کروماتین چیست؟

کروماتین یک ماده ژنتیکی یا یک ماکرومولکول متشکل از DNA، RNA و پروتئین‌های مرتبط است که کروموزوم‌هایی را در هسته یک سلول یوکاریوتی تشکیل می‌دهند.

این مارومولکول در داخل هسته سلول قرار دارد. وظایف اصلی این ماده ژنتیکی عبارتند از:

• جلوگیری از آسیب به DNA
• بسته بندی محکم DNA برای جا گرفتن در سلول
• کنترل تکثیر DNA و بیان ژن
• از مولکول DNA برای اجازه دادن به فرآیند چرخه سلولی میوز و میتوز پشتیبانی کنید.

ساختار کروماتین یا به اصطلاح نوکلئوزوم‌ها وقتی در زیر میکروسکوپ نوری شکل کشیده شده آن را مشاهده می‌کنید شبیه قرار گرفتن رشته‌ روی مهره‌ است. هر نوکلئوزوم شامل DNA است که با هشت پروتئین به نام هیستون پیچیده شده است. بعداً، این نوکلئوزوم‌ها با یک سلونوئید (solenoid) 30 نانومتری مارپیچ در بر گرفته می‌شوند. بنابراین وجود پروتئین‌های هیستون (histone) به حمایت از ساختار کروماتین کمک می‌کند.

ساختار

ساختار کروماتین توسط تعدادی از عوامل کنترل می‌شود. ساختار کامل عمدتاً به مراحل چرخه سلولی بستگی دارد. آنها در طول تقسیم سلولی دچار تغییرات ساختاری مختلفی می‌شوند. ساختار کروموزوم‌ها به وضوح زیر یک میکروسکوپ نوری در طول متافاز قابل مشاهده است که در حالی که DNA تکثیر شده و به دو سلول تقسیم می‌شود، شکل آنها تغییر می‌کند.

در گروه کروماتین‌ها 3 مرحله وجود دارد:

1. نوکلئوزوم‌ها (Nucleosomes ) از پیچیدن DNA به دور پروتئین‌های هیستون (histone ) تشکیل می‌شوند
2. هیستون‌های (histone ) متعدد در یک فیبر 30 نانومتری متشکل از نوکلئوزوم (Nucleosomes ) پیچیده می‌شوند
3. بسته بندی DNA سطح بالاتر از فیبر 30 نانومتری در کروموزوم متافاز

روش‌های مورد استفاده برای آنالیز کروماتین

• توالی یابی ایمونوپرسیتیشن کروماتین (Chromatin Immunoprecipitation)

فرآیندی که عمدتاً برای تجزیه و تحلیل برهمکنش‌های پروتئین با DNA استفاده می‌شود. محل‌های اتصال پروتئین‌های ترکیبی DNA، با رسوب کروماتین و توالی‌یابی موازی DNA شناسایی می‌شوند.

• جداسازی توالی عناصر تنظیمی به کمک فرمالدهید (Formaldehyde)

این روش عمدتاً برای کنترل توالی آن مناطق DNA که مربوط به فعالیت تنظیمی هستند، استفاده می‌شود.

• توالی یابی محل‌های بسیار حساس DNase I

عمدتاً برای تشخیص موقعیت مناطق نظارتی، بر اساس توالی یابی در سطح ژنوم، که به برش توسط DNase I حساس است، استفاده می‌شود.

• سنجش توالی‌یابی کروماتین قابل دسترس و قابل انتقال

تکنیکی که عمدتاً برای مطالعه چگونگی دسترسی کروماتین استفاده می‌شود. ATAC-seq روش مخالف MNase-seq است. ترانسپوزاز Tn5 برای انتقال مصنوعی به نواحی موجود ژنوم استفاده می‌شود.

ردپای DNA

تکنیکی که عمدتاً برای شناسایی پروتئین متصل شونده به DNA استفاده می‌شود:

توالی نوکلئاز میکروکوکی (Micrococcal Nuclease)

روشی که عمدتاً برای مطالعه نوکلئوزوم‌ها با هضم کروماتین‌‎ها استفاده می‌شود. این توالی یابی عمدتاً از آنزیم نوکلئاز میکروکوکی برای شناسایی موقعیت نوکلئوزوم در سراسر ژنوم استفاده می‌کند.

تفاوت بین کروماتین و کروموزوم‌ها

DNA توسط پروتئین‌های خاصی به نام هیستون بسته بندی می‌شود تا کروماتین را تشکیل دهد. کروماتین بیشتر متراکم می‌شود و کروموزوم را تشکیل می‌دهد. این بدان معنی است که کروماتین در مراتب پایین تر از سازماندهی DNA است در حالی که کروموزوم‌ها در مرتبه بالاتری از سازماندهی DNA هستند.

برای درک تفاوت کروماتین و کروموزوم‌ها با یکدیگر، بیایید نگاهی به برخی از تفاوت‌های عمده بین کروماتین و کروموزوم‌ها بیندازیم.

کروماتین

• در هسته سلول ما قرار دارد.
• از DNA و پروتئین‌هایی تشکیل شده است که متراکم می‌شوند و کروموزوم‌ها را تشکیل می‌دهند.
• ساختار DNA را در یک واحد فشرده می‌کند تا بتواند در هسته قرار گیرد.
• پروتئین‌های هیستونی DNA را در ساختارهای خاصی به نام نوکلئوزوم سازماندهی می‌کنند.
• نوکلئوزوم بیشتر جمع می‌شود تا فیبر کروماتین را تشکیل دهد.

کروموزوم‌ها

• DNA در ساختارهای نخ مانندی به نام کروموزوم بسته بندی شده است.
• DNA چندین بار در اطراف پروتئین‌های هیستون پیچیده می‌شود تا یک کروموزوم تشکیل دهد.
• کروموزوم‌ها از تراکم الیاف کروماتین تشکیل می‌شوند.

مطالعه بیشتر:

یوکروماتین

کروموزوم چیست؟

مترجم: بهار کنعانی

منبع