แนวคิดของ "โครโมโซม" ไม่ใช่เรื่องใหม่ทางวิทยาศาสตร์อย่างที่เห็นในแวบแรก เป็นครั้งแรกที่คำนี้เสนอให้กำหนดโครงสร้างภายในนิวเคลียร์ของเซลล์ยูคาริโอตเมื่อ 130 ปีที่แล้วโดยนักสัณฐานวิทยา W. Waldeyer ที่ฝังอยู่ในชื่อคือความสามารถของโครงสร้างภายในเซลล์ในการย้อมด้วยสีย้อมพื้นฐาน
อย่างแรกเลย… โครมาตินคืออะไร
โครมาตินคือนิวคลีโอโปรตีนเชิงซ้อน กล่าวคือ โครมาตินเป็นพอลิเมอร์ที่มีโปรตีนโครโมโซมพิเศษ นิวคลีโอโซม และดีเอ็นเอ โปรตีนสามารถสร้างมวลของโครโมโซมได้ถึง 65% โครมาตินเป็นโมเลกุลไดนามิกและสามารถกำหนดค่าได้มากมาย
โปรตีนโครมาตินเป็นส่วนสำคัญของมวลและแบ่งออกเป็นสองกลุ่ม:
- โปรตีนฮิสโตน - มีกรดอะมิโนพื้นฐานในองค์ประกอบ (เช่น อาร์จินีนและไลซีน) การจัดเรียงของฮิสโตนนั้นวุ่นวายในรูปแบบของบล็อกตลอดความยาวทั้งหมดของโมเลกุลดีเอ็นเอ
- โปรตีนที่ไม่ใช่ฮิสโตน (ประมาณ 1/5 ของจำนวนฮิสโตนทั้งหมด) - เป็นโปรตีนนิวเคลียร์เมทริกซ์ที่สร้างโครงข่ายโครงสร้างในนิวเคลียสระหว่างเฟส เธอเป็นพื้นฐานที่กำหนดสัณฐานวิทยาและเมแทบอลิซึมของนิวเคลียส
ในปัจจุบันนี้ ในทางพันธุศาสตร์เซลล์ โครมาตินแบ่งออกเป็นสองสายพันธุ์: เฮเทอโรโครมาตินและยูโครมาติน การแบ่งโครมาตินออกเป็นสองชนิดเกิดขึ้นเนื่องจากความสามารถของแต่ละชนิดในการย้อมด้วยสีย้อมเฉพาะ นี่คือเทคนิคการสร้างภาพดีเอ็นเอที่มีประสิทธิภาพซึ่งใช้โดยนักเซลล์วิทยา
เฮเทอโรโครมาติน
เฮเทอโรโครมาตินคือส่วนหนึ่งของโครโมโซมที่ควบแน่นบางส่วนในเฟส ตามหน้าที่แล้ว เฮเทอโรโครมาตินไม่มีค่า เนื่องจากไม่มีการใช้งาน โดยเฉพาะในส่วนที่สัมพันธ์กับการถอดความ แต่ความสามารถในการเปื้อนได้ดีนั้นใช้กันอย่างแพร่หลายในการศึกษาทางจุลพยาธิวิทยา
โครงสร้างของเฮเทอโรโครมาติน
เฮเทอโรโครมาตินมีโครงสร้างที่เรียบง่าย (ดูรูป)
เฮเทอโรโครมาตินอัดแน่นเป็นก้อนที่เรียกว่านิวคลีโอโซม นิวคลีโอโซมสร้างโครงสร้างที่มีความหนาแน่นมากขึ้น และด้วยเหตุนี้จึง "รบกวน" กับการอ่านข้อมูลจากดีเอ็นเอ เฮเทอโรโครมาตินก่อตัวขึ้นในกระบวนการเมทิลเลชันของฮิสโตน H3 ที่ไลซีน 9 และต่อมาเกี่ยวข้องกับโปรตีน 1 (HP1 - เฮเทอโรโครมาตินโปรตีน 1) ทำปฏิกิริยากับโปรตีนอื่น ๆ รวมทั้ง H3K9-methyltransferases การมีปฏิสัมพันธ์ของโปรตีนจำนวนมากเช่นนี้เป็นเงื่อนไขสำหรับการรักษาเฮเทอโรโครมาตินและการกระจาย โครงสร้างหลักของ DNA ไม่ส่งผลต่อการก่อตัวของเฮเทอโรโครมาติน
เฮเทอโรโครมาตินไม่เพียงแต่แยกจากกันเท่านั้น แต่ยังรวมถึงโครโมโซมทั้งชุดซึ่งยังคงอยู่ในสถานะควบแน่นตลอดวงจรเซลล์ทั้งหมด พวกมันอยู่ในเฟส S และอาจทำซ้ำได้ นักวิทยาศาสตร์เชื่อว่าบริเวณเฮเทอโรโครมาตินไม่มียีนที่เข้ารหัสโปรตีน หรือยีนดังกล่าวมีจำนวนน้อยมาก แทนที่จะเป็นยีนดังกล่าว ลำดับนิวคลีโอไทด์ของเฮเทอโรโครมาตินส่วนใหญ่ประกอบด้วยการทำซ้ำอย่างง่าย
ประเภทของเฮเทอโรโครมาติน
เฮเทอโรโครมาตินแบ่งออกเป็นสองประเภท: เชิงวิชาการและเชิงโครงสร้าง
- facultative heterochromatin คือ chromatin ที่เกิดขึ้นระหว่างการก่อตัวของเกลียวของหนึ่งในสองโครโมโซมของสายพันธุ์เดียวกัน มันไม่ใช่ heterochromatic เสมอไป แต่ในบางครั้ง มันมียีนที่มีข้อมูลทางพันธุกรรม มันถูกอ่านเมื่อเข้าสู่สถานะยูโครมาติก ภาวะย่อของเฮเทอโรโครมาตินแบบคณะเป็นปรากฏการณ์ชั่วคราว นี่คือความแตกต่างหลักจากโครงสร้าง ตัวอย่างของ facultative heterochromatin คือร่างกายของ chromatin ซึ่งกำหนดเพศหญิง เนื่องจากโครงสร้างดังกล่าวประกอบด้วยโครโมโซม X-chromosome ที่คล้ายคลึงกันสองตัวของเซลล์โซมาติก หนึ่งในนั้นสามารถสร้างเฮเทอโรโครมาตินแบบคณะได้
- โครงสร้างเฮเทอโรโครมาตินเป็นโครงสร้างที่เกิดขึ้นจากสถานะขดสูง มันยังคงอยู่ตลอดวงจร ดังที่กล่าวไว้ข้างต้น สถานะควบแน่นสำหรับเฮเทอโรโครมาตินเชิงโครงสร้างเป็นปรากฏการณ์คงที่ ตรงกันข้ามกับสภาวะที่ไม่บังคับ โครงสร้างเฮเทอโรโครมาตินเรียกอีกอย่างว่าเป็นส่วนประกอบ มันถูกตรวจพบโดย C-color มันอยู่ห่างจากนิวเคลียสและครอบครองบริเวณศูนย์กลาง แต่บางครั้งก็มีการแปลในภูมิภาคอื่นของโครโมโซม บ่อยครั้ง ระหว่างเฟส อาจเกิดการรวมตัวของส่วนต่างๆ ของโครงสร้างเฮเทอโรโครมาติน ส่งผลให้เกิดโครโมเซ็นเตอร์ ในเฮเทอโรโครมาตินประเภทนี้ไม่มีคุณสมบัติการถอดรหัส กล่าวคือไม่มียีนโครงสร้าง บทบาทของโครโมโซมส่วนดังกล่าวยังไม่ชัดเจนจนถึงขณะนี้ นักวิทยาศาสตร์จึงมักจะสนับสนุนเฉพาะหน้าที่เท่านั้น
ยูโครมาติน
ยูโครมาตินเป็นส่วนหนึ่งของโครโมโซมที่แยกตัวออกจากเฟส โลคัสดังกล่าวหลวม แต่ในขณะเดียวกันโครงสร้างขนาดเล็กกะทัดรัด
คุณสมบัติการทำงานของยูโครมาติน
โครมาตินชนิดนี้ทำงานและทำงานตามหน้าที่ มันไม่มีคุณสมบัติของการย้อมสีและไม่ได้ถูกกำหนดโดยการศึกษาทางเนื้อเยื่อวิทยา ในระยะไมโทซิส ยูโครมาตินเกือบทั้งหมดจะควบแน่นและกลายเป็นส่วนสำคัญของโครโมโซม ฟังก์ชั่นสังเคราะห์ในช่วงเวลานี้โครโมโซมจะไม่ทำงาน ดังนั้นโครโมโซมของเซลล์จึงสามารถอยู่ในสถานะการทำงานและโครงสร้างได้สองสถานะ:
- สถานะใช้งานหรือทำงาน ในเวลานี้ โครโมโซมเกือบจะสมบูรณ์หรือหดตัวอย่างสมบูรณ์ พวกเขามีส่วนร่วมในกระบวนการถอดความและทำซ้ำ กระบวนการทั้งหมดเหล่านี้เกิดขึ้นโดยตรงในนิวเคลียสของเซลล์
- ภาวะเมตาบอลิซึมที่ไม่เคลื่อนไหว (ไม่ทำงาน) ในสภาวะนี้โครโมโซมถูกควบแน่นจนสุด และทำหน้าที่เป็นตัวขนส่งสำหรับการถ่ายโอนสารพันธุกรรมไปยังเซลล์ลูก ในสถานะนี้ สารพันธุกรรมก็มีการกระจายเช่นกัน
ในระยะสุดท้ายของไมโทซิส จะเกิดการ despiralization และโครงสร้างสีอ่อนๆ ในรูปแบบของเธรดที่มียีนที่ถอดเสียงออกมา
โครงสร้างของโครโมโซมแต่ละโครโมโซมมีตำแหน่งของโครโมโซมที่แตกต่างกัน ไม่เหมือนใคร: ยูโครมาตินและเฮเทอโรโครมาติน คุณลักษณะของเซลล์นี้ทำให้นักวิทยาเซลล์สามารถระบุโครโมโซมแต่ละตัวได้