغاير الاختيارية هي ظاهرة مؤقتة. هذا هو الاختلاف الرئيسي بينه وبين الهيكلية. مثال على الهيتروكروماتين الاختياري هو جسم الكروماتين ، الذي يحدد جنس الأنثى. نظرًا لأن مثل هذا الهيكل يتكون من اثنين من الكروموسومات X المتجانسة للخلايا الجسدية ، يمكن لأحدهما تكوين كروماتين متغاير اختياري.
- الهيتروكروماتين الهيكلي عبارة عن هيكل يتكون من حالة ملفوفة للغاية. يستمر طوال الدورة. كما ذكرنا أعلاه ، فإن الحالة المكثفة للكروماتين الهيتروكروماتين الهيكلي هي ظاهرة ثابتة ، على النقيض من ظاهرة اختيارية. يسمى الهيتروكروماتين الهيكلي أيضًاالتأسيسية ، يتم اكتشافه جيدًا بواسطة C-color. يقع بعيدًا عن النواة ويحتل المناطق المركزية ، ولكنه أحيانًا موضعي في مناطق أخرى من الكروموسوم. في كثير من الأحيان ، أثناء الطور البيني ، يمكن أن يحدث تجميع لأقسام مختلفة من الهيتروكروماتين الهيكلي ، مما يؤدي إلى تكوين مركزات الكروم. في هذا النوع من الهيتروكروماتين ، لا توجد خاصية نسخ ، أي أنه لا توجد جينات هيكلية. دور مثل هذا الجزء من الكروموسوم ليس واضحًا تمامًا حتى الآن ، لذلك يميل العلماء إلى دعم الوظيفة فقط.
كروماتين حقيقي
كروماتين حقيقي هي أجزاء من الكروموسومات التي يتم فك تكثيفها في الطور البيني. مثل هذا الموضع هو فضفاض ، ولكن في نفس الوقت هيكل صغير مضغوط.
الميزات الوظيفية للكروماتين الحقيقي
هذا النوع من الكروماتين يعمل ونشط وظيفيًا. ليس لها خاصية تلطيخ ولا تحددها الدراسات النسيجية. في مرحلة الانقسام الفتيلي ، يتكثف كل الكروماتين الحقيقي تقريبًا ويصبح جزءًا لا يتجزأ من الكروموسوم. الوظائف التركيبية خلال هذه الفترة ، لا تؤدي الكروموسومات. لذلك ، يمكن أن تكون الكروموسومات الخلوية في حالتين وظيفيتين وهيكلية:
- حالة نشطة أو عاملة. في هذا الوقت ، يتم فك تكاثف الكروموسومات بالكامل تقريبًا أو كليًا. يشاركون في عملية النسخ وإعادة النسخ. كل هذه العمليات تحدث مباشرة في نواة الخلية.
- حالة غير نشطة من السكون الأيضي (غير العامل). في هذه الحالة ، الكروموسوماتيتم تكثيفها إلى الحد الأقصى وتكون بمثابة وسيلة نقل لنقل المادة الوراثية إلى الخلايا الوليدة. في هذه الحالة ، يتم أيضًا توزيع المادة الوراثية.
في المرحلة الأخيرة من الانقسام الفتيلي ، يحدث نزع اللولب وتتكون الهياكل ذات الألوان الضعيفة في شكل خيوط تحتوي على جينات منسوخة.
بنية كل كروموسوم لها متغير فريد من نوعه لموقع الكروماتين: كروماتين حقيقي وكروماتين مغاير. تسمح هذه الميزة للخلايا لعلماء الوراثة الخلوية بتحديد الكروموسومات الفردية.
