ჰეტეროქრომატინი - ქრომოსომების მონაკვეთები, რომლებიც მუდმივად კომპაქტურ მდგომარეობაშია.

ევქრომატინი - ქრომოსომების ცუდად შეფუთული (დეკონდენსირებული) რეგიონები.

ქრომოსომების ახლო ცენტრომერულ რეგიონებში და აკროცენტრული ქრომოსომების მოკლე მკლავებში, ჰეტეროქრომატინი შეღებილია, როგორც სტრუქტურული, რომელიც მუდმივად ვლინდება როგორც მიტოზური უჯრედების გაყოფის დროს, ასევე ინტერფაზურ ბირთვში. ჰეტეროქრომატინის კიდევ ერთი ტიპი, ფაკულტატური, წარმოიქმნება ევქრომატული რეგიონების დატკეპნით და შეიცავს გენებს, რომლებიც მონაწილეობენ ცილის მეტაბოლიზმში. ფაკულტატური რეგიონის კონდენსაცია შექცევადია, რაც იწვევს დეკონდენსაციას.

ქრომოსომა შედგება დნმ-ისგან (დაახლოებით 40%) და ცილებისგან (დაახლოებით 60%), რომლებიც ქმნიან ნუკლეოპროტეინების კომპლექსს. ცილები იყოფა ორ ჯგუფად: ჰისტონი და არაჰისტონი. ჰისტონები წარმოდგენილია ხუთი მოლეკულით: H1, H2A, H2B, H3 და H4. ჰისტონური ცილები შეადგენენ ყველა ქრომოსომული ცილების 40-დან 80%-მდე. ისინი შედგება მცირე (+) დამუხტული მოლეკულებისგან. მათში დომინირებს მთავარი ამინომჟავები არგინინი და ლიზინი. მათი სტრუქტურის გამო, ჰისტონის ცილები ერწყმის (-) დამუხტულ დნმ-ს და ქმნიან დნმ-ჰისტონის კომპლექსს. ამ კომპლექსს ქრომატინს უწოდებენ. გის. ცილები ასრულებენ დნმ-ის უზარმაზარი მოლეკულის სპეციფიკური შეფუთვის ფუნქციას ქრომოსომის კომპაქტურ სტრუქტურაში. ჰისტონები ხელს უშლიან დნმ-ში შემავალი ბიოლოგიური ინფორმაციის წაკითხვას. ეს არის მათი მარეგულირებელი როლი. გარდა ამისა, ეს ცილები ასრულებენ სტრუქტურულ ფუნქციას, რაც უზრუნველყოფს დნმ-ის სივრცულ ორგანიზაციას ქრომოსომებში.

არაჰისტონის ცილების ფრაქციების რაოდენობა აღემატება 100-ს. მათ შორისაა ფერმენტები რნმ-ის სინთეზისა და დამუშავების, რედუპლიკაციისა და დნმ-ის აღდგენისთვის. ქრომოსომების მჟავე ცილები ასევე ასრულებენ სტრუქტურულ და მარეგულირებელ როლს. დნმ-ისა და ცილების გარდა, ქრომოსომების შემადგენლობაში ასევე გვხვდება რნმ, ლიპიდები, პოლისაქარიდები და ლითონის იონები. ქრომოსომის რნმ ნაწილობრივ წარმოდგენილია ტრანსკრიფციის პროდუქტებით, რომლებსაც ჯერ არ დაუტოვებიათ სინთეზის ადგილი. ზოგიერთ წილადს აქვს მარეგულირებელი ფუნქცია. ქრომოსომების კომპონენტების მარეგულირებელი როლი არის დნმ-ის მოლეკულიდან ინფორმაციის ჩამოწერის „აკრძალვა“ ან „დაშვება“.

ქრომოსომების სხვადასხვა ნაწილში დნმ განსხვავდება შემადგენლობითა და თვისებებით.

პირველადი შეკუმშვის რეგიონში მდებარეობს ცენტრომერული დნმ. ტელომერები შეიცავს სპეციალურ დნმ-ს, რომელიც ხელს უშლის ქრომოსომების შემცირებას რეპლიკაციის დროს. მეორადი შეკუმშვის ზონებში არის დნმ-ის სექციები, რომლებიც პასუხისმგებელნი არიან rRNA-ს სინთეზზე. ქრომოსომების მკლავებში მდებარეობს დნმ-ის ძირითადი ნაწილი, რომელიც პასუხისმგებელია მრავალი მესინჯერის რნმ-ის სინთეზზე.

უჯრედების რიგ თაობებში უწყვეტობის შენარჩუნებით, ქრომატინი, უჯრედული ციკლის პერიოდისა და ფაზის მიხედვით, ცვლის მის ორგანიზაცია.სინათლის მიკროსკოპის ინტერფაზაში იგი აღმოჩენილია ბირთვის ნუკლეოპლაზმაში მიმოფანტული გროვების სახით. უჯრედის მიტოზზე გადასვლისას, განსაკუთრებით მეტაფაზაში, ქრომატინი იღებს კარგად გამორჩეულ ინდივიდუალურ ინტენსიურად შეღებილ სხეულებს - ქრომოსომები.

ქრომატინის არსებობის ინტერფაზური და მეტაფაზური ფორმები განიხილება, როგორც მისი სტრუქტურული ორგანიზაციის ორი პოლარული ვარიანტი, რომლებიც დაკავშირებულია მიტოზურ ციკლში ურთიერთგადასვლებით. ყველაზე გავრცელებული მოსაზრებაა, რომ ქრომატინი (ქრომოსომა) არის სპირალური ძაფი. ამავდროულად, გამოიყოფა ქრომატინის სპირალიზაციის (კომპაქტიზაციის) რამდენიმე დონე

ნუკლეოსომის ძაფი . ქრომატინის ორგანიზაციის ამ დონეს უზრუნველყოფს ოთხი ტიპის ნუკლეოსომური ჰისტონები: H2A, H2B, H3, H4. ისინი ქმნიან ბუჩქის ფორმის ცილოვან სხეულებს - ქერქს, რომელიც შედგება რვა მოლეკულისგან (თითოეული ტიპის ჰისტონის ორი მოლეკულა)

ქრომატინის ფიბრილი. ნუკლეოსომური ჯაჭვის შემდგომ დატკეპნას უზრუნველყოფს HI დგუში, რომელიც დამაკავშირებელ დნმ-თან და ორ მიმდებარე ცილის სხეულთან შეერთებით აახლოებს მათ ერთმანეთთან. შედეგად, უფრო კომპაქტური სტრუქტურა იქმნება, აშენებულია, შესაძლოა, სოლენოიდის მსგავსად. ასეთ ქრომატინის ფიბრილს, რომელსაც ასევე ელემენტარულს უწოდებენ, აქვს დიამეტრი 20-30 ნმ.

ინტერფაზური ქრომონემა . გენეტიკური მასალის სტრუქტურული ორგანიზაციის შემდეგი დონე განპირობებულია ქრომატინის ფიბრილის მარყუჟებად დაკეცვით. როგორც ჩანს, მათ ფორმირებაში მონაწილეობენ არაჰისტონის ცილები, რომლებსაც შეუძლიათ ამოიცნონ ექსტრანუკლეოსომური დნმ-ის სპეციფიკური ნუკლეოტიდური თანმიმდევრობები, რომლებიც ერთმანეთისგან გამოყოფილია რამდენიმე ათასი ბაზის წყვილით. ეს ცილები აერთიანებს მითითებულ უბნებს მარყუჟების წარმოქმნით მათ შორის მდებარე ქრომატინის ფიბრილის ფრაგმენტებიდან. ასეთი შეფუთვის შედეგად ქრომატინის ფიბრილი 20-30 ნმ დიამეტრით გარდაიქმნება 100-200 ნმ დიამეტრის სტრუქტურად, რომელსაც ეწოდება ინტერფაზური ქრომონემა. .

ინტერფაზური ქრომონემის ცალკეული მონაკვეთები განიცდის შემდგომ დატკეპნას, ქმნიან სტრუქტურულ ბლოკებს, რომლებიც აერთიანებენ მიმდებარე მარყუჟებს იმავე ორგანიზაციასთან.

ლამპარის ქრომოსომაგვხვდება თევზის, ამფიბიების, ქვეწარმავლების და ფრინველების კვერცხუჯრედებში დიპლოტენის სტადიაში. ორი ქრომოსომადან თითოეული ორვალენტიანია და შედგება ორი ქრომატიდისგან, ამიტომ მათი შეერთებისას წარმოიქმნება გაფართოებული ოთხქრომატიდული სტრუქტურები. თითოეული ქრომატიდი შედგება მჭიდროდ დაგრეხილი ღერძული ძაფისგან, მისგან გადაჭიმული გვერდითი მარყუჟებით, რომელიც წარმოიქმნება ერთი დნმ-ის ორმაგი სპირალით. ეს მარყუჟები ალბათ წარმოადგენს დნმ-ს, რომელიც გათავისუფლებულია ცილებისგან ტრანსკრიფციისთვის. ქრომოსომები, როგორიცაა "ლ. sch." გადაიწერება უფრო აქტიურად, ვიდრე ჩვეულებრივი xp-we. ეს გამოწვეულია კვერცხუჯრედებში გენის პროდუქტების მნიშვნელოვანი რაოდენობით დაგროვების აუცილებლობით.

მიკროფილამენტები არის თხელი ძაფისებრი სტრუქტურები (5-7 ნმ), რომელიც შედგება კონტრაქტული ცილებისგან: აქტინი, მიოზინი, ტროპომიოზინი. ისინი ლოკალიზებულია ძირითადად ციტოპლაზმის კორტიკალურ შრეში. მიკროფილამენტები გასდევს მთელ უჯრედს და ქმნიან ციტოჩონჩხის საფუძველს. მათზე მიმაგრებულია უჯრედის ყველა ორგანელა. აქტინი შეადგენს ყველა უჯრედის ცილების 10...15%-მდე. გლობულური G-აქტინი არსებობს ცალკეული მოლეკულების სახით კოლოიდური ხსნარის სახით. ATP და ზოგიერთი ცილოვანი ფაქტორების თანდასწრებით, ძაფისებრი სტრუქტურა იქმნება აქტინის გლობულების (ფიბრილარული, ან F-აქტინი) თანმიმდევრობით. მიოზინი ყოველთვის არსებობს სქელი ძაფების სახით. ორივე ცილა, სხვა ცილების მონაწილეობით, ქმნის აქტინ-მიოზინის კომპლექსს, რომელსაც შეუძლია შეკუმშვა აქტინისა და მიოზინის მიკროფილამენტების ერთმანეთთან შედარებით სრიალის გამო (ამ შემთხვევაში ენერგია იხარჯება ATP ჰიდროლიზის გამო მიოზინის მოლეკულების გარკვეულ უბნებში). . მიკროფილამენტები ერთად ქმნიან უჯრედის კონტრაქტურ აპარატს, რომლებიც უზრუნველყოფენ სხვადასხვა სახის მოძრაობას:

ორგანელების მოძრაობა;

ჰიალოპლაზმის დინება;

უჯრედის ზედაპირის ცვლილება;

ფსევდოპოდიუმის ფორმირება და უჯრედების მოძრაობა.

კუნთების ბოჭკოებში მიკროფილამენტების დაგროვება ქმნის სპეციალურ ორგანელებს - მიოფიბრილებს.

შუალედური ძაფები არის თხელი (10 ნმ) არაგანტოტვილი ძაფები, რომლებიც ლოკალიზებულია ძირითადად ჰიალოპლაზმის კორტიკალურ (ქვემემბრანულ) შრეში. ყოველი შუალედური ძაფი იქმნება ფიბრილარული ცილის 32 მოლეკულით (კერატინის ეპითელიუმის უჯრედებში, ვიმენტინის ფიბრობლასტებში, დესმინის კუნთოვან უჯრედებში). შუალედური ძაფების ფუნქციური როლი არის უჯრედის დაჭიმვის სიმტკიცის უზრუნველყოფა. ზოგიერთ უჯრედში (კანის ეპიდერმოციტები) შუალედური ძაფები გაერთიანებულია ჩალიჩებად და ქმნიან ტონოფიბრილებს, რომლებიც განიხილება სპეციალურ ორგანელებად, რომლებიც ასრულებენ დამხმარე როლს.

24. მიკროტუბულები არის ღრუ ცილინდრები; გარე დიამეტრი - 24 ნმ, შიდა - 15 ნმ, მიკროტუბულის კედელი შედგება გლობულური ცილის ტუბულინის ქვედანაყოფებისგან, თითოეული ქვედანაყოფი, რომელიც მომრგვალებულ გლობულებს ჰგავს, აქვს დიამეტრი 5 ნმ, ორგანელების პოზიციას ციტოპლაზმაში და ასევე წინასწარ განსაზღვრავს უჯრედშიდა მოძრაობების მიმართულება. ტუბულინის ცილებს არ გააჩნიათ შეკუმშვის უნარი და ამიტომ მიკროტუბულები არ იკუმშება. ამასთან, წამწამების და ფლაგელას შემადგენლობაში არის ურთიერთქმედება მიკროტუბულებსა და მათ ერთმანეთთან შედარებით სრიალს შორის, რაც უზრუნველყოფს წამწამების და ფლაგელას მოძრაობას.

მიკროტუბულები კონცენტრირებულია უჯრედის ცენტრში და მის პერიფერიაზე. ისინი შეადგენენ ცენტრიოლების, მოძრაობის ორგანელების, გაყოფის შტრიხების ნაწილს, ქმნიან ციტოჩონჩხს უჯრედების ამობურცულ ნაწილებში (მაგალითად, ნერვული უჯრედების აქსონებში). სხვადასხვა სტრუქტურებს (მიტოქონდრიას და ა.შ.) შეუძლიათ მიკროტუბულების გასწვრივ მოძრაობა.

25. ცილია და დროშები.

ყველა ევკარიოტში წამწამები და დროშები განლაგებულია ანალოგიურად. დროშები შესამჩნევად გრძელია ვიდრე წამწამები, მათი სიგრძე აღწევს 150 მკმ ან მეტს. ფლაგელების რაოდენობა უჯრედზე ჩვეულებრივ მცირეა, იშვიათად - რამდენიმე ათეული ან ასეული, წამწამების რაოდენობა, როგორც წესი, გაცილებით დიდია (10-15 ათასამდე, ნაკლებად ხშირად რამდენიმე ასეული).

ტიპიური flagellum შედგება ბაზალური სხეული(ან კინეტოსომები), გარდამავალი ზონა, მთავარი ჯოხიდა წვერი. ფლაგელის მთავარი ღერო და წვერი დაფარულია მემბრანით, რომელიც წარმოადგენს პლაზმალემის გაგრძელებას.

ბაზალური სხეულიარის ღრუ ცილინდრი, რომლის კედლები ჩამოყალიბებულია ცხრა სამეულიმიკროტუბულები. ამრიგად, ბაზალურ სხეულს და ცენტრიოლს აქვს იგივე სტრუქტურა.

გარდამავალი ზონაგანლაგებულია ფლაგელუმის პლაზმალემის გადაკვეთაზე. გარდამავალი ზონის ცენტრში არის ღერძული გრანულა, საიდანაც გამოდის ორი ერთჯერადი მიკროტუბული, რომლებიც მიემართება ფლაგელის ღერძის გასწვრივ ბოლომდე. გარდამავალი ზონის პერიფერიაზე დევს ბაზალური დისკი, რომელშიც იკარგება თითოეული ტრიპლეტის სამი მიკროტუბულიდან ერთი და ტრიპლეტები გადაიქცევა ორმაგად.

ბირთვში მთავარი ჯოხი flagellum ცრუობს აქსონემა- პარალელურად ორიენტირებული მიკროტუბულების სისტემა. ტიპიური აქსონემა წარმოდგენილია ცილინდრით, რომლის კედლები ჩამოყალიბებულია ცხრა დუბლიმიკროტუბულები; ორი ერთჯერადი მიკროტუბული გადაჭიმულია აქსონემის ღერძის გასწვრივ.

როგორც მიახლოვდები წვერიდუბლი თანდათან კარგავს ორი მიკროტუბულიდან ერთს და შემდეგ მთლიანად ქრება. ფლაგელუმი მთავრდება გარსით დაფარული ორი ცენტრალური მიკროტუბულით.

ფლაგელუმის მოხრა ხდება მიკროტუბულების ორეულებს შორის ან ცალკეულ მიკროტუბულებს შორის მანძილის ცვლილების გამო. ეს მოიხმარს ATP-ის ენერგიას.

უამრავ ორგანიზმში აღმოჩენილია გარკვეული გადახრები ფლაგელას ტიპიური ორგანიზაციიდან: ცენტრალური მილაკები ან არ არსებობს, ან არის მხოლოდ ერთი. ევკარიოტების ზოგიერთ ჯგუფში, დროშები და ცილიები არ არის (ანგიოსპერმები, ნემატოდები, ფეხსახსრიანები, უჯრედული ჰეტეროტროფული პროტისტების ნაწილი, წყალმცენარეები და გიმნოსპერმების უმეტესობა).

ევკარიოტული ორგანიზმების გენეტიკურ მასალას აქვს ძალიან რთული ორგანიზაცია. უჯრედის ბირთვში მდებარე დნმ-ის მოლეკულები სპეციალური მრავალკომპონენტიანი ნივთიერების - ქრომატინის ნაწილია.

კონცეფციის განმარტება

ქრომატინი არის უჯრედის ბირთვის მასალა, რომელიც შეიცავს მემკვიდრეობით ინფორმაციას, რომელიც წარმოადგენს დნმ-ის კომპლექსურ ფუნქციურ კომპლექსს სტრუქტურულ ცილებთან და სხვა ელემენტებთან, რომლებიც უზრუნველყოფენ კარიოტული გენომის შეფუთვას, შენახვას და განხორციელებას. გამარტივებული ინტერპრეტაციით, ეს არის ნივთიერება, რომელიც ქმნის ქრომოსომებს. ტერმინი მომდინარეობს ბერძნული "ქრომიდან" - ფერი, საღებავი.

კონცეფცია ფლემინგმა შემოიღო ჯერ კიდევ 1880 წელს, მაგრამ ჯერ კიდევ არსებობს დებატები იმის შესახებ, თუ რა არის ქრომატინი ბიოქიმიური შემადგენლობის თვალსაზრისით. გაურკვევლობა ეხება კომპონენტების მცირე ნაწილს, რომლებიც არ მონაწილეობენ გენეტიკური მოლეკულების სტრუქტურირებაში (ზოგიერთი ფერმენტი და რიბონუკლეინის მჟავები).

ინტერფაზური ბირთვის ელექტრონულ ფოტოსურათზე ქრომატინი ვიზუალურად არის წარმოდგენილი, როგორც ბნელი მატერიის მრავალი უბანი, რომელიც შეიძლება იყოს პატარა და გაფანტული ან გაერთიანდეს დიდ მკვრივ მტევნებში.

უჯრედების გაყოფის დროს ქრომატინის კონდენსაცია იწვევს ქრომოსომების წარმოქმნას, რომლებიც ხილული ხდება ჩვეულებრივი სინათლის მიკროსკოპითაც კი.

ქრომატინის სტრუქტურული და ფუნქციური კომპონენტები

იმის დასადგენად, თუ რა არის ქრომატინი ბიოქიმიურ დონეზე, მეცნიერებმა ამოიღეს ეს ნივთიერება უჯრედებიდან, გადაიტანეს ხსნარში და ამ ფორმით შეისწავლეს კომპონენტის შემადგენლობა და სტრუქტურა. ამ შემთხვევაში გამოყენებული იქნა როგორც ქიმიური, ასევე ფიზიკური მეთოდები, მათ შორის ელექტრონული მიკროსკოპის ტექნოლოგიები. აღმოჩნდა, რომ ქრომატინის ქიმიური შემადგენლობა 40%-ით წარმოდგენილია გრძელი დნმ-ის მოლეკულებით და თითქმის 60%-ით სხვადასხვა ცილებით. ეს უკანასკნელი იყოფა ორ ჯგუფად: ჰისტონები და არაჰისტონები.

ჰისტონები არის ძირითადი ბირთვული ცილების დიდი ოჯახი, რომლებიც მჭიდროდ უკავშირდებიან დნმ-ს და ქმნიან ქრომატინის სტრუქტურულ ჩონჩხს. მათი რაოდენობა დაახლოებით უდრის გენეტიკური მოლეკულების პროცენტს.

ცილოვანი ფრაქციის დარჩენილი ნაწილი (20%-მდე) მოდის დნმ-ის შემაკავშირებელ და სივრცით მოდიფიცირებულ პროტეინებზე, ასევე ფერმენტებზე, რომლებიც მონაწილეობენ გენეტიკური ინფორმაციის წაკითხვისა და კოპირების პროცესებში.

ძირითადი ელემენტების გარდა, მცირე რაოდენობით რიბონუკლეინის მჟავები (რნმ), გლიკოპროტეინები, ნახშირწყლები და ლიპიდები გვხვდება ქრომატინში, მაგრამ დნმ-ის შეფუთვის კომპლექსთან მათი კავშირის საკითხი ჯერ კიდევ ღიაა.

ჰისტონები და ნუკლეოსომები

ჰისტონების მოლეკულური წონა მერყეობს 11-დან 21 kDa-მდე. ძირითადი ამინომჟავების ლიზინისა და არგინინის ნარჩენების დიდი რაოდენობა ამ ცილებს აძლევს დადებით მუხტს, რაც ხელს უწყობს იონური ბმების წარმოქმნას დნმ-ის ორმაგი სპირალის საწინააღმდეგოდ დამუხტული ფოსფატური ჯგუფებით.

არსებობს ჰისტონების 5 ტიპი: H2A, H2B, H3, H4 და H1. პირველი ოთხი ტიპი მონაწილეობს ქრომატინის მთავარი სტრუქტურული ერთეულის - ნუკლეოსომას ფორმირებაში, რომელიც შედგება ბირთვისგან (ცილის ბირთვი) და მის გარშემო შემოხვეული დნმ-ისგან.

ნუკლეოსომური ბირთვი წარმოდგენილია რვა ჰისტონის მოლეკულისგან შემდგარი ოქტამერული კომპლექსით, რომელიც მოიცავს H3-H4 ტეტრამერს და H2A-H2B დიმერს. დნმ-ის მონაკვეთი, რომლის სიგრძეა დაახლოებით 146 ნუკლეოტიდური წყვილი, იჭრება ცილის ნაწილაკების ზედაპირზე, წარმოქმნის 1,75 ბრუნს და გადადის მაკავშირებელ თანმიმდევრობაში (დაახლოებით 60 bp), რომელიც აკავშირებს ნუკლეოსომებს ერთმანეთთან. H1 მოლეკულა აკავშირებს დამაკავშირებელ დნმ-ს, იცავს მას ნუკლეაზების მოქმედებისგან.

ჰისტონებს შეუძლიათ განიცადონ სხვადასხვა ცვლილებები, როგორიცაა აცეტილაცია, მეთილაცია, ფოსფორილირება, ADP-რიბოზილირება და ურთიერთქმედება უბივიქტინის ცილასთან. ეს პროცესები გავლენას ახდენს დნმ-ის სივრცულ კონფიგურაციასა და შეფუთვის სიმკვრივეზე.

არაჰისტონის ცილები

არსებობს რამდენიმე ასეული სახეობის არაჰისტონის ცილები სხვადასხვა თვისებებითა და ფუნქციებით. მათი მოლეკულური წონა მერყეობს 5-დან 200 kDa-მდე. სპეციალური ჯგუფი შედგება უბნის სპეციფიკური ცილებისგან, რომელთაგან თითოეული ავსებს დნმ-ის სპეციფიკურ რეგიონს. ამ ჯგუფში შედის 2 ოჯახი:

• "თუთიის თითები" - ამოიცნობს ფრაგმენტებს 5 ნუკლეოტიდური წყვილის სიგრძით;
• ჰომოდიმერები - ახასიათებს სტრუქტურით "helix-turn-helix" დნმ-თან ასოცირებულ ფრაგმენტში.

ყველაზე კარგად შესწავლილი არის ეგრეთ წოდებული მაღალი მობილურობის ცილები (HGM ცილები), რომლებიც მუდმივად ასოცირდება ქრომატინთან. ოჯახმა მიიღო ეს სახელი ელექტროფორეზულ გელში ცილის მოლეკულების გადაადგილების მაღალი სიჩქარის გამო. ეს ჯგუფი იკავებს არაჰისტონის ფრაქციის უმრავლესობას და მოიცავს HGM ცილების ოთხ ძირითად ტიპს: HGM-1, HGM-14, HGM-17 და HMO-2. ისინი ასრულებენ სტრუქტურულ და მარეგულირებელ ფუნქციებს.

არაჰისტონის პროტეინებში ასევე შედის ფერმენტები, რომლებიც უზრუნველყოფენ ტრანსკრიფციას (მესინჯერი რნმ-ის სინთეზის პროცესი), რეპლიკაციას (დნმ-ის გაორმაგება) და აღდგენას (გენეტიკურ მოლეკულაში დაზიანების აღმოფხვრას).

დნმ-ის დატკეპნის დონეები

ქრომატინის სტრუქტურის თავისებურება ისეთია, რომ ის საშუალებას აძლევს დნმ-ის ჯაჭვებს, რომელთა საერთო სიგრძე მეტრზე მეტია, მოთავსდეს ბირთვში, რომლის დიამეტრი დაახლოებით 10 მიკრონია. ეს შესაძლებელია გენეტიკური მოლეკულების მრავალსაფეხურიანი შეფუთვის სისტემის გამო. ზოგადი კომპაქტიზაციის სქემა მოიცავს ხუთ დონეს:

1. ნუკლეოსომური ძაფი 10-11 ნმ დიამეტრით;
2. ფიბრილი 25-30 ნმ;
3. მარყუჟის დომენები (300 ნმ);
4. ბოჭკოვანი 700 ნმ სისქით;
5. ქრომოსომა (1200 ნმ).

ორგანიზაციის ეს ფორმა 10000-ჯერ ამცირებს ორიგინალური დნმ-ის მოლეკულის სიგრძეს.

11 ნმ დიამეტრის ძაფი იქმნება რიგი ნუკლეოსომებით, რომლებიც დაკავშირებულია დნმ-ის დამაკავშირებელ რეგიონებთან. ელექტრონულ მიკროგრაფში, ასეთი სტრუქტურა წააგავს მძივებს, რომლებიც სათევზაო ხაზზეა. ნუკლეოსომური ძაფები დახვეულია სოლენოიდის მსგავსად, წარმოქმნის ფიბრილს 30 ნმ სისქით. მის ფორმირებაში მონაწილეობს ჰისტონი H1.

სოლენოიდური ფიბრილი იკეცება მარყუჟებად (სხვა სიტყვებით, დომენებად), რომლებიც ფიქსირდება დამხმარე ინტრაბირთვულ მატრიცაზე. თითოეული დომენი შეიცავს 30-დან 100 ათასამდე ბაზის წყვილს. დატკეპნის ეს დონე დამახასიათებელია ინტერფაზური ქრომატინისთვის.

700 ნმ სისქის სტრუქტურა წარმოიქმნება დომენის ფიბრილის სპირალიზაციის დროს და მას ქრომატიდს უწოდებენ. თავის მხრივ, ორი ქრომატიდი ქმნის დნმ-ის ორგანიზაციის მეხუთე დონეს - ქრომოსომა 1400 ნმ დიამეტრით, რომელიც ხილული ხდება მიტოზის ან მეიოზის სტადიაზე.

ამრიგად, ქრომატინი და ქრომოსომა არის გენეტიკური მასალის შეფუთვის ფორმები, რომლებიც დამოკიდებულია უჯრედის სასიცოცხლო ციკლზე.

ქრომოსომა

ქრომოსომა შედგება ორი ერთმანეთის იდენტური დის ქრომატიდისგან, რომელთაგან თითოეული წარმოიქმნება დნმ-ის ერთი ზეხვეული მოლეკულისგან. ნახევრები დაკავშირებულია სპეციალური ფიბრილარული სხეულით, რომელსაც ცენტრომერი ეწოდება. ამავდროულად, ეს სტრუქტურა არის შეკუმშვა, რომელიც ყოფს თითოეულ ქრომატიდს მკლავებად.

ქრომატინისგან განსხვავებით, რომელიც წარმოადგენს სტრუქტურულ მასალას, ქრომოსომა არის დისკრეტული ფუნქციური ერთეული, რომელიც ხასიათდება არა მხოლოდ სტრუქტურითა და შემადგენლობით, არამედ უნიკალური გენეტიკური ნაკრებით, ასევე გარკვეული როლით მემკვიდრეობითობისა და ცვალებადობის მექანიზმების განხორციელებაში. ფიჭური დონე.

ევქრომატინი და ჰეტეროქრომატინი

ქრომატინი ბირთვში არსებობს ორი ფორმით: ნაკლებად დახვეული (ევქრომატინი) და უფრო კომპაქტური (ჰეტეროქრომატინი). პირველი ფორმა შეესაბამება დნმ-ის ტრანსკრიპციულად აქტიურ რეგიონებს და, შესაბამისად, არც ისე მჭიდროდ სტრუქტურირებულია. ჰეტეროქრომატინი იყოფა ფაკულტატურად (ის შეიძლება შეიცვალოს აქტიური ფორმიდან მკვრივ არააქტიურზე, რაც დამოკიდებულია უჯრედის სასიცოცხლო ციკლის სტადიაზე და გარკვეული გენების რეალიზების საჭიროებაზე) და კონსტიტუციურად (მუდმივად დატკეპნილი). მიტოზური ან მეიოზური გაყოფის დროს მთელი ქრომატინი არააქტიურია.

კონსტიტუციური ჰეტეროქრომატინი გვხვდება ცენტრომერის მახლობლად და ქრომოსომის ბოლოებში. ელექტრონული მიკროსკოპის შედეგები აჩვენებს, რომ ასეთი ქრომატინი ინარჩუნებს კონდენსაციის მაღალ ხარისხს არა მხოლოდ უჯრედების გაყოფის ეტაპზე, არამედ ინტერფაზის დროსაც.

ქრომატინის ბიოლოგიური როლი

ქრომატინის მთავარი ფუნქციაა დიდი რაოდენობით გენეტიკური მასალის მჭიდროდ შეფუთვა. თუმცა, უჯრედის სიცოცხლისთვის საკმარისი არ არის მხოლოდ ბირთვში დნმ-ის მოთავსება. აუცილებელია ამ მოლეკულებმა გამართულად „მუშაობდნენ“, ანუ მათში არსებული ინფორმაციის გადაცემა დნმ-რნმ-პროტეინის სისტემის მეშვეობით შეუძლიათ. გარდა ამისა, უჯრედს სჭირდება გენეტიკური მასალის განაწილება გაყოფის დროს.

ქრომატინის სტრუქტურა სრულად აკმაყოფილებს ამ ამოცანებს. ცილის ნაწილი შეიცავს ყველა საჭირო ფერმენტს და სტრუქტურული მახასიათებლები საშუალებას აძლევს მათ ურთიერთქმედონ დნმ-ის გარკვეულ მონაკვეთებთან. ამრიგად, ქრომატინის მეორე მნიშვნელოვანი ფუნქციაა ბირთვული გენომის განხორციელებასთან დაკავშირებული ყველა პროცესის უზრუნველყოფა.

ქრომოსომების ქიმიური შემადგენლობა

ევკარიოტული უჯრედის ქრომოსომების ფიზიკურ-ქიმიური ორგანიზაცია

ევკარიოტული უჯრედების ქრომოსომების ქიმიური ორგანიზაციის შესწავლამ აჩვენა, რომ ისინი ძირითადად შედგება დნმ-ისა და ცილებისგან, რომლებიც ქმნიან ნუკლეოპროტეინების კომპლექსს. ქრომატინი,დასახელებულია ძირითადი საღებავებით შეღებვის უნარით.

როგორც მრავალი გამოკვლევით დადასტურდა (იხ. § 3.2), დნმ არის მემკვიდრეობის და ცვალებადობის თვისებების მატერიალური მატარებელი და შეიცავს ბიოლოგიურ ინფორმაციას - უჯრედის, ორგანიზმის განვითარების პროგრამას, რომელიც დაწერილია სპეციალური კოდის გამოყენებით. მოცემული სახეობის ორგანიზმის უჯრედების ბირთვებში დნმ-ის რაოდენობა მუდმივია და მათი პლოიდიის პროპორციულია. სხეულის დიპლოიდურ სომატურ უჯრედებში ის ორჯერ მეტია, ვიდრე გამეტებში. პოლიპლოიდურ უჯრედებში ქრომოსომების ნაკრების რაოდენობის ზრდას თან ახლავს მათში დნმ-ის რაოდენობის პროპორციული ზრდა.

ცილები შეადგენენ ქრომოსომების ნივთიერების მნიშვნელოვან ნაწილს. ისინი შეადგენენ ამ სტრუქტურების მასის დაახლოებით 65%-ს. ყველა ქრომოსომული ცილა იყოფა ორ ჯგუფად: ჰისტონები და არაჰისტონის ცილები.

ჰისტონებიწარმოდგენილია ხუთი წილადით: HI, H2A, H2B, H3, H4. როგორც დადებითად დამუხტული ძირითადი ცილები, ისინი საკმაოდ მყარად არიან მიმაგრებული დნმ-ის მოლეკულებთან, რაც ხელს უშლის მასში შემავალი ბიოლოგიური ინფორმაციის წაკითხვას. ეს არის მათი მარეგულირებელი როლი. გარდა ამისა, ეს ცილები ასრულებენ სტრუქტურულ ფუნქციას, რაც უზრუნველყოფს დნმ-ის სივრცულ ორგანიზაციას ქრომოსომებში (იხ. სექცია 3.5.2.2).

წილადების რაოდენობა არაჰისტონიცილები 100-ს აჭარბებს. მათ შორისაა ფერმენტები რნმ-ის სინთეზისა და დამუშავების, რედუპლიკაციისა და დნმ-ის აღდგენისთვის. ქრომოსომების მჟავე ცილები ასევე ასრულებენ სტრუქტურულ და მარეგულირებელ როლს. დნმ-ისა და ცილების გარდა, ქრომოსომებში ასევე გვხვდება რნმ, ლიპიდები, პოლისაქარიდები და ლითონის იონები.

ქრომოსომის რნმნაწილობრივ წარმოდგენილია ტრანსკრიფციის პროდუქტებით, რომლებსაც ჯერ არ დაუტოვებიათ სინთეზის ადგილი. ზოგიერთ წილადს აქვს მარეგულირებელი ფუნქცია.

ქრომოსომების კომპონენტების მარეგულირებელი როლი არის დნმ-ის მოლეკულიდან ინფორმაციის ჩამოწერის „აკრძალვა“ ან „დაშვება“.

დნმ-ის მასური თანაფარდობა: ჰისტონები: არაჰისტონის ცილები: რნმ: ლიპიდები ტოლია 1:1:(0.2-0.5):(0.1-0.15):(0.01-0.03). სხვა კომპონენტები გვხვდება მცირე რაოდენობით.

უჯრედების რიგ თაობებში უწყვეტობის შენარჩუნებისას, ქრომატინი ცვლის თავის ორგანიზაციას უჯრედული ციკლის პერიოდისა და ფაზის მიხედვით. სინათლის მიკროსკოპის ინტერფაზაში იგი აღმოჩენილია ბირთვის ნუკლეოპლაზმაში მიმოფანტული გროვების სახით. უჯრედის მიტოზზე გადასვლისას, განსაკუთრებით მეტაფაზაში, ქრომატინი იღებს კარგად გამორჩეულ ინდივიდუალურ ინტენსიურად შეღებილ სხეულებს - ქრომოსომები.

ქრომატინის არსებობის ინტერფაზური და მეტაფაზური ფორმები განიხილება, როგორც მისი სტრუქტურული ორგანიზაციის ორი პოლარული ვარიანტი, რომლებიც დაკავშირებულია მიტოზურ ციკლში ურთიერთგადასვლებით. ეს შეფასება მხარდაჭერილია ელექტრონული მიკროსკოპის მონაცემებით, რომ ორივე ინტერფაზური და მეტაფაზური ფორმები ეფუძნება ერთსა და იმავე ელემენტარულ ძაფის სტრუქტურას. ელექტრონული მიკროსკოპული და ფიზიკოქიმიური კვლევების პროცესში ინტერფაზური ქრომატინისა და მეტაფაზური ქრომოსომების შემადგენლობაში გამოვლინდა ძაფები (ფიბრილები), რომელთა დიამეტრი 3,0-5,0, 10, 20-30 ნმ. სასარგებლოა გვახსოვდეს, რომ დნმ-ის ორმაგი სპირალის დიამეტრი არის დაახლოებით 2 ნმ, ინტერფაზური ქრომატინის ძაფისებრი სტრუქტურის დიამეტრი 100-200 ნმ, ხოლო მეტაფაზის ქრომოსომის ერთ-ერთი დის ქრომატიდის დიამეტრია. 500–600 ნმ.

ყველაზე გავრცელებული მოსაზრებაა, რომ ქრომატინი (ქრომოსომა) არის სპირალური ძაფი. ამავდროულად, გამოიყოფა ქრომატინის სპირალიზაციის (კომპაქტიზაციის) რამდენიმე დონე (ცხრილი 3.2).

ცხრილი 3.2. ქრომატინის დატკეპნის თანმიმდევრული დონეები

ბრინჯი. 3.46. ქრომატინის ნუკლეოსომური ორგანიზაცია.

A -ქრომატინის დეკონდენსირებული ფორმა;

B -ევკარიოტული ქრომატინის ელექტრონული მიკროგრაფი:

A -დნმ-ის მოლეკულა იჭრება ცილის ბირთვების გარშემო;

B -ქრომატინი შედგება ნუკლეოსომებისგან, რომლებიც დაკავშირებულია დამაკავშირებელი დნმ-ით

ნუკლეოსომის ძაფი.ქრომატინის ორგანიზაციის ამ დონეს უზრუნველყოფს ოთხი ტიპის ნუკლეოსომური ჰისტონები: H2A, H2B, H3, H4. ისინი ქმნიან ბუჩქის ფორმის ცილოვან სხეულებს - ქერქი,შედგება რვა მოლეკულისგან (ორი მოლეკულა თითოეული ტიპის ჰისტონიდან) (ნახ. 3.46).

დნმ-ის მოლეკულა დასრულებულია ცილის ბირთვებით, რომლებიც სპირალურად ტრიალებს მათ გარშემო. ამ შემთხვევაში, დნმ-ის სეგმენტი, რომელიც შედგება 146 ბაზის წყვილისგან (bp) კონტაქტშია თითოეულ ბირთვთან. ცილის სხეულებთან კონტაქტისგან თავისუფალი დნმ-ის სეგმენტები ეწოდება ბაინდერებიან დამაკავშირებელი.ისინი მოიცავს 15-დან 100 bp-მდე. (საშუალოდ 60 bp) უჯრედის ტიპის მიხედვით.

დნმ-ის მოლეკულის სეგმენტი დაახლოებით 200 bp სიგრძით. ცილის ბირთვთან ერთად არის ნუკლეოსომა.ამ ორგანიზაციის წყალობით, ქრომატინის სტრუქტურა ემყარება ძაფს, რომელიც წარმოადგენს განმეორებადი ერთეულების ჯაჭვს - ნუკლეოსომებს (ნახ. 3.46, ბ). ამასთან დაკავშირებით, ადამიანის გენომი, რომელიც შედგება 3 × 10 9 bp, წარმოდგენილია დნმ-ის ორმაგი სპირალით, რომელიც შეფუთულია 1,5 × 10 7 ნუკლეოსომაში.

ნუკლეოსომური ძაფის გასწვრივ, რომელიც წააგავს მძივების ჯაჭვს, არის დნმ-ის რეგიონები, რომლებიც თავისუფალია ცილოვანი სხეულებისგან. ეს რეგიონები, რომლებიც მდებარეობს რამდენიმე ათასი ბაზის წყვილის ინტერვალით, მნიშვნელოვან როლს ასრულებენ ქრომატინის შემდგომ შეფუთვაში, რადგან ისინი შეიცავს ნუკლეოტიდურ თანმიმდევრობებს, რომლებიც სპეციალურად არის აღიარებული სხვადასხვა არაჰისტონის ცილების მიერ.

ქრომატინის ნუკლეოსომური ორგანიზაციის შედეგად დნმ-ის ორმაგი სპირალი 2 ნმ დიამეტრით იძენს დიამეტრს 10-11 ნმ.

ქრომატინის ფიბრილი.ნუკლეოსომური ჯაჭვის შემდგომ დატკეპნას უზრუნველყოფს HI დგუში, რომელიც დამაკავშირებელ დნმ-თან და ორ მიმდებარე ცილის სხეულთან შეერთებით აახლოებს მათ ერთმანეთთან. შედეგად, უფრო კომპაქტური სტრუქტურა იქმნება, აშენებულია, შესაძლოა, სოლენოიდის მსგავსად. ეს ქრომატინის ფიბრილა, ასევე ე.წ ელემენტარული,აქვს დიამეტრი 20-30 ნმ (სურ. 3.47).

ინტერფაზური ქრომონემა.გენეტიკური მასალის სტრუქტურული ორგანიზაციის შემდეგი დონე განპირობებულია ქრომატინის ფიბრილის მარყუჟებად დაკეცვით. როგორც ჩანს, მათ ფორმირებაში მონაწილეობენ არაჰისტონის ცილები, რომლებსაც შეუძლიათ ამოიცნონ ექსტრანუკლეოსომური დნმ-ის სპეციფიკური ნუკლეოტიდური თანმიმდევრობები, რომლებიც ერთმანეთისგან გამოყოფილია რამდენიმე ათასი ბაზის წყვილით. ეს ცილები აერთიანებს მითითებულ უბნებს მარყუჟების წარმოქმნით მათ შორის მდებარე ქრომატინის ფიბრილის ფრაგმენტებიდან (სურ. 3.48). დნმ-ის მონაკვეთი, რომელიც შეესაბამება ერთ მარყუჟს, შეიცავს 20,000-დან 80,000 bp-მდე. შესაძლოა, თითოეული მარყუჟი არის გენომის ფუნქციური ერთეული. ასეთი შეფუთვის შედეგად ქრომატინის ფიბრილი 20-30 ნმ დიამეტრით გარდაიქმნება 100-200 ნმ დიამეტრის სტრუქტურად, ე.წ. ინტერფაზური ქრომონემა.

ინტერფაზური ქრომონემის ცალკეული უბნები განიცდის შემდგომ შეკუმშვას, ფორმირებას სტრუქტურული ბლოკები,მიმდებარე მარყუჟების გაერთიანება იმავე ორგანიზაციასთან (ნახ. 3.49). ისინი გვხვდება ინტერფაზის ბირთვში ქრომატინის სიმსივნის სახით. შესაძლებელია, რომ ასეთი სტრუქტურული ბლოკების არსებობა განსაზღვრავს ზოგიერთი საღებავის არათანაბარი განაწილების ნიმუშს მეტაფაზურ ქრომოსომებში, რომელიც გამოიყენება ციტოგენეტიკურ კვლევებში (იხ. განყოფილებები 3.5.2.3 და 6.4.3.6).

დიდი ფუნქციონალური მნიშვნელობა აქვს ინტერფაზური ქრომოსომების სხვადასხვა ნაწილების დატკეპნის არათანაბარ ხარისხს. ქრომატინის მდგომარეობიდან გამომდინარე, არსებობს ევქრომატულიქრომოსომების სექციები, რომლებიც ნაკლებად მჭიდროდ არის შეფუთული არაგამყოფ უჯრედებში და პოტენციურად ტრანსკრიბირებულია, და ჰეტეროქრომატულიკომპაქტური ორგანიზებით და გენეტიკური ინერტულობით ხასიათდება სფეროები. მათ ფარგლებში, ბიოლოგიური ინფორმაციის ტრანსკრიფცია არ ხდება.

არსებობს კონსტიტუციური (სტრუქტურული) და ფაკულტატური ჰეტეროქრომატინი.

კონსტიტუციურიჰეტეროქრომატინი გვხვდება ყველა ქრომოსომის პერიცენტრომერულ და ტელომერულ რეგიონებში, ასევე ცალკეული ქრომოსომების ზოგიერთ შიდა ფრაგმენტში (ნახ. 3.50). იგი იქმნება მხოლოდ არატრანსკრიბირებული დნმ-ით. სავარაუდოდ, მისი როლი არის ბირთვის საერთო სტრუქტურის შენარჩუნება, ქრომატინის მიმაგრება ბირთვულ გარსზე, მეიოზის დროს ჰომოლოგიური ქრომოსომების ურთიერთგაცნობა, მეზობელი სტრუქტურული გენების გამოყოფა და მათი აქტივობის რეგულირებაში მონაწილეობა.

ბრინჯი. 3.49. სტრუქტურული ბლოკები ქრომატინის ორგანიზაციაში.

A -ქრომატინის მარყუჟოვანი სტრუქტურა;

B -ქრომატინის მარყუჟების შემდგომი კონდენსაცია;

IN -მსგავსი სტრუქტურის მარყუჟების გაერთიანება ბლოკებად ინტერფაზური ქრომოსომის საბოლოო ფორმის ფორმირებით

ბრინჯი. 3.50. შემადგენელი ჰეტეროქრომატინი ადამიანის მეტაფაზის ქრომოსომებში

Მაგალითი სურვილისამებრჰეტეროქრომატინი ემსახურება როგორც სქესის ქრომატინის სხეულს, რომელიც ჩვეულებრივ წარმოიქმნება ჰომოგამეტური სქესის ორგანიზმების უჯრედებში (ადამიანებში, მდედრობითი სქესი ჰომოგამეტულია) ორი X ქრომოსომიდან ერთ-ერთი. ამ ქრომოსომის გენები არ არის ტრანსკრიბირებული. სხვა ქრომოსომების გენეტიკური მასალის ხარჯზე ფაკულტატური ჰეტეროქრომატინის წარმოქმნა თან ახლავს უჯრედების დიფერენციაციის პროცესს და ემსახურება როგორც გენების აქტიური ფუნქციური ჯგუფებიდან გამორთვის მექანიზმს, რომელთა ტრანსკრიფცია არ არის საჭირო მოცემული სპეციალობის უჯრედებში. ამასთან დაკავშირებით, სხვადასხვა ქსოვილებისა და ორგანოების უჯრედის ბირთვების ქრომატინის ნიმუში ჰისტოლოგიურ პრეპარატებზე განსხვავებულია. ამის მაგალითია ქრომატინის ჰეტეროქრომატიზაცია მომწიფებული ფრინველის ერითროციტების ბირთვებში.

ქრომატინის სტრუქტურული ორგანიზაციის ჩამოთვლილი დონეები გვხვდება განუყოფელ უჯრედში, როდესაც ქრომოსომა ჯერ კიდევ არ არის საკმარისად შეკუმშული, რომ ხილული იყოს მსუბუქი მიკროსკოპით, როგორც ცალკეული სტრუქტურები. მხოლოდ მათი ზოგიერთი უბანი უფრო მაღალი შეფუთვის სიმკვრივით არის აღმოჩენილი ბირთვებში ქრომატინის გროვების სახით (ნახ. 3.51).

ბრინჯი. 3.51. ჰეტეროქრომატინი ინტერფაზის ბირთვში

ჰეტეროქრომატინის კომპაქტური ლაქები გროვდება ბირთვისა და ბირთვული მემბრანის გარშემო

მეტაფაზის ქრომოსომა.უჯრედის შემოსვლას ინტერფაზიდან მიტოზში თან ახლავს ქრომატინის სუპერკომპაქტიზაცია. ცალკეული ქრომოსომა აშკარად გამოირჩევა. ეს პროცესი იწყება პროფაზაში და აღწევს მაქსიმალურ გამოხატულებას მიტოზისა და ანაფაზის მეტაფაზაში (იხ. სექცია 2.4.2). მიტოზის ტელოფაზაში ხდება ქრომოსომის ნივთიერების დეკომპაქტიზაცია, რომელიც იძენს ინტერფაზის ქრომატინის სტრუქტურას. აღწერილი მიტოზური სუპერკომპაქტიზაცია ხელს უწყობს ქრომოსომების განაწილებას მიტოზური ღეროს პოლუსებზე მიტოზის ანაფაზაში. ქრომატინის დატკეპნის ხარისხი უჯრედის მიტოზური ციკლის სხვადასხვა პერიოდში შეიძლება შეფასდეს 1 ცხრილში მოცემული მონაცემებით. 3.2.

ქრომატინიარის ნივთიერებების რთული ნარევი, საიდანაც აგებულია ევკარიოტული ქრომოსომა. ქრომატინის ძირითადი კომპონენტებია დნმ და ქრომოსომული პროტეინები, რომლებიც მოიცავს ჰისტონებს და არაჰისტონის ცილებს, რომლებიც ქმნიან სტრუქტურებს, რომლებიც ძალიან მოწესრიგებულნი არიან სივრცეში. ქრომატინში დნმ-ისა და ცილის თანაფარდობა არის ~ 1:1, ხოლო ქრომატინის ცილის ძირითადი ნაწილი წარმოდგენილია ჰისტონებით. ტერმინი "X" შემოიღო W. Flemming-მა 1880 წელს სპეციალური საღებავებით შეღებილი ბირთვული სტრუქტურების აღსაწერად.

ქრომატინი- უჯრედის ბირთვის მთავარი კომპონენტი; მისი მიღება საკმაოდ მარტივია იზოლირებული ინტერფაზის ბირთვებიდან და იზოლირებული მიტოზური ქრომოსომებიდან. ამისათვის გამოიყენეთ მისი თვისება, რომ გადავიდეს გახსნილ მდგომარეობაში ექსტრაქციის დროს დაბალი იონური სიძლიერის წყალხსნარებით ან უბრალოდ დეიონიზებული წყლით.

სხვადასხვა ობიექტებისგან მიღებულ ქრომატინის ფრაქციებს აქვთ კომპონენტების საკმაოდ ერთგვაროვანი ნაკრები. დადგინდა, რომ მთლიანი ქიმიური შემადგენლობის თვალსაზრისით, ქრომატინი ინტერფაზური ბირთვებიდან ოდნავ განსხვავდება ქრომატინისგან მიტოზური ქრომოსომებისგან. ქრომატინის ძირითადი კომპონენტებია დნმ და ცილები, რომელთა შორის ძირითადია ჰისტონები და არაჰისტონის ცილები.

სლაიდი 3.არსებობს ქრომატინის ორი ტიპი: ჰეტეროქრომატინი და ევქრომატინი. პირველი შეესაბამება ინტერფაზის დროს შედედებულ ქრომოსომების მონაკვეთებს, ის ფუნქციურად არააქტიურია. ეს ქრომატინი კარგად იღებება; სწორედ ეს ქრომატინი ჩანს ჰისტოლოგიურ პრეპარატზე. ჰეტეროქრომატინი იყოფა სტრუქტურულ (ეს არის ქრომოსომების მონაკვეთები, რომლებიც მუდმივად კონდენსირებულია) და ფაკულტატურ (მას შეუძლია დეკონდენსირება და ევქრომატინად გადაქცევა). ევქრომატინი შეესაბამება დეკონდენსაციას ქრომოსომების ინტერფაზურ რეგიონებში. ეს არის მოქმედი, ფუნქციურად აქტიური ქრომატინი. არ ღებავს, არ ჩანს ჰისტოლოგიურ პრეპარატზე. მიტოზის დროს მთელი ევქრომატინი კონდენსირებულია და შედის ქრომოსომებში.

საშუალოდ, ქრომატინის დაახლოებით 40% არის დნმ და დაახლოებით 60% არის ცილები, რომელთა შორის სპეციფიკური ბირთვული ჰისტონური ცილები შეადგენენ ყველა ცილების 40-დან 80%-ს, რომლებიც ქმნიან იზოლირებულ ქრომატინს. გარდა ამისა, ქრომატინის ფრაქციების შემადგენლობაში შედის მემბრანის კომპონენტები, რნმ, ნახშირწყლები, ლიპიდები, გლიკოპროტეინები. კითხვა, თუ როგორ შედის ეს უმნიშვნელო კომპონენტები ქრომატინის სტრუქტურაში, ჯერ არ არის გადაწყვეტილი. ამრიგად, რნმ შეიძლება იყოს ტრანსკრიბირებული რნმ, რომელსაც ჯერ არ დაუკარგავს კავშირი დნმ-ის შაბლონთან. სხვა უმნიშვნელო კომპონენტები შეიძლება ეხებოდეს ბირთვული გარსის თანადალექილი ფრაგმენტების ნივთიერებებს.

ცილები არის ბიოლოგიური პოლიმერების კლასი, რომლებიც გვხვდება ყველა ცოცხალ ორგანიზმში. ცილების მონაწილეობით ხდება ძირითადი პროცესები, რომლებიც უზრუნველყოფენ ორგანიზმის სასიცოცხლო აქტივობას: სუნთქვა, საჭმლის მონელება, კუნთების შეკუმშვა, ნერვული იმპულსების გადაცემა.

ცილები არის პოლიმერები, ხოლო ამინომჟავები მათი მონომერული ერთეულებია.

Ამინომჟავების - ეს არის ორგანული ნაერთები, რომლებიც შეიცავს მათ შემადგენლობაში (სახელის შესაბამისად) ამინოჯგუფს NH2 და ორგანულ მჟავას, ე.ი. კარბოქსილი, COOH ჯგუფი.

ამინომჟავების თანმიმდევრული შეერთების შედეგად წარმოიქმნება ცილის მოლეკულა, ხოლო ერთი მჟავის კარბოქსილის ჯგუფი ურთიერთქმედებს მეზობელი მოლეკულის ამინოჯგუფთან, რის შედეგადაც წარმოიქმნება პეპტიდური ბმა - CO-NH- და წყალი. მოლეკულა გამოიყოფა. სლაიდი 9

ცილის მოლეკულები შეიცავს 50-დან 1500-მდე ამინომჟავის ნარჩენებს. ცილის ინდივიდუალობა განისაზღვრება ამინომჟავების სიმრავლით, რომლებიც ქმნიან პოლიმერულ ჯაჭვს და, არანაკლებ მნიშვნელოვანია, ჯაჭვის გასწვრივ მათი მონაცვლეობის თანმიმდევრობით. მაგალითად, ინსულინის მოლეკულა შედგება 51 ამინომჟავის ნარჩენებისგან.

ჰისტონების ქიმიური შემადგენლობა. ფიზიკური თვისებებისა და დნმ-თან ურთიერთქმედების თავისებურებები

ჰისტონები- შედარებით მცირე ცილები დადებითად დამუხტული ამინომჟავების ძალიან დიდი პროპორციით (ლიზინი და არგინინი); დადებითი მუხტი ეხმარება ჰისტონებს მჭიდროდ დაუკავშირდეს დნმ-ს (რომელიც ძლიერ უარყოფითად დამუხტულია) მისი ნუკლეოტიდური თანმიმდევრობის მიუხედავად. ორივე კლასის ცილების კომპლექსს ეუკარიოტული უჯრედების ბირთვული დნმ-ით ეწოდება ქრომატინი. ჰისტონები ევკარიოტების უნიკალური მახასიათებელია და გვხვდება უჯრედში დიდი რაოდენობით (თითოეული ტიპის დაახლოებით 60 მილიონი მოლეკულა თითო უჯრედში). ჰისტონების ტიპები იყოფა ორ ძირითად ჯგუფად, ნუკლეოსომურ ჰისტონებად და H1 ჰისტონებად, რომლებიც ქმნიან მაღალკონსერვირებული ძირითადი ცილების ოჯახს, რომელიც შედგება ხუთი დიდი კლასისგან - H1 და H2A, H2B, H3 და H4. H1 ჰისტონები უფრო დიდია (დაახლოებით 220 ამინომჟავა) და აღმოჩნდა, რომ ისინი ნაკლებად შენარჩუნებულია ევოლუციის პროცესში. ჰისტონის პოლიპეპტიდური ჯაჭვების ზომა მერყეობს 220 (H1) 102 (H4) ამინომჟავის ნარჩენებს შორის. ჰისტონი H1 ძლიერ გამდიდრებულია Lys-ის ნარჩენებით, ჰისტონები H2A და H2B ხასიათდებიან Lys-ის ზომიერი შემცველობით, H3 და H4 ჰისტონების პოლიპეპტიდური ჯაჭვები მდიდარია Arg. ჰისტონის თითოეულ კლასში (გარდა H4-ისა), ამ ცილების რამდენიმე ქვეტიპი გამოირჩევა ამინომჟავების თანმიმდევრობით. ეს სიმრავლე განსაკუთრებით დამახასიათებელია ძუძუმწოვრების H1 კლასის ჰისტონებისთვის. ამ შემთხვევაში გამოიყოფა შვიდი ქვეტიპი, სახელად H1.1-H1.5, H1o და H1t. ჰისტონები H3 და H4 ყველაზე შენახულ ცილებს შორისაა. ეს ევოლუციური კონსერვატიზმი ვარაუდობს, რომ მათი თითქმის ყველა ამინომჟავა მნიშვნელოვანია ამ ჰისტონების ფუნქციონირებისთვის. ამ ჰისტონების N-ბოლო შეიძლება შექცევადად შეიცვალოს უჯრედში ცალკეული ლიზინის ნარჩენების აცეტილაციით, რაც შლის ლიზინის დადებით მუხტს.

ბირთვი არის ჰისტონის კუდის რეგიონი.

მძივები A სტრინგზე

ურთიერთქმედების მოკლე დიაპაზონი

დამაკავშირებელი ჰისტონები

ბოჭკოვანი 30 ნმ

ქრომონემა ბოჭკოვანი

გრძელვადიანი ბოჭკოების ურთიერთქმედება

ნუკლეოსომის ქრომატინის ჰისტონი

ჰისტონების როლი დნმ-ის დაკეცვაში მნიშვნელოვანია შემდეგი მიზეზების გამო:

• 1) თუ ქრომოსომა მხოლოდ დაჭიმული დნმ იყო, ძნელი წარმოსადგენია, როგორ შეიძლება მათი გამრავლება და გამოყოფა ქალიშვილურ უჯრედებად ჩახლართვის ან გატეხვის გარეშე.
• 2) გაფართოებულ მდგომარეობაში, თითოეული ადამიანის ქრომოსომის დნმ-ის ორმაგი სპირალი ათასობითჯერ გადაკვეთს უჯრედის ბირთვს; ამრიგად, ჰისტონები აწყობენ ძალიან გრძელ დნმ-ის მოლეკულას მოწესრიგებულად რამდენიმე მიკრომეტრის დიამეტრის ბირთვში;
• 3) ყველა დნმ არ არის დაკეცილი ერთნაირად და გენომის ნაწილის ქრომატინში შეფუთვის ბუნება, ალბათ, გავლენას ახდენს ამ რეგიონში შემავალი გენების აქტივობაზე.

ქრომატინში დნმ ვრცელდება როგორც უწყვეტი ორმაგი ჯაჭვი ერთი ნუკლეოსომიდან მეორეზე. თითოეული ნუკლეოსომა გამოყოფილია მეორისგან დამაკავშირებელი დნმ-ის სეგმენტით, რომელიც მერყეობს ზომით 0-დან 80 bp-მდე. საშუალოდ, განმეორებად ნუკლეოზომებს აქვთ ნუკლეოტიდური ინტერვალი დაახლოებით 200 ნუკლეოტიდური წყვილი. ელექტრონულ მიკროგრაფებში, ჰისტონის ოქტამერის ეს მონაცვლეობა დახვეული დნმ-ით და დამაკავშირებელი დნმ-ით აძლევს ქრომატინს „მძივების სიმაზე“ (დამუშავების შემდეგ, რომელიც ხსნის უმაღლესი რიგის შეფუთვას).

მეთილაციაროგორ არის ჰისტონების კოვალენტური მოდიფიკაცია უფრო რთული, ვიდრე ნებისმიერი სხვა, რადგან ის შეიძლება მოხდეს როგორც ლიზინებზე, ასევე არგინინებზე. გარდა ამისა, 1 ჯგუფის ნებისმიერი სხვა მოდიფიკაციისგან განსხვავებით, მეთილაციის შედეგები შეიძლება იყოს დადებითი ან უარყოფითი ტრანსკრიპციული გამოხატვის მიმართ, რაც დამოკიდებულია ნარჩენების პოზიციიდან ჰისტონში (ცხრილი 10.1). სირთულის კიდევ ერთი დონე გამომდინარეობს იქიდან, რომ თითოეული ნარჩენისთვის შეიძლება არსებობდეს მრავალი მეთილირებული მდგომარეობა. ლიზინი შეიძლება იყოს მონო - (me1), დი - (me2) ან ტრი - (me3) მეთილირებული, ხოლო არგინინები შეიძლება იყოს მონო - (me1) ან დი - (me2) მეთილირებული.

ფოსფორილირება RTM ყველაზე ცნობილია, რადგან უკვე დიდი ხანია ცნობილია, რომ კინაზები არეგულირებენ სიგნალის გადაცემას უჯრედის ზედაპირიდან ციტოპლაზმის გავლით ბირთვში, რაც იწვევს გენის ექსპრესიის ცვლილებებს. ჰისტონები პირველ პროტეინებს შორის იყო, რომლებიც ფოსფორილირებული იყო. 1991 წლისთვის გაირკვა, რომ როდესაც უჯრედები სტიმულირებული იყო პროლიფერაციისთვის, ე.წ. "უშუალოდ ადრეული" გენები იყო ინდუცირებული და ისინი ტრანსკრიპციულად აქტიური გახდნენ და ფუნქციონირებდნენ უჯრედული ციკლის სტიმულირებისთვის. ეს გაზრდილი გენის გამოხატულება დაკავშირებულია H3 ჰისტონის ფოსფორილირებასთან (Mahadevan et al., 1991). H3 ჰისტონის სერინი 10 (H3S10) ნაჩვენებია, რომ არის მნიშვნელოვანი ფოსფორილირების ადგილი საფუარის ადამიანზე ტრანსკრიფციისთვის და, როგორც ჩანს, განსაკუთრებით მნიშვნელოვანია დროზოფილაში (Nowak and Corces, 2004).

უბიკვიტინაციაუბიკვიტინის მოლეკულების „ჯაჭვის“ ცილაზე მიმაგრების პროცესი (იხ. უბიკვიტინი). U.-ში არის უბიკვიტინის C-ბოლო კავშირი სუბსტრატში ლიზინის გვერდით ნარჩენებთან. პოლიუბიკიტინის ჯაჭვი ჩამოკიდებულია მკაცრად განსაზღვრულ მომენტში და არის სიგნალი, რომელიც მიუთითებს, რომ ეს ცილა ექვემდებარება დეგრადაციას.

ჰისტონის აცეტილაცია მნიშვნელოვან როლს ასრულებს ქრომატინის სტრუქტურის მოდულაციაში ტრანსკრიპციული აქტივაციის დროს, ზრდის ქრომატინის ხელმისაწვდომობას ტრანსკრიპციული მექანიზმებისთვის. ითვლება, რომ აცეტილირებული ჰისტონები ნაკლებად მჭიდროდ არის დაკავშირებული დნმ-თან და, შესაბამისად, ტრანსკრიფციის აპარატისთვის უფრო ადვილია ქრომატინის შეფუთვის წინააღმდეგობის გადალახვა. კერძოდ, აცეტილირებას შეუძლია ხელი შეუწყოს ტრანსკრიფციის ფაქტორების წვდომას და შეკავშირებას დნმ-ზე მათი ამოცნობის ელემენტებთან. ფერმენტები, რომლებიც ახორციელებენ ჰისტონის აცეტილაციისა და დეაცეტილაციის პროცესს, ახლა უკვე იდენტიფიცირებულია და ჩვენ ალბათ მალე გავიგებთ მეტს იმის შესახებ, თუ როგორ არის ეს დაკავშირებული ტრანსკრიპციულ აქტივაციასთან.

ცნობილია, რომ აცეტილირებული ჰისტონები ტრანსკრიპციულად აქტიური ქრომატინის ნიშანია.

ჰისტონები ყველაზე ბიოქიმიურად შესწავლილი ცილებია.

ნუკლეოსომების ორგანიზაცია

ნუკლეოსომა არის ქრომატინის შეფუთვის ძირითადი ერთეული. იგი შედგება დნმ-ის ორმაგი სპირალისაგან, რომელიც შეფუთულია რვა ნუკლეოსომის ჰისტონის სპეციფიკურ კომპლექსზე (ჰისტონის ოქტამერი). ნუკლეოსომა არის დისკის ფორმის ნაწილაკი, რომლის დიამეტრი დაახლოებით 11 ნმ-ია, რომელიც შეიცავს თითოეული ნუკლეოსომური ჰისტონის ორ ასლს (H2A, H2B, H3, H4). ჰისტონური ოქტამერი ქმნის ცილოვან ბირთვს, რომლის ირგვლივ არის ორჯაჭვიანი დნმ (146 ნუკლეოტიდური წყვილი დნმ ჰისტონ ოქტამერზე).

ნუკლეოსომები, რომლებიც ქმნიან ფიბრილებს, განლაგებულია მეტ-ნაკლებად თანაბრად დნმ-ის მოლეკულის გასწვრივ ერთმანეთისგან 10-20 ნმ მანძილზე.

ნუკლეოსომების სტრუქტურის შესახებ მონაცემები მიღებულ იქნა ნუკლეოსომების კრისტალების დაბალი და მაღალი გარჩევადობის რენტგენის დიფრაქციული ანალიზის, ცილა-დნმ ინტერმოლეკულური ჯვარედინი კავშირების და დნმ-ის დაშლის გამოყენებით ნუკლეოსომებში ნუკლეაზების ან ჰიდროქსილის რადიკალების გამოყენებით. ა. კლუგმა ააგო ნუკლეოსომის მოდელი, რომლის მიხედვითაც დნმ (146 bp) B-ფორმაში (მარჯვენა სპირალი 10 bp საფეხურით) დახვეულია ჰისტონურ ოქტამერზე, რომლის ცენტრალურ ნაწილში ჰისტონებია. განლაგებულია H3 და H4, ხოლო პერიფერიაზე - H2a და H2b. ასეთი ნუკლეოსომური დისკის დიამეტრი 11 ნმ, ხოლო სისქე 5,5 ნმ. სტრუქტურას, რომელიც შედგება ჰისტონის ოქტამერისა და მის ირგვლივ დაჭრილი დნმ-ისგან, ეწოდება ნუკლეოსომური ბირთვის ნაწილაკს. ძირითადი ნაწილაკები ერთმანეთისგან გამოყოფილია დნმ-ის დამაკავშირებელი სეგმენტებით. ცხოველის ნუკლეოსომაში შემავალი დნმ-ის სეგმენტის მთლიანი სიგრძეა 200 (+/-15) bp.

ჰისტონური პოლიპეპტიდური ჯაჭვები შეიცავს რამდენიმე ტიპის სტრუქტურულ დომენს. ცენტრალური გლობულური დომენი და მოქნილი ამობურცული N- და C-ტერმინალური უბნები, რომლებიც გამდიდრებულია ძირითადი ამინომჟავებით, ეწოდება მკლავებს (მკლავს). პოლიპეპტიდური ჯაჭვების C-ტერმინალური დომენები, რომლებიც მონაწილეობენ ჰისტონ-ჰისტონის ურთიერთქმედებებში ბირთვის ნაწილაკში, ძირითადად არის ალფა სპირალის სახით გაფართოებული ცენტრალური სპირალური რეგიონით, რომლის გასწვრივ ორივე მხარეს ერთი მოკლე სპირალია განთავსებული. შექცევადი პოსტტრანსლაციური ჰისტონის მოდიფიკაციების ყველა ცნობილი ადგილი, რომელიც ხდება უჯრედული ციკლის ან უჯრედის დიფერენციაციის დროს, განლაგებულია მათი პოლიპეპტიდური ჯაჭვების ხერხემლის მოქნილ დომენებში (ცხრილი I.2). ამავდროულად, H3 და H4 ჰისტონების N-ტერმინალური მკლავები არის მოლეკულების ყველაზე დაცული რეგიონები, ხოლო ჰისტონები მთლიანობაში ყველაზე ევოლუციურად შენახულ ცილებს შორისაა. საფუარის S. cerevisiae-ს გენეტიკური კვლევების გამოყენებით დადგინდა, რომ ჰისტონის გენების N-ტერმინალურ ნაწილებში მცირე წაშლა და წერტილოვანი მუტაციები თან ახლავს საფუარის უჯრედების ფენოტიპში ღრმა და მრავალფეროვან ცვლილებებს, რაც მიუთითებს მთლიანობის მნიშვნელობაზე. ჰისტონის მოლეკულები ევკარიოტული გენების გამართული ფუნქციონირების უზრუნველსაყოფად. ხსნარში, ჰისტონები H3 და H4 შეიძლება არსებობდნენ როგორც სტაბილური ტეტრამერები (H3) 2 (H4) 2, ხოლო ჰისტონები H2A და H2B შეიძლება არსებობდნენ როგორც სტაბილური დიმერები. ბუნებრივი ქრომატინის შემცველ ხსნარებში იონური სიძლიერის თანდათანობითი ზრდა იწვევს ჯერ H2A/H2B დიმერების, შემდეგ კი H3/H4 ტეტრამერების გამოყოფას.

კრისტალებში ნუკლეოსომების წვრილი სტრუქტურის დახვეწა განხორციელდა K. Luger et al. (1997) მაღალი გარჩევადობის რენტგენის დიფრაქციული ანალიზის გამოყენებით. აღმოჩნდა, რომ ოქტამერში თითოეული ჰისტონის ჰეტეროდიმერის ამოზნექილი ზედაპირი გარშემორტყმულია დნმ-ის სეგმენტებით 27-28 bp სიგრძით, რომლებიც მდებარეობს ერთმანეთთან შედარებით 140 გრადუსიანი კუთხით, რომლებიც გამოყოფილია 4 bp სიგრძის დამაკავშირებელი უბნებით.

დნმ-ის დატკეპნის დონეები: ნუკლეოსომა, ფიბრილები, მარყუჟები, მიტოზური ქრომოსომა

დნმ-ის დატკეპნის პირველი დონე არის ნუკლეოსომა. თუ ქრომატინი ექვემდებარება ნუკლეაზას მოქმედებას, მაშინ ის და დნმ განიცდიან დაშლას რეგულარულად განმეორებად სტრუქტურებად. ნუკლეაზას დამუშავების შემდეგ, ნაწილაკების ნაწილი იზოლირებულია ქრომატინიდან ცენტრიფუგირებით დალექვის სიჩქარით 11S. 11S ნაწილაკები შეიცავს დნმ-ის 200 ბაზის წყვილს და რვა ჰისტონს. ნუკლეოპროტეინის ასეთ რთულ ნაწილაკს ნუკლეოსომები ეწოდება. მასში ჰისტონები ქმნიან ცილოვან ბირთვს, რომლის ზედაპირზე დნმ მდებარეობს. დნმ აყალიბებს ადგილს, რომელიც არ არის დაკავშირებული ბირთვის ცილებთან - ლინკერი, რომელიც აკავშირებს ორ მიმდებარე ნუკლეოსომას, გადადის შემდეგი ნუკლეოსომის დნმ-ში. ისინი ქმნიან "მძივებს", დაახლოებით 10 ნმ სიგრძის გლობულურ წარმონაქმნებს, რომლებიც ერთმანეთის მიყოლებით დგანან წაგრძელებულ დნმ-ის მოლეკულებზე. დატკეპნის მეორე დონე არის 30 ნმ ფიბრილი. ქრომატინის დატკეპნის პირველი, ნუკლეოსომური დონე ასრულებს მარეგულირებელ და სტრუქტურულ როლს, უზრუნველყოფს დნმ-ის შეფუთვის სიმკვრივეს 6-7-ჯერ. მიტოზურ ქრომოსომებში და ინტერფაზურ ბირთვებში გამოვლენილია ქრომატინის ფიბრილები 25-30 ნმ დიამეტრით. განასხვავებენ ნუკლეოსომების შეფუთვის სოლენოიდურ ტიპს: 10 ნმ დიამეტრის მჭიდროდ შეფუთული ნუკლეოსომების ძაფი ქმნის ხვეულებს სპირალისებური სიმაღლით დაახლოებით 10 ნმ. ასეთი სუპერჰელიქსის ყოველ ბრუნზე 6-7 ნუკლეოსომაა. ასეთი შეფუთვის შედეგად ჩნდება სპირალური ტიპის ფიბრილი ცენტრალური ღრუთ. ბირთვებში ქრომატინს აქვს 25 ნმ ფიბრილი, რომელიც შედგება იმავე ზომის მომიჯნავე გლობულებისგან - ნუკლეომერებისგან. ამ ნუკლეომერებს სუპერმძივები („სუპერბიდები“) ეწოდება. მთავარი ქრომატინის ფიბრილი 25 ნმ დიამეტრით არის ნუკლეომერების წრფივი მონაცვლეობა შეკუმშული დნმ-ის მოლეკულის გასწვრივ. როგორც ნუკლეომერის ნაწილი, იქმნება ნუკლეოსომური ფიბრილის ორი შემობრუნება, თითოეულში 4 ნუკლეოსომა. ქრომატინის შეფუთვის ნუკლეომერული დონე უზრუნველყოფს დნმ-ის 40-ჯერ შეკუმშვას. ქრომატინის დნმ-ის დატკეპნის ნუკლესომული და ნუკლეომერული (სუპერბიდ) დონეები ხორციელდება ჰისტონური პროტეინებით. დნმ-ის მარყუჟის დომენები-მესამე დონექრომატინის სტრუქტურული ორგანიზაცია. ქრომატინის ორგანიზაციის უფრო მაღალ დონეზე, სპეციფიკური ცილები უკავშირდებიან დნმ-ის კონკრეტულ რეგიონებს, რომლებიც ქმნიან დიდ მარყუჟებს ან დომენებს შეკავშირების ადგილებში. ზოგან არის შედედებული ქრომატინის გროვები, როზეტის ფორმის წარმონაქმნები, რომლებიც შედგება 30 ნმ ფიბრილების მრავალი მარყუჟისგან, რომლებიც დაკავშირებულია მკვრივ ცენტრში. როზეტების საშუალო ზომა 100-150 ნმ აღწევს. ქრომატინის ფიბრილების როზეტები-ქრომომერები. თითოეული ქრომომერი შედგება რამდენიმე მარყუჟისგან, რომლებიც შეიცავს ნუკლეოსომებს, რომლებიც დაკავშირებულია ერთ ცენტრში. ქრომომერები ერთმანეთთან დაკავშირებულია ნუკლეოსომური ქრომატინის უბნებით. ქრომატინის ასეთი მარყუჟის-დომენური სტრუქტურა უზრუნველყოფს ქრომატინის სტრუქტურულ დატკეპნას და ორგანიზებას უწევს ქრომოსომების ფუნქციურ ერთეულებს - რეპლიკონებს და ტრანსკრიფციულ გენებს.

ნეიტრონების გაფანტვის მეთოდის გამოყენებით შესაძლებელი გახდა ნუკლეოსომების ფორმისა და ზუსტი ზომების დადგენა; უხეში მიახლოებით, ეს არის ბრტყელი ცილინდრი ან გამრეცხი, რომლის დიამეტრი 11 ნმ და სიმაღლე 6 ნმ. ელექტრონული მიკროსკოპის სუბსტრატზე მდებარე ისინი ქმნიან "მძივებს" - დაახლოებით 10 ნმ სიგრძის გლობულურ წარმონაქმნებს, ერთ ფაილში, რომლებიც დგანან დნმ-ის წაგრძელებულ მოლეკულებზე. ფაქტობრივად, მხოლოდ დამაკავშირებელი უბნებია წაგრძელებული; დნმ-ის სიგრძის დარჩენილი სამი მეოთხედი სპირალურად არის დაწყობილი ჰისტონური ოქტამერის პერიფერიაზე. ითვლება, რომ თავად ჰისტონური ოქტამერს აქვს რაგბის ბურთის ფორმა, რომელიც შეიცავს (H3·H4) 2 ტეტრამერს და ორ დამოუკიდებელ H2A·H2B დიმერს. ნახ. 60 გვიჩვენებს ჰისტონების განლაგებას ნუკლეოსომის ბირთვში.

ცენტრომერებისა და ტელომერების შემადგენლობა

რა არის ქრომოსომა, დღეს თითქმის ყველამ იცის. ეს ბირთვული ორგანელები, რომლებშიც ყველა გენი ლოკალიზებულია, წარმოადგენს მოცემული სახეობის კარიოტიპს. მიკროსკოპის ქვეშ, ქრომოსომა ჰგავს ერთგვაროვან, წაგრძელებულ მუქ ღეროს ფორმის სტრუქტურებს და დანახული სურათი ნაკლებად სავარაუდოა, რომ დამაინტრიგებელი სანახაობა იყოს. უფრო მეტიც, დედამიწაზე მცხოვრები მრავალი ცოცხალი არსების ქრომოსომის პრეპარატები განსხვავდება მხოლოდ ამ ღეროების რაოდენობით და მათი ფორმის მოდიფიკაციებით. თუმცა, არსებობს ორი თვისება, რომლებიც საერთოა ყველა სახეობის ქრომოსომისთვის.

ჩვეულებრივ აღწერილია უჯრედების გაყოფის ხუთი ეტაპი (მიტოზი). სიმარტივისთვის, ჩვენ ყურადღებას გავამახვილებთ გამყოფი უჯრედის ქრომოსომების ქცევის სამ მთავარ ეტაპზე. პირველ ეტაპზე ხდება ქრომოსომების თანდათანობითი წრფივი შეკუმშვა და გასქელება, შემდეგ იქმნება უჯრედის გაყოფის ღერო, რომელიც შედგება მიკროტუბულებისგან. მეორეზე, ქრომოსომა თანდათან მოძრაობს ბირთვის ცენტრისკენ და ეკვატორის გასწვრივ რიგდებიან, ალბათ, რათა ხელი შეუწყონ მიკროტუბულების მიმაგრებას ცენტრომერებზე. ამ შემთხვევაში, ბირთვული კონვერტი ქრება. ბოლო ეტაპზე ქრომოსომების ნახევრები - ქრომატიდები - განსხვავდება. როგორც ჩანს, ცენტრომერებზე მიმაგრებული მიკროტუბულები, ბუქსირის მსგავსად, აზიდავს ქრომატიდებს უჯრედის პოლუსებისკენ. განსხვავების მომენტიდან ყოფილ დის ქრომატიდებს შვილობილი ქრომოსომები ეწოდება. ისინი აღწევს spindle ბოძებს და იკრიბებიან ერთად პარალელურად. იქმნება ბირთვული კონვერტი.

მოდელი, რომელიც ხსნის ცენტრომერების ევოლუციას.

ზევით- ცენტრომერები (ნაცრისფერი ოვალები) შეიცავს ცილების სპეციალიზებულ კომპლექტს (კინეტოქორე), მათ შორის ჰისტონებს CENH3 (H) და CENP-C (C), რომლებიც, თავის მხრივ, ურთიერთქმედებენ spindle მიკროტუბულებთან (წითელი ხაზები). სხვადასხვა ტაქსონებში, ამ ცილებიდან ერთ-ერთი ვითარდება ადაპტაციურად და დნმ-ის პირველადი ცენტრომერული სტრუქტურის განსხვავებასთან შეთანხმებით.

ბოლოში- ცენტრომერული დნმ-ის პირველადი სტრუქტურის ან ორგანიზაციის ცვლილებებმა (მუქი ნაცრისფერი ოვალური) შეიძლება შექმნას უფრო ძლიერი ცენტრომერები, რაც გამოიწვევს მეტი მიკროტუბულების მიმაგრებას.

ტელომერები

ტერმინი "ტელომერი" შემოგვთავაზა გ.მოლერმა ჯერ კიდევ 1932 წელს. მისი აზრით, ეს ნიშნავდა არა მხოლოდ ქრომოსომის ფიზიკურ დასასრულს, არამედ „ქრომოსომის დალუქვის (დალუქვის) სპეციალური ფუნქციით ტერმინალური გენის არსებობას“, რამაც იგი მიუწვდომელი გახადა მავნე ზემოქმედებისთვის (ქრომოსომული გადაწყობა, წაშლა, ნუკლეაზები და ა.შ.). ტერმინალური გენის არსებობა არ დადასტურდა შემდგომ კვლევებში, მაგრამ ტელომერის ფუნქცია ზუსტად განისაზღვრა.

მოგვიანებით კიდევ ერთი ფუნქცია გამოვლინდა. იმის გამო, რომ რეპლიკაციის ჩვეულებრივი მექანიზმი არ მუშაობს ქრომოსომების ბოლოებზე, უჯრედში არსებობს სხვა გზა, რომელიც ინარჩუნებს ქრომოსომის სტაბილურ ზომებს უჯრედების გაყოფის დროს. ამ როლს ასრულებს სპეციალური ფერმენტი, ტელომერაზა, რომელიც მოქმედებს სხვა ფერმენტის, საპირისპირო ტრანსკრიპტაზის მსგავსად: ის იყენებს ერთჯაჭვიანი რნმ-ის შაბლონს მეორე ჯაჭვის სინთეზისთვის და ქრომოსომების ბოლოების შესაკეთებლად. ამრიგად, ტელომერები ყველა ორგანიზმში ასრულებენ ორ მნიშვნელოვან ამოცანას: ისინი იცავენ ქრომოსომების ბოლოებს და ინარჩუნებენ მათ სიგრძეს და მთლიანობას.

შემოთავაზებულია ექვსი ტელომერისთვის სპეციფიური ცილის ცილოვანი კომპლექსის მოდელი, რომელიც წარმოიქმნება ადამიანის ქრომოსომების ტელომერებზე. დნმ აყალიბებს t-მარყუჟს და ერთჯაჭვიანი პროტრუზია შეჰყავთ დისტალურად განლაგებულ ორჯაჭვიან დნმ-ის რეგიონში (ნახ. 6). ცილის კომპლექსი საშუალებას აძლევს უჯრედებს განასხვავონ ტელომერები და ქრომოსომის დაშლის ადგილები (დნმ). ყველა ტელომერის ცილა არ არის კომპლექსის ნაწილი, რომელიც ზედმეტია ტელომერებზე, მაგრამ არ არსებობს ქრომოსომების სხვა რეგიონებში. კომპლექსის დამცავი თვისებები გამომდინარეობს ტელომერული დნმ-ის სტრუქტურაზე ზემოქმედების უნარიდან მინიმუმ სამი გზით: ტელომერის წვერის სტრუქტურის განსაზღვრა; მონაწილეობა t-loop-ის ფორმირებაში; აკონტროლებენ ტელომერაზას მიერ ტელომერული დნმ-ის სინთეზს. მსგავსი კომპლექსები ასევე აღმოჩენილია ზოგიერთი სხვა ევკარიოტული სახეობის ტელომერებზე.

ზევით -ტელომერი ქრომოსომის რეპლიკაციის დროს, როდესაც მისი ბოლო ხელმისაწვდომია ტელომერაზას კომპლექსისთვის, რომელიც ახორციელებს რეპლიკაციას (დნმ-ის ჯაჭვის დუბლირება ქრომოსომის ბოლოში). რეპლიკაციის შემდეგ, ტელომერული დნმ (შავი ხაზები), მასზე განლაგებულ ცილებთან ერთად (გამოსახულია მრავალფერადი ოვალების სახით), ქმნის t-მარყუჟს ( სურათის ბოლოში).

უჯრედულ ციკლში დნმ-ის დატკეპნის დრო და პროცესების მასტიმულირებელი ძირითადი ფაქტორები

გავიხსენოთ ქრომოსომების სტრუქტურა (ბიოლოგიის კურსიდან) - ისინი, როგორც წესი, ნაჩვენებია ასოების X წყვილის სახით, სადაც თითოეული ქრომოსომა არის წყვილი და თითოეულს აქვს ორი იდენტური ნაწილი - მარცხენა და მარჯვენა ქრომატიდები. ქრომოსომების ასეთი ნაკრები ტიპიურია უჯრედისთვის, რომელმაც უკვე დაიწყო მისი გაყოფა, ე.ი. უჯრედები, რომლებმაც გაიარეს დნმ-ის დუბლირების პროცესი. დნმ-ის რაოდენობის გაორმაგებას ეწოდება უჯრედული ციკლის სინთეზური პერიოდი, ანუ S-პერიოდი. ისინი ამბობენ, რომ უჯრედში ქრომოსომების რაოდენობა იგივე რჩება (2n), ხოლო ქრომატიდების რაოდენობა თითოეულ ქრომოსომაში გაორმაგებულია (4c - 4 ქრომატიდი წყვილ ქრომოსომაზე) - 2n4c. გაყოფისას, თითოეული ქრომოსომიდან ერთი ქრომატიდი შევა ქალიშვილ უჯრედებში და უჯრედები მიიღებენ სრულ დიპლოიდურ კომპლექტს 2n2c.

უჯრედის (უფრო ზუსტად, მისი ბირთვის) მდგომარეობას ორ განყოფილებას შორის ეწოდება ინტერფაზა. ინტერფაზაში გამოიყოფა სამი ნაწილი - პრესინთეტიკური, სინთეზური და პოსტსინთეზური პერიოდი.

ამრიგად, მთელი უჯრედის ციკლი შედგება 4 დროის ინტერვალისაგან: სათანადო მიტოზის (M), პრესინთეტიკური (G1), სინთეზური (S) და პოსტსინთეზური (G2) ინტერფაზის პერიოდები (ნახ. 19). ასო G - ინგლისური Gap-დან - ინტერვალი, ინტერვალი. G1 პერიოდში გაყოფისთანავე, უჯრედებს აქვთ დიპლოიდური დნმ-ის შემცველობა ბირთვზე (2c). G1 პერიოდში უჯრედის ზრდა ძირითადად იწყება უჯრედული ცილების დაგროვების გამო, რაც განისაზღვრება უჯრედში რნმ-ის რაოდენობის ზრდით. ამ პერიოდში იწყება უჯრედის მომზადება დნმ-ის სინთეზისთვის (S-პერიოდი).

დადგინდა, რომ ცილის ან mRNA სინთეზის დათრგუნვა G1 პერიოდში ხელს უშლის S პერიოდის დაწყებას, რადგან G1 პერიოდში ხდება დნმ-ის წინამორბედების (მაგალითად, ნუკლეოტიდური ფოსფოკინაზების), რნმ-ის ფერმენტების ფორმირებისთვის აუცილებელი ფერმენტების სინთეზი. და ცილების მეტაბოლიზმი ხდება. ეს ემთხვევა რნმ-ის და ცილების სინთეზის ზრდას. ეს მკვეთრად ზრდის ენერგიის მეტაბოლიზმში ჩართული ფერმენტების აქტივობას.

შემდეგ S-პერიოდში დნმ-ის რაოდენობა ერთ ბირთვზე გაორმაგდება და შესაბამისად ქრომოსომების რაოდენობა გაორმაგდება. S- პერიოდის სხვადასხვა უჯრედებში შეგიძლიათ იპოვოთ დნმ-ის სხვადასხვა რაოდენობა - 2c-დან 4c-მდე. ეს გამოწვეულია იმით, რომ უჯრედები იკვლევენ დნმ-ის სინთეზის სხვადასხვა სტადიას (ის, ვინც ახლახან დაიწყო სინთეზი და მათ, ვინც უკვე დაასრულა). S-პერიოდი არის კვანძი უჯრედულ ციკლში. უჯრედების მიტოზური გაყოფის არც ერთი შემთხვევა არ არის ცნობილი დნმ-ის სინთეზის გარეშე.

პოსტსინთეზურ (G2) ფაზას ასევე უწოდებენ პრემიტოზურ ფაზას. ბოლო ტერმინი ხაზს უსვამს მის დიდ მნიშვნელობას შემდეგი ეტაპის - მიტოზური გაყოფის სტადიის გასავლელად. ამ ფაზაში ხდება mRNA სინთეზი, რომელიც აუცილებელია მიტოზის გავლისთვის. ამაზე ცოტა ადრე სინთეზირდება რიბოსომა rRNA, რომელიც განსაზღვრავს უჯრედების გაყოფას. ამ დროს სინთეზირებულ ცილებს შორის განსაკუთრებული ადგილი უჭირავს ტუბულინებს - მიტოზური ღეროს მიკროტუბულების ცილებს.

G2 პერიოდის ბოლოს ან მიტოზის დროს, მიტოზური ქრომოსომების კონდენსაციისას, რნმ-ის სინთეზი მკვეთრად იკლებს და მთლიანად ჩერდება მიტოზის დროს. ცილების სინთეზი მიტოზის დროს მცირდება საწყისი დონის 25%-მდე და შემდეგ შემდგომ პერიოდებში აღწევს მაქსიმუმს G2 პერიოდში, ზოგადად იმეორებს რნმ-ის სინთეზის ბუნებას.

მცენარეებისა და ცხოველების მზარდ ქსოვილებში ყოველთვის არის უჯრედები, რომლებიც, როგორც იქნა, ციკლის გარეთ არიან. ასეთ უჯრედებს ჩვეულებრივ უწოდებენ G0-პერიოდის უჯრედებს. სწორედ ეს უჯრედებია ეგრეთ წოდებული მოსვენებული, დროებით ან საბოლოოდ შეწყვეტილი უჯრედების გამრავლება. ზოგიერთ ქსოვილში, ასეთი უჯრედები შეიძლება დიდხანს დარჩეს მათი მორფოლოგიური თვისებების განსაკუთრებით შეცვლის გარეშე: ისინი ინარჩუნებენ, პრინციპში, გაყოფის უნარს, გადაიქცევიან კამბიალურ, ღეროვან უჯრედებად (მაგალითად, ჰემატოპოეზის ქსოვილში). უფრო ხშირად, გაზიარების უნარის დაკარგვას (თუმცა დროებითი) თან ახლავს სპეციალიზაციის, დიფერენცირების უნარის გამოჩენა. ასეთი დიფერენცირებადი უჯრედები ტოვებენ ციკლს, მაგრამ განსაკუთრებულ პირობებში მათ შეუძლიათ ხელახლა შევიდნენ ციკლში. მაგალითად, ღვიძლის უჯრედების უმეტესობა G0 პერიოდშია; ისინი არ მონაწილეობენ დნმ-ის სინთეზში და არ იყოფიან. თუმცა, როდესაც ექსპერიმენტულ ცხოველებში ღვიძლის ნაწილი ამოღებულია, ბევრი უჯრედი იწყებს მომზადებას მიტოზისთვის (G1-პერიოდი), აგრძელებს დნმ-ის სინთეზს და შეუძლია მიტოტიკურად დაყოფა. სხვა შემთხვევებში, მაგალითად, კანის ეპიდერმისში, გამრავლებისა და დიფერენციაციის ციკლიდან გასვლის შემდეგ, უჯრედები გარკვეული დროის განმავლობაში ფუნქციონირებენ და შემდეგ კვდებიან (ინტეგუმენტური ეპითელიუმის კერატინიზებული უჯრედები).