«Хромосома» ұғымы бір қарағанда ғылымда жаңалық емес. Эукариоттық жасушаның ядроішілік құрылымын белгілеу үшін алғаш рет бұл терминді морфолог В. Вальдейер 130 жылдан астам уақыт бұрын ұсынған. Атауында жасушаішілік құрылымның негізгі бояғыштармен бояу қабілеті енгізілген.
Біріншіден… Хроматин дегеніміз не?
Хроматин – нуклеопротеидтер кешені. Атап айтқанда, хроматин - арнайы хромосомалық ақуыздарды, нуклеосомаларды және ДНҚ-ны қамтитын полимер. Белоктар хромосома массасының 65% құрауы мүмкін. Хроматин - динамикалық молекула және көптеген конфигурацияларды қабылдай алады.
Хроматин белоктары оның массасының едәуір бөлігін құрайды және екі топқа бөлінеді:
- Гистон протеиндері - олардың құрамында негізгі аминқышқылдары бар (мысалы, аргинин және лизин). Гистондардың орналасуы ДНҚ молекуласының бүкіл ұзындығы бойынша блоктар түрінде хаотикалық.
- Гистонды емес ақуыздар (гистондардың жалпы санының шамамен 1/5 бөлігі) - ядролық ақуызфазааралық ядрода құрылымдық желіні құрайтын матрица. Ол ядроның морфологиясы мен метаболизмін анықтайтын негіз болып табылады.
Қазіргі уақытта цитогенетикада хроматин екі түрге бөлінеді: гетерохроматин және эухроматин. Хроматиннің екі түрге бөлінуі әр түрдің ерекше бояулармен бояу қабілетіне байланысты болды. Бұл цитологтар қолданатын тиімді ДНҚ кескіндеу әдісі.
Гетерохроматин
Гетерохроматин – хромосоманың интерфазада жартылай конденсацияланған бөлігі. Функционалды түрде гетерохроматиннің маңызы жоқ, өйткені ол белсенді емес, әсіресе транскрипцияға қатысты. Бірақ оның жақсы бояу қабілеті гистологиялық зерттеулерде кеңінен қолданылады.
Гетерохроматиннің құрылымы
Гетерохроматин қарапайым құрылымға ие (суретті қараңыз).
Гетерохроматин нуклеосомалар деп аталатын глобулдарға жинақталған. Нуклеосомалар одан да тығыз құрылымдарды құрайды және осылайша ДНҚ-дан ақпаратты оқуға «кедергі жасайды». Гетерохроматин 9-лизинде H3 гистонының метилденуі процесінде түзіледі және кейіннен 1-белокпен (HP1 - гетерохроматин протеин 1) байланысты. Сондай-ақ басқа ақуыздармен, соның ішінде H3K9-метилтрансферазалармен әрекеттеседі. Белоктардың бір-бірімен өзара әрекеттесуінің мұндай көптігі гетерохроматин мен оның таралуын сақтаудың шарты болып табылады. ДНҚ-ның бастапқы құрылымы гетерохроматиннің түзілуіне әсер етпейді.
Гетерохроматин жеке бөліктер ғана емес, сонымен қатар бүкіл жасуша циклі бойы конденсацияланған күйде қалатын тұтас хромосомалар болып табылады. Олар S-фазасында және репликацияға ұшырайды. Ғалымдар гетерохроматинді аймақтар ақуызды кодтайтын гендерді тасымалдамайды немесе мұндай гендердің саны өте аз деп есептейді. Мұндай гендердің орнына гетерохроматиннің нуклеотидтер тізбегі негізінен қарапайым қайталаулардан тұрады.
Гетерохроматин түрлері
Гетерохроматин екі түрлі: факультативті және құрылымдық.
- Факультативті гетерохроматин – бір түрдің екі хромосомасының біреуінің спиралының түзілуі кезінде түзілетін хроматин, ол әрқашан гетерохроматикалық емес, кейде болады. Оның құрамында тұқым қуалайтын ақпараты бар гендер бар. Ол эвроматикалық күйге өткенде оқылады. Факультативті гетерохроматин үшін конденсацияланған күй уақытша құбылыс болып табылады. Бұл оның құрылымдық ерекшелігінен негізгі айырмашылығы. Факультативті гетерохроматинге мысал ретінде әйел жынысын анықтайтын хроматин денесін алуға болады. Мұндай құрылым соматикалық жасушалардың екі гомологтық Х-хромосомасынан тұратындықтан, олардың біреуі жай ғана факультативті гетерохроматин құра алады.
- Құрылымдық гетерохроматин – жоғары ширатылған күйден түзілген құрылым. Ол цикл бойы сақталады. Жоғарыда айтылғандай, құрылымдық гетерохроматин үшін конденсацияланған күй факультативтіден айырмашылығы тұрақты құбылыс болып табылады. Құрылымдық гетерохроматин деп те аталадыконститутивтік, ол С-түсі арқылы жақсы анықталады. Ол ядродан алыс орналасқан және центромерлі аймақтарды алып жатыр, бірақ кейде хромосоманың басқа аймақтарында локализацияланған. Көбінесе интерфаза кезінде құрылымдық гетерохроматиннің әртүрлі бөлімдерінің агрегациясы орын алуы мүмкін, нәтижесінде хромоцентрлер пайда болады. Гетерохроматиннің бұл түрінде транскрипциялық қасиет болмайды, яғни құрылымдық гендер болмайды. Хромосоманың мұндай сегментінің рөлі әлі толық анық емес, сондықтан ғалымдар тек функцияны қолдауға бейім.
Эухроматин
Эухроматин - интерфазада конденсацияланатын хромосомалардың бөліктері. Мұндай локус бос, бірақ сонымен бірге шағын жинақы құрылым.
Эухроматиннің функционалдық ерекшеліктері
Хроматиннің бұл түрі жұмыс істейді және функционалды түрде белсенді. Оның бояу қасиеті жоқ және гистологиялық зерттеулермен анықталмайды. Митоз фазасында эвроматиннің барлығы дерлік конденсацияланып, хромосоманың құрамдас бөлігіне айналады. Бұл кезеңде хромосомалар синтетикалық функцияларды орындамайды. Сондықтан жасушалық хромосомалар екі функционалды және құрылымдық күйде болуы мүмкін:
- Белсенді немесе жұмыс күйі. Бұл кезде хромосомалар толығымен немесе толық дерлік конденсацияланады. Олар транскрипция мен редупликация процесіне қатысады. Бұл процестердің барлығы тікелей жасуша ядросында жүреді.
- Метаболикалық тыныштықтың белсенді емес жағдайы (жұмыс істемейтін). Бұл күйде хромосомалармаксимумға дейін конденсацияланады және генетикалық материалды еншілес жасушаларға тасымалдау үшін тасымалдау қызметін атқарады. Бұл күйде генетикалық материал да таралады.
Митоздың соңғы фазасында деспирализация жүреді және транскрипцияланған гендер бар жіптер түріндегі әлсіз боялған құрылымдар түзіледі.
Әр хромосоманың құрылымында хроматиннің орналасуының өзіндік, ерекше, нұсқасы болады: эухроматин және гетерохроматин. Жасушалардың бұл ерекшелігі цитогенетиктерге жеке хромосомаларды анықтауға мүмкіндік береді.
