„ქრომოსომის“ცნება მეცნიერებაში ისეთი ახალი არ არის, როგორც ერთი შეხედვით შეიძლება ჩანდეს. პირველად, ეს ტერმინი 130 წელზე მეტი ხნის წინ შემოთავაზებული იყო ევკარიოტული უჯრედის ინტრაბირთვული სტრუქტურის აღსანიშნავად მორფოლოგმა ვ. ვალდეიერმა. სახელში ჩართულია უჯრედშიდა სტრუქტურის უნარი შეღებოს ძირითადი საღებავებით.
პირველ რიგში… რა არის ქრომატინი?
ქრომატინი არის ნუკლეოპროტეინების კომპლექსი. კერძოდ, ქრომატინი არის პოლიმერი, რომელიც მოიცავს სპეციალურ ქრომოსომულ ცილებს, ნუკლეოსომებს და დნმ-ს. პროტეინებს შეუძლიათ შეადგინონ ქრომოსომის მასის 65%. ქრომატინი არის დინამიური მოლეკულა და შეუძლია მიიღოს კონფიგურაციის უზარმაზარი რაოდენობა.
ქრომატინის ცილები შეადგენს მისი მასის მნიშვნელოვან ნაწილს და იყოფა ორ ჯგუფად:
- ჰისტონის ცილები - შეიცავს ძირითად ამინომჟავებს მათ შემადგენლობაში (მაგალითად, არგინინი და ლიზინი). ჰისტონების განლაგება ქაოტურია ბლოკების სახით დნმ-ის მოლეკულის მთელ სიგრძეზე.
- არაჰისტონის პროტეინები (ჰისტონის საერთო რაოდენობის დაახლოებით 1/5) - არის ბირთვული ცილამატრიცა, რომელიც ქმნის სტრუქტურულ ქსელს ინტერფაზურ ბირთვში. სწორედ ის არის საფუძველი, რომელიც განსაზღვრავს ბირთვის მორფოლოგიასა და მეტაბოლიზმს.
ამჟამად, ციტოგენეტიკაში ქრომატინი იყოფა ორ სახეობად: ჰეტეროქრომატინი და ევქრომატინი. ქრომატინის ორ სახეობად დაყოფა მოხდა თითოეული სახეობის უნარის შეღებვის სპეციფიკური საღებავებით. ეს არის ეფექტური დნმ-ის გამოსახულების ტექნიკა, რომელსაც ციტოლოგები იყენებენ.
ჰეტეროქრომატინი
ჰეტეროქრომატინი არის ქრომოსომის ნაწილი, რომელიც ნაწილობრივ შედედებულია ინტერფაზაში. ფუნქციურად, ჰეტეროქრომატინს არ აქვს მნიშვნელობა, რადგან ის არ არის აქტიური, კონკრეტულად ტრანსკრიფციასთან დაკავშირებით. მაგრამ მისი კარგად შეღებვის უნარი ფართოდ გამოიყენება ჰისტოლოგიურ კვლევებში.
ჰეტეროქრომატინის სტრუქტურა
ჰეტეროქრომატინს აქვს მარტივი სტრუქტურა (იხ. სურათი).
ჰეტეროქრომატინი შეფუთულია გლობულებად, რომელსაც ეწოდება ნუკლეოსომები. ნუკლეოსომები ქმნიან კიდევ უფრო მკვრივ სტრუქტურებს და ამით „ერევა“დნმ-დან ინფორმაციის წაკითხვაში. ჰეტეროქრომატინი წარმოიქმნება H3 ჰისტონის მეთილაციის პროცესში ლიზინ 9-ში და შემდგომ ასოცირდება პროტეინ 1-თან (HP1 - ჰეტეროქრომატინის პროტეინი 1). ასევე ურთიერთქმედებს სხვა ცილებთან, მათ შორის H3K9-მეთილტრანსფერაზებთან. ცილოვანი ურთიერთქმედების ასეთი დიდი რაოდენობა ერთმანეთთან ჰეტეროქრომატინის შენარჩუნებისა და მისი განაწილების პირობაა. დნმ-ის პირველადი სტრუქტურა გავლენას არ ახდენს ჰეტეროქრომატინის წარმოქმნაზე.
ჰეტეროქრომატინი არის არა მხოლოდ ცალკეული ნაწილები, არამედ მთელი ქრომოსომა, რომლებიც რჩება შედედებულ მდგომარეობაში მთელი უჯრედის ციკლის განმავლობაში. ისინი S- ფაზაში არიან და ექვემდებარება რეპლიკაციას. მეცნიერები თვლიან, რომ ჰეტეროქრომატინის რეგიონები არ ატარებენ გენებს, რომლებიც აკოდირებენ ცილებს, ან ასეთი გენების რაოდენობა ძალიან მცირეა. ასეთი გენების ნაცვლად ჰეტეროქრომატინის ნუკლეოტიდური თანმიმდევრობები ძირითადად შედგება მარტივი გამეორებებისგან.
ჰეტეროქრომატინის ტიპები
ჰეტეროქრომატინი არის ორი სახის: ფაკულტატური და სტრუქტურული.
- ფაკულტატური ჰეტეროქრომატინი არის ქრომატინი, რომელიც წარმოიქმნება ერთი და იმავე სახეობის ორი ქრომოსომიდან ერთ-ერთის სპირალის წარმოქმნის დროს, ის ყოველთვის არ არის ჰეტეროქრომატული, მაგრამ ზოგჯერ. ის შეიცავს გენებს მემკვიდრეობითი ინფორმაციით. ის იკითხება, როდესაც ის შედის ევქრომატულ მდგომარეობაში. ფაკულტატური ჰეტეროქრომატინის შედედებული მდგომარეობა დროებითი მოვლენაა. ეს არის მისი მთავარი განსხვავება სტრუქტურულისგან. ფაკულტატური ჰეტეროქრომატინის მაგალითია ქრომატინის სხეული, რომელიც განსაზღვრავს ქალის სქესს. ვინაიდან ასეთი სტრუქტურა შედგება სომატური უჯრედების ორი ჰომოლოგიური X-ქრომოსომისგან, ერთ-ერთ მათგანს შეუძლია შექმნას ფაკულტატური ჰეტეროქრომატინი.
- სტრუქტურული ჰეტეროქრომატინი არის სტრუქტურა, რომელიც წარმოიქმნება ძლიერ დახვეული მდგომარეობით. ის გრძელდება მთელი ციკლის განმავლობაში. როგორც ზემოთ აღინიშნა, სტრუქტურული ჰეტეროქრომატინის შედედებული მდგომარეობა მუდმივი ფენომენია, არჩევითისაგან განსხვავებით. სტრუქტურულ ჰეტეროქრომატინს ასევე უწოდებენკონსტიტუციური, ის კარგად არის გამოვლენილი C-ფერით. იგი მდებარეობს ბირთვიდან მოშორებით და იკავებს ცენტრომერულ რეგიონებს, მაგრამ ზოგჯერ ლოკალიზებულია ქრომოსომის სხვა რეგიონებში. ხშირად, ინტერფაზის დროს, შეიძლება მოხდეს სტრუქტურული ჰეტეროქრომატინის სხვადასხვა მონაკვეთების აგრეგაცია, რის შედეგადაც წარმოიქმნება ქრომოცენტრები. ამ ტიპის ჰეტეროქრომატინში არ არსებობს ტრანსკრიფციის თვისება, ანუ არ არსებობს სტრუქტურული გენები. ქრომოსომის ასეთი სეგმენტის როლი დღემდე არ არის ბოლომდე გასაგები, ამიტომ მეცნიერები, როგორც წესი, მხოლოდ ამ ფუნქციას უჭერენ მხარს.
ევქრომატინი
ევქრომატინი არის ქრომოსომების ნაწილები, რომლებიც დეკონდენსირებულია ინტერფაზაში. ასეთი ლოკუსი არის ფხვიერი, მაგრამ ამავე დროს პატარა კომპაქტური სტრუქტურა.
ევქრომატინის ფუნქციური მახასიათებლები
ამ ტიპის ქრომატინი მუშაობს და ფუნქციურად აქტიურია. მას არ გააჩნია შეღებვის თვისება და არ არის განსაზღვრული ჰისტოლოგიური კვლევებით. მიტოზის ფაზაში თითქმის ყველა ევქრომატინი კონდენსირდება და ხდება ქრომოსომის განუყოფელი ნაწილი. ამ პერიოდში ქრომოსომები არ ასრულებენ სინთეზურ ფუნქციებს. ამრიგად, უჯრედული ქრომოსომა შეიძლება იყოს ორ ფუნქციურ და სტრუქტურულ მდგომარეობაში:
- აქტიური ან სამუშაო მდგომარეობა. ამ დროს ქრომოსომა თითქმის მთლიანად ან მთლიანად დეკონდენსირებულია. ისინი ჩართულნი არიან ტრანსკრიფციის და რედუპლიკაციის პროცესში. ყველა ეს პროცესი ხდება უშუალოდ უჯრედის ბირთვში.
- მეტაბოლური მოსვენების არააქტიური მდგომარეობა (არასამუშაო). ამ მდგომარეობაში, ქრომოსომაკონდენსირებულია მაქსიმუმამდე და ემსახურება როგორც ტრანსპორტი გენეტიკური მასალის ქალიშვილ უჯრედებში გადასატანად. ამ მდგომარეობაში გენეტიკური მასალაც განაწილებულია.
მიტოზის ბოლო ფაზაში ხდება დესპირალიზაცია და წარმოიქმნება სუსტად შეფერილი სტრუქტურები ტრანსკრიბირებული გენების შემცველი ძაფების სახით.
თითოეული ქრომოსომის სტრუქტურას აქვს ქრომატინის მდებარეობის საკუთარი, უნიკალური ვარიანტი: ევქრომატინი და ჰეტეროქრომატინი. უჯრედების ეს თვისება ციტოგენეტიკოსებს საშუალებას აძლევს იდენტიფიცირება ცალკეული ქრომოსომა.
