Механизмы компактизации молекул ДНК и хромосомах.

В течение жизненного цикла клетки хромосомы подвергаются определенным изменениям. В периоде покоя они составляют хроматин клеточною ядра. В таком состоянии хроматин активно участвует в жизнедеятельности клетки, обеспечивая образование белков и молекул РНК. В S-синтетическом периоде интерфазы происходит удвоение всех хромосом. Это необходимо для того, чтобы в результате деления дочерние клетки получили такой же набор хромосом, какой имела материнская к клетка. Во время деления нити хроматина сильно спирализуются, закручиваются и утолщаются, формируя видимые в световой микроскоп хромосомы. Именно поэтому основные сведения о хромосомах были получены во время митоза. Смысл механизмов компактизации в том чтобы молекула ДНК поместилось в хромосоме.

Каждая хромосома представлена одной молекулой ДНК. Длина молекулы ДНК может быть ратной, от нескольких сотен микрометров до нескольких сантиметров. У человека самая большая хромосома – первая, длина ДНК=7 см Общая длина всех молекул ДНК и 46 хромосомах = 170 см. Молекула ДНК плотно упакована в хромосомах, благодаря гистоновым белкам, которые располагаются по всей длине молекулы ДНК в виде блоков и негистоновым белкам.

Существует 5 механизмов (уровней) компактизации (упаковка или укорачивание) молекулы ДНК:

1. Нитевидная молекула ДНК наматывается на гистоновую (белковую) основу, образуя нуклеосому). В одну нуклеосому (в один блок) входит 8 белков гистонов или 140-150 нуклеотидов. Затем следует нить ДНК несвязанная с белками. «голая» ДНК, из 20-60 нуклеотидов, которая отделяет нуклеосомы друг от трута. С этого момента молекула ДНК называется хроматином. Общий вид хроматина можно сравнить с бусами на ниточке. Первый мехами дает 60-70% компактизации молекулы ДНК.

2. Цепочка из нуклеосом формирует спирально закрученный соленоид. Каждый виток соленоида состоит из 6 нуклеосом. Второй механизм дает 30-40% компактизации молекулы ДНК. На двух уровнях компактизации хроматин (молекула ДНК) является активным и называется эухроматин, т.е. происходят процессы транскрипции и синтеза всех видов РНК.

3. В свою очередь соленоид организован в хроматиновые петли. Каждая хроматиновая петля содержит примерно 100 000 пар нуклеотидов. В результате такой сложной упаковки исходная длина молекулы ДНК уменьшается в 10 000 раз.

4. Дальнейшая упаковка хроматина (молекулы ДНК) ведет к переходу его и неактивное состояние, за счет негистоновых белков. Неактивный хроматин называется – гетерохраматин. Из хроматиновых петель формируются группы петель.

5. Спирализация групп петель приводит к образованию фибрилл, которые натыкаются хромомерами. Предполагается, что вдоль хромосомы расположено большое количество хромомер, соединенных между собой в еденную структуру. Каждая пара хромосом имеет свой хромомерный рисунок, который выявляется с помощью специальных методов окрашивания.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: