Xromatinning ma'nosi. Xromatin. Xromatinning tasnifi (geteroxromatin va evromatin). Metafaza xromosomasi. Xromosoma morfologiyasi

Hujayraning deyarli barcha DNKsi yadroda joylashgan. DNK ko'p millionlab nukleotidlarni o'z ichiga olgan uzun chiziqli polimerdir. To'rt turdagi DNK nukleotidlari, har xil azotli asoslar. Nukleotidlar irsiy axborotni qayd qilish uchun kod shaklini ifodalovchi ketma-ketlikda joylashgan.
Ushbu ma'lumotni amalga oshirish uchun u mRNKning qisqaroq zanjirlariga qayta yoziladi yoki transkripsiyalanadi. mRNKdagi genetik kodning belgilari nukleotidlarning tripletlaridir - kodonlar. Har bir kodon aminokislotalardan birini belgilaydi. Har bir DNK molekulasi alohida xromosomaga mos keladi va organizm xromosomalarida saqlanadigan barcha genetik ma'lumotlar deyiladi. genom.
Yuqori organizmlarning genomida DNKning ortiqcha miqdori mavjud, bu organizmning murakkabligi bilan bog'liq emas; Ma'lumki, inson genomida bakteriyalarga qaraganda 700 marta ko'proq DNK mavjud coli. Shu bilan birga, ba'zi amfibiyalar va o'simliklarning genomi inson genomidan 30 marta kattaroqdir. Umurtqali hayvonlarda DNKning 90% dan ortig'i muhim emas. DNKda saqlanadigan ma'lumotlar turli xil oqsillar tomonidan tartibga solinadi, o'qiladi va ko'paytiriladi.
Yadroning asosiy tarkibiy oqsillari giston oqsillari, faqat eukaryotik hujayralarga xosdir. Gistonlar- kichik, kuchli asosli oqsillar. Bu xususiyat ularning asosiy aminokislotalar - lizin va arginin bilan boyitilganligi bilan bog'liq. Gistonlar, shuningdek, triptofanning yo'qligi bilan ajralib turadi. Ular barcha ma'lum oqsillar orasida eng konservativ hisoblanadi, masalan, sigir va no'xatda H4 faqat ikkita aminokislota qoldig'i bilan ajralib turadi; Eukariotlarning hujayra yadrolaridagi DNK bilan oqsillar majmuasi xromatin deb ataladi.
Hujayralarni yorug'lik mikroskopi yordamida kuzatishda xromatin yadrolarda asosiy bo'yoqlar bilan yaxshi bo'yalgan zich moddalar zonalari sifatida aniqlanadi. Xromatinning tuzilishini chuqur o'rganish 1974 yilda, turmush o'rtoqlar Ada va Donald Olins uning asosiy tarkibiy birligini tasvirlab, uni nukleosoma deb nomlaganlarida boshlangan.
Nukleosomalar DNK molekulalarining uzun zanjirini ixchamroq qadoqlash imkonini beradi. Shunday qilib, har bir inson xromosomasida DNK zanjirining uzunligi yadro hajmidan minglab marta kattaroqdir. Elektron fotosuratlarda nukleosoma diametri taxminan 11 nm bo'lgan disk shaklidagi zarracha sifatida ko'rinadi. Uning yadrosi sakkiz giston molekulasidan iborat bo'lib, unda to'rtta giston H2A, H2B, H3 va H4 har biri ikkita molekula bilan ifodalanadi. Bu gistonlar nukleosomaning ichki qismini - giston yadrosini tashkil qiladi. 146 juft nukleotidni o'z ichiga olgan DNK molekulasi giston yadrosiga o'ralgan. U nukleosomaning giston yadrosi atrofida ikkita to'liq bo'lmagan burilish hosil qiladi, har bir burilishda 83 juft nukleotid bo'ladi. Har bir nukleosoma keyingisidan DNK bog'lovchi ketma-ketligi bilan ajralib turadi, uning uzunligi 80 nukleotidgacha bo'lishi mumkin. Ushbu tuzilish ipdagi boncuklarga o'xshaydi.
Hisob-kitoblar shuni ko'rsatadiki, 6x10 9 juft nukleotidga ega bo'lgan inson DNKsida 3x10 7 nukleosoma bo'lishi kerak. Tirik hujayralarda xromatin kamdan-kam hollarda bunday ko'rinishga ega. Nukleosomalar bir-biri bilan yanada ixcham tuzilmalarga bog'langan. Xromatinning ko'p qismi diametri 30 nm bo'lgan fibrillalar shaklida bo'ladi. Ushbu qadoqlash boshqa histon H1 yordamida amalga oshiriladi. Har bir nukleosoma uchun bitta H1 molekulasi mavjud bo'lib, u DNKning giston yadrosiga kiradigan va undan chiqadigan nuqtalarda bog'lovchi mintaqani birlashtiradi.
DNK qadoqlash uning uzunligini sezilarli darajada qisqartiradi. Shunga qaramay, ushbu bosqichda bitta xromosomaning xromatin ipining o'rtacha uzunligi yadro hajmidan 100 baravar ko'p bo'lishi kerak.
Xromatinning yuqori tartibli tuzilishi har birida taxminan 20 dan 100 ming tayanch juftini o'z ichiga olgan bir qator halqalardir. Loopning negizida saytga xos DNKni bog'lovchi oqsil joylashgan. Bunday oqsillar xromatin ipining ikkita uzoq bo'limining ma'lum nukleotid ketma-ketligini (joylarini) taniydi va ularni birlashtiradi.

XROMATIN- ma'lum fazoviy, kimyoviy va fizik munosabatlarda joylashgan molekulalarning ko'p komponentli tizimi bo'lgan xromosomalarning moddiy substrati.

Xromatinning asosiy strukturaviy va kimyoviy komponenti gistonlar (qarang) va giston bo'lmagan oqsillar (qarang Nukleoproteinlar), ba'zida protaminlar (qarang) bilan dezoksiribonuklein kislotasi (qarang) majmuasidir. Xromatinning boshqa tarkibiy qismlari - RNK (qarang. Ribonuklein kislotalari), lipidlar (qarang), uglevodlar (qarang), oqsillar bilan bevosita yoki bilvosita bog'langan noorganik moddalar (qarang). Xromatin komponentlarining miqdoriy nisbatlari sezilarli darajada hujayra turiga bog'liq; ularning nisbiy tarkibi ko'pincha quyidagi qiymatlarga mos keladi: DNK 30-45%, gistonlar 30-50%, giston bo'lmagan oqsillar 2-35%, RNK va boshqa komponentlar 1-10%.

"Xromatin" atamasi 1880 yilda nemis olimi V.Flemming tomonidan qo'zg'almas hujayra yadrolarining bo'yalgan tuzilmalarini (yadrochalar bundan mustasno) nazarda tutgan holda kiritilgan. Bunday tuzilmalarning asosiy qismi asosiy bo'yoqlar (bazoxromatin), ba'zilari esa kislotali bo'yoqlar (oksixromatin) bilan bo'yalgan. Yadroda ajralib chiqadigan xromatin tuzilmalari bir xil hujayrada va turli ob'ektlar hujayralarida tarqalish darajasi bo'yicha farqlanadigan bo'laklar yoki fibrillalar tarmog'i shaklida bo'ladi. Eng qizg'in bo'yalgan to'plamlar - xromotsentrlar (kariosomalar) ba'zan soxta yadrolar deb ataladi. Xromo-markazlar yopishqoqlik qobiliyatini oshirgan ko'rinadi, chunki ular yadro qobig'i bilan osongina aloqa qilishadi va bir-biri bilan to'planishadi.

Fazalararo hujayralar yadrolarida xromatin tuzilishi, ya'ni hujayralar orasidagi davrda keyingi do'st mitozlar tomonidan bir-biridan keyin (qarang), organizmning rivojlanish bosqichiga bog'liq (qarang Ontogenez, Embrion rivojlanish). Bir qator o'rganilayotgan ob'ektlarda birinchi 2-4 blastomerda 8-10 blastomerda xromatin tuzilmalari aniqlanmaydi, yadroda bo'linmaydigan tabaqalashtirilgan hujayralarda juda o'ziga xos xususiyatga ega bo'lgan mayda xromatin to'plari aniqlanadi; har bir hujayra turi uchun (Hujayra bo'linishiga qarang). Bu hujayralar yoshi bilan xromatin kondensatsiyasining kuchayishi kuzatiladi.

Xromatinning izoelektrik nuqtasi (qarang) DNK bilan kompleks tarkibiga kiradigan oqsillar miqdoriga bog'liq va pH 3,0-5,0 oralig'ida. Morfologik tuzilma sifatida xromatindagi patologik o'zgarishlar izoelektrik nuqta joylashgan pH ning o'zgarishi bilan birga keladi. Bu, masalan, ionlashtiruvchi nurlanish ta'sirida, qarish va hokazolarda qayd etiladi. Turli patologik sharoitlarda xromatin dispersiyasi darajasi ham o'zgarishi mumkin. Shunday qilib, o'simta hujayralari ko'p sonli xromotsentrlarning mavjudligi bilan tavsiflanadi, ba'zida juda katta o'lchamlarga ega; daun kasalligida (qarang Daun kasalligi) xromatin odatdagidan ko'proq kondensatsiyalanadi va uning bo'yoqlar bilan bog'lanish konstantalari o'zgaradi; Bloom sindromida (qarang Poikiloderma) xromatin chang yoki segmentlangan tuzilishga ega. Patologiyaning ayrim turlarida xromatinning kondensatsiyasi va uning katta bo'laklari kontsentratsiyasi kuchayadi ichki yuzasi yadro membranasi (giperkromatoz).

Xromatin tuzilmalari va jinsiy xromatin (qarang) yorug'lik mikroskopiyasi yordamida kuzatiladi. Ushbu tuzilmalarning shakli va o'lchami hujayralarni mahkamlash usuliga bog'liq. Bu shuni ko'rsatadiki, fiksatsiyadan so'ng aniqlangan xromatin morfologiyasi uning tirik hujayradagi haqiqiy tuzilishini aks ettirmaydi, balki faqat imkoniyatdir. turli yo'llar bilan uning tashkiloti. Tirik hujayralar yadrolarida, qoida tariqasida, xromatin tuzilmalariga mos keladigan komponentlar aniqlanmaydi. Biroq, kichik zarar (tirnash xususiyati) ba'zi hollarda bunday tuzilmalarning ilgari bir hil bo'lgan yadroda (masalan, giyohvandlik analjeziklari va boshqalar ta'sirida) teskari ko'rinishiga olib keladi. Qarama-qarshi ta'sir ham ma'lum - odatda tirik hujayralar yadrolarida aniqlanadigan tuzilmalarning qaytariladigan "homogenizatsiyasi". Tabiiyki, yadroning optik bir xilligi yorug'lik mikroskopining ruxsat etilganidan pastroq darajadagi xromatinning strukturaviy bir xilligi bilan bir xil emas. Shuning uchun, endi "xromatin" atamasi o'zining morfologik tarkibini yo'qotmoqda, u ko'pincha xromosomalarning kimyoviy substrati deb ataladi (qarang) - biopolimerlarning murakkab kompleksi. Ushbu kompleksni yagona tizimda tashkil qilish, asosan, zaif (kovalent bo'lmagan) o'zaro ta'sirlar, shuningdek, uni tashkil etuvchi molekulalarning konformatsiyasi (qarang) kimyoviy moddalarga sezilarli darajada bog'liq. tarkibi, o'zaro ta'sir qiluvchi komponentlar va tashqi omillarning miqdoriy nisbati. Bu imkoniyatni belgilaydi turli yo'llar bilan kompleksni bir butun sifatida tashkil etish va (yoki) uning shaxsini tashkil etishning tarkibiy dinamikasi tufayli strukturaviy komponentlar. Tashkilotning (davlatlarning) bunday usullarining majmui cheklangan va ular orasidagi o'tishlar fazaviy o'tish xarakteriga ega deb hisoblanadi. U yoki bu sababga ko'ra ma'lum bir hujayraning normal holatiga mos kelmaydigan xromatin holatini amalga oshirish patologiya belgisidir.

Xromatinning kamida ikkita sinfining mavjudligi aniqlangan: 1) interfazada dekondensatsiyalanuvchi va mitozda kondensatsiyalanadigan evromatin; 2) geteroxromatin, u nafaqat mitozda, balki interfazada ham ixcham bo'lib qoladi, bu erda mikroskopik ravishda xromotsentrlar shaklida aniqlanadi. Euxromatin genomning asosiy axborot qismi bo'lib, unda tegishli tartibga soluvchi hududlarga ega bo'lgan strukturaviy genlar asosan mahalliylashtirilgan. Heteroxromatin uning tarkibiga kiritilgan DNKning kech replikatsiyasi (qarang) bilan tavsiflanadi. Geteroxromatin evromatindan farqli ravishda strukturaviy jihatdan ancha labildir: uning dekondensatsiyasi baʼzan roʻza tutishda, past harorat taʼsirida va hokazolarda kuzatiladi.Aniqlanishicha, bir qator kimyoviy va fizik tabiatga ega mutagen omillar (qarang Mutagenlar) taʼsirida strukturaning buzilishi kuzatiladi. ko'proq xromosomalarning geteroxromatik hududlarida lokalizatsiya qilinadi. Geterokromatinning ikki turi mavjud. Ulardan birinchisi strukturaviy, doimiy kondensatsiyalangan xromatindir. Qoida tariqasida, u genlarni o'z ichiga olmaydi (qarang Gen); Fazoviy yaqinlik strukturaviy heteroxromatin va euxromatin maydonlarining xromosomalarni qayta tashkil etishi natijasida yuzaga kelganda, ba'zi hollarda genlarning fenotipik namoyon bo'lishi inhibe qilinadi (gen pozitsiyasi effekti deb ataladi). Euxromatinda lokalizatsiya qilingan genlarning faollashishi, ikkinchisi geteroxromatindan fazoviy ravishda ajratilganda, ba'zi fikrlarga ko'ra, xromosoma DNKsida lokalizatsiya qilingan onkogenlarning faollashuvining sabablaridan biri bo'lishi mumkin. Umuman olganda, strukturaviy heterokromatinning roli etarlicha aniq emas. Bu xromosomalarning konjugatsiya jarayonlari uchun zarur deb hisoblanadi (qarang), nisbiy pozitsiya yadrodagi xromosomalar, xromosoma bo'limlarini yadro qobig'iga biriktirish, xromatin fibrillalarini yotqizish, muhim xromosoma elementlarini himoya qilish, yadro hosil qiluvchi xromosomalarni birlashtirish, karyotip evolyutsiyasi va boshqalar. tashkil etish va shunga mos ravishda xromosomalarning funktsional faolligi.

Odamlarda strukturaviy geteroxromatin barcha xromosomalarning sentromerik mintaqalarida, 1, 9, 16 juft xromosomalarning ikkilamchi siqilish joylarida, akrosentrik xromosomalarning qisqa qo'llarida, Y xromosoma va ramkalarning uzun qo'lining distal qismida lokalizatsiya qilinadi. ribosoma RNK genlarining bloklari (yadro hosil qiluvchi hududlar). Odamlarda strukturaviy geterokromatin barcha xromatinlarning 10-15% ni tashkil qiladi. Strukturaviy geteroxromatin miqdori odamlar orasida, hatto gomologik xromosomalarda ham farq qiladi. Odamlarda strukturaviy geteroxromatinning polimorf variantlari (Genetikada polimorfizmga qarang) ba'zilari bilan bog'lanishi aniqlandi. irsiy kasalliklar, va ularni aniqlash yoki ularga moyillikni ko'rsatish mumkin.

Geterokromatinning ikkinchi turi fakultativ geteroxromatin yoki faolsizlangan evromatin hisoblanadi. Bu turdagi xromatin faqat morfolda geterokromatinga o'xshaydi. munosabat: mikroskopik tarzda u interfaza yadrosida intensiv rangli bo'laklar shaklida aniqlanadi. turli o'lchamlar. Asoslangan molekulyar tashkilot va funktsiyalari, uni evromatin turlaridan biri deb hisoblash to'g'riroq. U tarkibida evromatinning kondensatsiyasi (heteroxromatinizatsiyasi) bilan fenotipik ravishda inaktivatsiyalangan strukturaviy genlar mavjud. Fakultativ geteroxromatinning tipik misollaridan biri Barr jismlari (X-xromatin).

Shunday qilib, irsiy ma'lumotni amalga oshirishning dastlabki bosqichi sodir bo'ladigan tizim sifatida xromatinning ishlashi, katta darajada uning o'zaro bog'liq bo'lgan kondensatsiyalangan va dekondensatsiyalangan zonalarining fazoda taqsimlanishi bilan belgilanadi (xromatinning fazoviy tuzilishining o'z-o'zini tashkil etishi asosidagi fizik jarayonlar haqidagi g'oyalarga ko'ra - tizimning mikrofazali bo'linishi). Kondensatsiyalangan va dekondensatsiyalangan zonalarning taqsimlanishi butun tizimning holatini aks ettiradi, ammo bu bir qator jarayonlarda ushbu hududlarning nisbiy avtonomiyasini istisno qilmaydi. Xromatin kondensatsiyasi orqali butun xromosomalar (masalan, ayollarda X xromosomalaridan biri) yoki deyarli butun genom (masalan, qushlarning eritrotsitlarida) inaktivatsiyalangan holatlar mavjud. Ko'pgina hujayra turlarida faol xromatinning ulushi 2-15% ni tashkil qiladi. Molekulyar bioga ko'ra. tahlil, ba'zi hollarda, inaktivatsiya giston H1 ning ma'lum subfraktsiyalarining paydo bo'lishi yoki ikkinchisini boshqa gistonlar, xususan, H5 gistoni bilan almashtirish bilan bog'liq (qarang: Nukleoproteinlar). Ba'zi hayvonlarning spermatozoidlarida gistonlarning protaminlar yoki shunga o'xshash oqsillar bilan almashtirilishi tufayli genom repressiyasi sodir bo'ladi.

Transkripsiyani tashkil etishda muhim rol (qarang), shu jumladan differensial xromatin dekondensatsiyasi orqali giston bo'lmagan xromatin oqsillari (NCP) ga tegishli. Ular, shuningdek, nuklein kislotalarning tiklanishi (qarang, "Genetik shikastlanishni tiklash"), replikatsiya, transkripsiya va modifikatsiyasi (qarang) va bir qator xromosoma oqsillarining ba'zi fermentativ o'zgarishlari uchun mas'ul bo'lgan ferment komplekslarini o'z ichiga oladi. Faol transkripsiya sodir bo'lmagan hujayralar yadrolarida giston bo'lmagan xromatin oqsillari miqdori sezilarli darajada kamayadi. Masalan, etuk gametalar asosan bunday oqsillardan xoli. DNK bilan chambarchas bog'langan giston bo'lmagan xromatin oqsillari transkripsiyani tashkil qilish yoki saqlashda ishtirok etadi, deb ishoniladi, ular orasida gormon-retseptorlar kompleksini, shuningdek, HMG14 va oqsillarni maxsus bog'laydigan komponent mavjud. Nukleosomalar bilan chambarchas bog'liq bo'lgan HMG17. Ikkinchisi giston deasetilatsiyasini inhibe qilishga qodir va bu jarayon DNKning metilatsiyasi bilan birga faol xromatin joylarining tarkibiy qismlariga xos bo'lgan modifikatsiyani ifodalaydi.

Xromatinning strukturaviy o'tishlari uchun A24 xromatin oqsilining giston H2a va ubiquitin polipeptidiga ajralish qobiliyati muhim ahamiyatga ega. Umumiy xususiyatlar dan transkripsiyaviy faol xromatin sohalari turli manbalar ularning DNKsining bir qator nukleazalarning ta'siriga sezuvchanligi oshishi (qarang). Transkripsiya faollashganda, bunday sezuvchanlik DNK molekulasining xromatindagi qismiga tarqaladi, bu gen egallaganidan taxminan ikki marta kattaroqdir. Yuqorida aytilganlarning barchasi elektron mikroskopda ko'rinadigan elementar fibrilladan ko'ra yuqori darajadagi xromatinli qadoqlashning transkripsiyasini tashkil etishda muhimligini ko'rsatadi. Ikkinchisi, HMG1 va HMG2 giston bo'lmagan xromatin oqsillari bilan birga asosan internukleosoma DNKda joylashgan giston H1 ishtirokida diametri taxminan 10 nm bo'lgan tolani ifodalaydi. Bunday holda, deoksiribonukleoprotein (DNP) tolasining nukleosoma tashkil etilishining monotonligi nukleosomalarning strukturaviy dinamikasi (qarang Hujayra), gistonlarning fosforlanish, atsetillanish, metillanish va ribosillanish jarayonida modifikatsiyasi tufayli buzilishi mumkin.

Nukleosoma darajasida DNK kondensatsiyasini tartibga soluvchi molekulalararo kontaktlar muhim rol o'ynaydi. Nukleosomalarning ma'lum strukturaviy o'tishlari muhitning ion kuchi o'zgarganda sodir bo'ladi. Hujayra yadrosida past molekulyar qarama-qarshi ionlar soni (K+, Na+ ionlari va boshqalar) kattaligi bo‘yicha makromolekulalar (masalan, DNKning fosfat guruhlari) ustida mahkamlangan zaryadlar soniga teng bo‘ladi. Shuning uchun yadrodagi past molekulyar og'irlikdagi qarama-qarshi ionlarning mutlaq miqdoridagi kichik tebranishlar (masalan, ikkinchisining hajmining oshishi yoki kamayishi bilan) nukleosomalarning tarkibiy o'tishlarini keltirib chiqarishi kerak. Nihoyat, histon H1 boshqa gistonlar yoki ularning DNKga yaqinroq bo'lgan komplekslari bilan almashtirilishi mumkin, bunda fibril tuzilishi mos ravishda qayta tashkil etiladi. Shunday qilib, xromatinni qadoqlashning turli usullarini qo'llash imkoniyati allaqachon elementar xromatin fibrillasining turli xil polimorf strukturaviy variantlari darajasida mavjud. Xromatinni tashkil etishning keyingi darajasi - notekis diametrli (20-30 nm) fibrillalarning barqarorligi, ehtimol, H1 gistoni tomonidan ham ta'minlanadi. Xromatin fibrillalarini keyingi qadoqlash kondensatsiyalangan (globulyar) zonalar va halqalar yoki mustaqil o'ta o'ralgan hududlar (domenlar) shakllanishi bilan tizimning o'zini o'zi tashkil etish orqali amalga oshiriladi, deb ishoniladi. Domenlar kosmosda maxsus joylashgan DNK qo'sh spiral qismi bilan tavsiflanadi, bu uning aylanish imkoniyatini cheklaydi yoki yo'q qiladi. Turli ob'ektlar uchun kontur bo'ylab DNK halqasining uzunligi molga to'g'ri keladi. DNKning og'irligi (massasi) taxminan 10 000 000-100 000 000 ni tashkil qiladi, DNKning supercoiling darajasini o'zgartirish supramolekulyar kromatin tizimlarini o'zgartirish orqali gen ekspresyon jarayonlarini tartibga solishning yana bir muhim omilidir (qarang. Gen ekspressivligi). DNKning supercoiling ham ionlashtiruvchi nurlanish ta'sirida o'zgaradi, ba'zilari kimyoviy birikmalar, nukleazalarning faollashuvi va boshqalar. Bu omillar DNK molekulalarida bir zanjirli uzilishlarga olib keladi, bu esa uning asl o'ta spiral tuzilishining alohida halqalarida bo'shashishga olib keladi. Bu jarayon xromatin oqsillarining qayta taqsimlanishiga olib kelishi mumkin, chunki bir qator oqsillar chiziqli, dumaloq va o'ta o'ralgan DNK bilan turli bog'lanish konstantalariga ega.

Protein dissotsiatsiyasiga olib keladigan moddalar, xususan, xromatin gistonlar (ba'zi kimyoviy mutagenlar, ionlashtiruvchi nurlanish, tuzlarning yuqori konsentratsiyasi, vodorod ionlari va boshqalar), shuningdek, supergellik darajasining o'zgarishiga olib keladi, chunki nukleosoma hosil bo'lish jarayonining o'zi DNK superheliksini qayta tashkil etish bilan bog'liq.

Xromatin strukturasining dinamik imkoniyatlarini faqat transkripsiyani tartibga soluvchi omillardan biri sifatida ko'rib chiqish mumkin emas, deb ishoniladi. Hujayra ichidagi va hujayradan tashqari barcha boshqa tartibga soluvchi omillarning ta'siri RNK sintezining tabiati bilan farq qiluvchi har bir hujayra turiga xos bo'lgan xromatin strukturasini yaratish orqali amalga oshiriladi. Shu munosabat bilan, xromatinning tarkibiy qismlari va shu bilan uning tuzilishi o'rtasidagi normal munosabatlarni o'zgartiradigan barcha ta'sirlar ushbu tizimning patologik ishlashiga olib kelishi kerak. Xromatin strukturasidagi o'zgarishlar, keyinchalik genetik nuqsonga olib kelishi muhim ahamiyatga ega. Shunday qilib, DNKning shikastlanishini tiklash fermentlari tomonidan tan olinishi ehtimoli kamaygan xromatin holatlarini amalga oshirish muhim bo'lishi mumkin, deb ishoniladi - bu hodisa, aftidan, xromosoma beqarorligi va guruh fenomenining asosiy sabablaridan biri bo'lib xizmat qiladi. ularga xos bo'lgan irsiy kasalliklar (qarang Xromosoma kasalliklari). Xromatin tuzilishidagi ba'zi o'zgarishlar va homolog bo'lmagan xromosomalarning konjugatsiya chastotasining ortishi o'rtasida bog'liqlik qayd etilgan - bu anevloidiyaning mumkin bo'lgan sabablaridan biri (qarang Mutatsiya). Genetik xavfli agentlar hujayralar va organizmlarga ta'sir qilganda, DNKning o'ziga (gen mutatsiyalari) irsiy zarar etkazish va xromatinning tizim sifatida tuzilishining yuqorida aytib o'tilgan qayta tuzilishiga qo'shimcha ravishda, xromatin komponentlari o'rtasidagi o'zaro ta'sirlarda ko'plab buzilishlar yuzaga keladi: qisman dissotsiatsiya. kromatin oqsillarining, DNK va oqsillar o'rtasida molekulalararo "o'zaro bog'liqlik" ning shakllanishi, xromatin fibrillasining nukleosomalarga parchalanishi va boshqalar, bu esa o'z navbatida bunday agentning patologik ta'sirini kuchaytiradi.

Bibliografiya: Andreev. G. va Spitkovskiy D.M. Xromatinning fazoviy tuzilishini o'z-o'zini tashkil etishning biofizik modellari, Dokl. SSSR Fanlar akademiyasi, 269-son, 6-bet. 1500, 1983; G e o r g i e v G. P. va Baqoev V. B. Eukaryotik xromosomalarning strukturaviy tashkil etilishining uch darajasi, Molek. biol., 12-jild, 6-bet. 1205, 1978, bibliogr.; H e y f akh A. A. va T i m o f e v a M. Ya.da tartibga solish muammolari molekulyar biologiya Rivojlanish, M., 1978; Prokofyev-Belgovskaya A. A. Xromosomalarning o'zgarishi va genetik faoliyatida giston bo'lmagan oqsillarning ahamiyati, Molek. biol., t. 16, Na 4, p. 771, 1982; Tibbiy genetikaning nazariy muammolari, ed. A. F. Zaxarova, p. 52, M., 1979; Xromatin tuzilishi va funktsiyasi, ed. C. A. Nikolini, N. Y. -L., 1979 yil.

D. M. Spitkovskiy, N. A. Lyapunova.

Yadroda DNK doimo oqsillar bilan kompleksda bo'ladi va u yoki bu darajada nukleoprotein tuzilmalarida qadoqlangan.

Xromosomalarda DNK (barcha xromatinning taxminan 40%) asosiy va kislotali oqsillar bilan kompleksda bo'lib, DNK molekulasining ko'p bosqichli siqilishini ta'minlaydi. Siqilishning birinchi darajalari DNKning asosiy oqsillar - gistonlar bilan o'zaro ta'sirida sodir bo'ladi. Gistonlarda asosiy aminokislotalar - lizin va arginin miqdori ko'payadi. Besh turdagi gistonlar bu ikki aminokislotalarning nisbiy tarkibida bir-biridan farq qiladi. H3 va H4 gistonlari yuqori darajada saqlanib qolgan. Histon H4 genining ketma-ketligi buzoq va no'xatda bu protein faqat ikkita aminokislotalarda farqlanishini ko'rsatdi. Eng o'zgaruvchanlari H2A va H2B gistonlaridir. DNK va gistonlar o'rtasidagi kompleks hosil bo'ladi nukleosoma xromatin tuzilishi. H2A, H2B, H3 va H4 giston molekulalarining juftligi xanjar shaklidagi giston oktamerini hosil qiladi (1-rasm). Tor qismi H3-H4 tetrameri tomonidan, keng qismi esa H2A-H2B dan iborat. Gistonlarning N-terminal qismlari yon tomonlarga erkin ajralib turadi. 146-bp DNK mintaqasi oktamer bilan bog'lanib, uning atrofida 1,75 burilish qiladi. Ushbu DNK mintaqasining giston oktameri bilan kompleksi deyiladi nukleosoma. DNKning qo'shni nukleosomalar orasidagi bo'limi deyiladi bog'lovchi ( taxminan 60 bp). Hujayradagi DNKning 90% dan ortig'i nukleosomalar shaklida bo'lsa, DNK zanjirining uzunligi 7 marta qisqaradi va hosil bo'lgan nukleoprotein zanjirining qalinligi 10 nm.

Gistonlar DNK molekulasining fosfodiester asosi bilan aloqa qiladilar. Bundan tashqari, riboza qoldiqlari bilan hidrofobik o'zaro ta'sirlar mavjud. Azotli asoslar gistonlar bilan o'zaro ta'sir qilishda qatnashmaydi. Shuning uchun DNKning nukleosoma globulasiga bog'lanishi nukleotidlar ketma-ketligiga xos emas.

1-rasm. Nukleosomalarning tuzilishi

Histon H1 H3-H4 tetrameri hududida nukleosomaning bir qismi bo'lgan DNKning ikkala uchi bilan o'zaro ta'sir qiladi, ya'ni. H1, go'yo, bog'lovchi DNK chegaralarini bildiradi. Giston H1 molekulasida globulyar yadro, N-terminus va C-terminusni ajratish mumkin. Qo'shni giston H1 molekulalarining N- va C-terminallari orasidagi o'zaro ta'sir nukleosomalarning yaqinlashishini ta'minlaydi. Bunday holda, nukleosoma ipi spiral shaklida katlanadi yoki yaqin nukleosomalardan iborat qalinligi 30 nm zigzag ipni hosil qiladi - nukleomerlar. Har bir nukleomer 8-10 nukleosomadan iborat.

Shakl 2. Nukleosomalar ichidagi gistonlarning o'zaro ta'siri

So'nggi tadqiqotlar 30 nm fibrillani tashkil qilishning zigzag modelini tasdiqlaydi. Qo'shni nukleosomalarning N-terminal giston domenlarining o'zaro ta'siri bu fibrillaning barqarorlashuvida muhim rol o'ynaydi. Fibrillaning arxitekturasi gistonlarning N-terminal sohalari o'zgartirilganda sezilarli darajada o'zgarishi mumkin, bu esa fibrilning keyingi kondensatsiyasini yoki dekondensatsiyasini rag'batlantirishi mumkin. Giston atsetilatsiyasi ixcham 30 nm xromatin fibrillasining nukleosoma filamentiga aylanishiga yordam beradigan dalillar mavjud.

Rasm 3. Xromatinning siqilish darajalari

Ksenopusda DNKning giston oqsillari bilan o'zaro ta'sirini nazorat qiluvchi oqsillar ajratilgan. Masalan, protein nukleoplazmin- 5 ta bir xil bo'linmalardan iborat bo'lib, nukleosomalarning hosil bo'lishini boshqaradi. Bu oqsil kislotali, u erkin DNK bilan bog'lanmaydi, faqat gistonlar bilan bog'lanadi.

Yangi sintez qilingan DNKning qadoqlanishini ta'minlash uchun yadro giston genlarining ekspressiyasi faqat S fazasida sodir bo'ladi. Ammo giston sintezini cheklash xromosomalarning yaxlitligiga tahdid solishi mumkin, masalan, buzilgan DNKni tiklash paytida. Shuning uchun ko'pgina organizmlarda giston variantlarini kodlaydigan va butun hujayra siklida past darajada konstitutsiyaviy ravishda ifodalangan giston genlarining muqobil nusxalari mavjud.

Gistonlarning turli shakllari tavsiflangan (2-jadval), ular alohida genlar tomonidan kodlangan. Nukleosoma zarrachasiga gistonlarning variant shakllarini kiritish giston oktamerining tuzilishini sezilarli darajada o'zgartirishi mumkin. Nukleosomalarda gistonlarning variant shakllarining mavjudligi va ma'lum funktsional jarayonlarning amalga oshirilishi o'rtasida aniq bog'liqlik mavjud. Masalan, H3 gistonining bir qator variant shakllari (CENP-A) sentromera hosil bo'lishida ishtirok etadi. Ba'zi variantlar rivojlanish va differensiallanish jarayonida oldindan mavjud bo'lgan gistonlar bilan almashinadi - bu o'rinbosar gistonlar deb ataladi. Bunday almashtirish ko'pincha farqlangan hujayrada variantlarning dominant bo'lishiga olib keladi. Taxmin - giston variantlari maxsus tomonidan amalga oshiriladi. hujayralardagi funktsiyalar.

H1 gistonining H10, H5, spermaga xos (SpH1) va moyakga xos (H1t) variantlari kabi ko'plab variantlari mavjud. Histon H2A uchun variantlarning eng ko'p soni tasvirlangan. Histon H2A variantlari quyruq kattaligi va ketma-ketligi, shuningdek, ularning genomik tarqalish naqshlari bilan farqlanadi. Masalan, H2A-Bbd faol X xromosoma va autosomalarda lokalizatsiya qilingan bo'lsa, Makro H2A asosan Xi-da joylashgan. Histon H3 ikkita asosiy variantga ega - H3ō3 va sentromerik H3 (CenH3), shuningdek, to'qimalarga xos variant H3.4 (sutemizuvchilar moyaklar). Histon CenH3 kinetoxorlarning oqsil tuzilishini shakllantirishga yordam beradi. Histon H3.3 faol kromatinning belgisi bo'lib xizmat qiladi, H3 ning H3.3 ga siljishi kromatinning tez faollashishi uchun dinamik mexanizmdir. Histon H4 ning variantlari hali ma'lum emas.

jadval 2

Gistonning asosiy variantlari va ularning xromatinga ta'siri

	Yadro gistoni	Xromatinga ta'siri
		Xromatin kondensatsiyasi
		Xromatin kondensatsiyasi
		Xromatin kondensatsiyasi
		Ochiq kromatin tuzilishi
		Xromatin kondensatsiyasi
		Ochiq kromatin tuzilishi
		Xromatin kondensatsiyasi
		Ochiq/yopiq xromatin tuzilishi
		Xromatin kondensatsiyasi
		Ochiq kromatin tuzilishi

Xromatinning keyingi qadoqlanishi DNKning giston bo'lmagan oqsillari bilan o'zaro ta'siri orqali erishiladi. Ular xilma-xildir - 500 dan ortiq, barcha xromatin oqsillarining 2/3 qismini tashkil qiladi. Ushbu oqsillarning aksariyati replikatsiya, DNKni tiklash va transkripsiyada ishtirok etadi. Ulardan ba'zilari strukturaviy funktsiyani bajaradi - ular yadro membranasi va g'ovak komplekslarini hosil qiladi. Ba'zi oqsillar xromosomalarning oqsil ramkasini tashkil qiladi. Interfazada rozetlarda joylashgan 30 nm fibrillalarning halqalari yadro membranasi oqsillariga biriktiriladi. Bu xromatin siqilishining uchinchi darajasi - xromomerik. Rozetalarning o'rtacha kattaligi 120-150 nm ga etadi. Har bir xromomera bir markazda tutashgan bir nechta nukleomerli halqalardan iborat. Xromomerlar bir-biri bilan nukleosoma xromatin bo'limlari orqali bog'langan. Individual halqaning o'lchami o'rtacha replikonning o'lchamiga mos keladi va bir yoki bir nechta genga (50-100 kb) mos kelishi mumkin. Har bir xromosomada o'rtacha 2000 dan ortiq DNK halqa domenlari mavjud. Xromatinning loop-domen tuzilishi xromosomalarning funksional birliklarini - replikonlarni va transkripsiyalangan genlarni tashkil qiladi. Replikatsiyaning kelib chiqish joylari bilan bir qatorda, boshqa tartibga soluvchi elementlar - kuchaytirgichlar, susturucular, promotorlar va boshqalar ko'pincha yadro matritsasiga DNK biriktirilishi hududida lokalizatsiya qilinadi. Yadro matritsasida ma'lum bir promotor, gen yoki gen domenining joylashishi uning faollashishiga yordam beradi. Keyinchalik - oqsoq siqilish darajasi - qalinligi 0,1-0,2 mikron bo'lgan filamentli struktura. Taxminan 18-20 halqa domenlari bo'lgan segment xromosomaning eksenel elementi atrofida bir burilish hosil qiladi, deb ishoniladi.

Metafaza xromosomalarining siqilishi 10 000 barobarga teng deb taxmin qilinadi. Meyozning zigoten bosqichida xromatin ipining tashqi yuzasi atigi 1% ga yaqin DNKni o'z ichiga oladi. Mexanizm noma'lum. DNKning mitotik xromosomaga katlanishi oqsillar majmuasi tomonidan amalga oshirilishi isbotlangan. 13S-kondensin. Kompleks ATPaz faolligiga ega, DNK bilan bog'lanishga qodir va ehtimol uni o'z atrofiga o'rab oladi. Baqa 13S-kondensin ikkita tarkibiy bo'linma - xromosoma bilan bog'langan XCAP-C va XCAP-E oqsillari va uchta tartibga soluvchi subbirlikdan iborat. Kompleksdan tashqarida subbirliklarning hech biri xromosoma kondensatsiyasini keltirib chiqarmaydi. Kondensin kompleksi oqsillarini kodlovchi genlardagi mutatsiyalar xromosomalarning kondensatsiyasi va ajralishini buzadi va mitozda hujayralarni bloklaydi. Xromosomalarni qadoqlash jarayonida kondensin H3 gistoni fosforlangan hududlarga joylashadi. Histon H3 fosforillanganda, DNK kondensin bilan bog'lanish uchun qulayroq bo'ladi. H3 gistonining xromosoma kondensatsiyasi va fosforlanishi sentromerik hududlardan boshlanadi va telomerik hududlarga tarqaladi.

Meyozning zigoten bosqichiga kelib, xromatin ipining tashqi yuzasida DNKning atigi 1% ga yaqini qoladi.

Interfaza yadrosida xromatin dekondensatsiyasi darajasi uning funktsional yukini aks ettiradi. Xromatin qanchalik tarqoq bo'lsa, u shunchalik faol bo'ladi. Xromosomalar bo'limlardan iborat heteroxromatin va evromatin. Interfazadagi evromatin despirallashgan holatda bo'lib, tarkibiy faol genlarni o'z ichiga oladi. Evromatik mintaqalarda elementar deoksiribonukleoprotein filamentlaridan tashqari, RNP granulalari deb ataladigan diametri 200-500 anstrom bo'lgan ribonukleoprotein zarralari mavjud. Bu zarralar DNKda sintez qilingan va oqsil bilan bog'langan RNK molekulalarining qadoqlash shakli bo'lib, xabarchi RNKning shakllanishini yakunlash va uni sitoplazmaga o'tkazish uchun xizmat qiladi.

"Geterokromatin" atamasi 1928 yilda Heitz tomonidan kiritilgan. Geteroxromatin sentromera mintaqasida, telomerlarda va xromosoma qo'llarining ichida joylashgan - interkalyar heteroxromatin. Geteroxromatik hududlar hujayra siklida ancha uzoq vaqt davomida mahkam o'ralgan bo'laklar shaklida mavjud. Ular evromatinga qaraganda ancha kechroq tushkunlikka tushadilar yoki umuman tushkunlikka tushmaydilar, interfaza yadrosida zich rangli bo'laklar shaklida qoladilar - xromotsentrlar. Xromosomalarning geteroxromatik hududlari bir-biri bilan bog'lanishi mumkin - ektopik konjugatsiya. Natijada, bu erda xromosomalarni qayta qurish chastotasining oshishi mumkin. Geterokromatinning yana bir xususiyati uning genomidagi miqdorining o'zgarishidir.

Geteroxromatik DNK hududlarida uzoq muddatli tanaffuslar mavjud, evromatinlarda esa kamdan-kam uchraydi va tezda tiklanadi. Periferik qon limfotsitlarining yadrolari deyarli butunlay geteroxromatindan iborat bo'lib, transkripsiyaviy faol emas. Ular diploid sichqon genomida 3000 ga yaqin uzilishlarni aniqladilar. Aniqlanishicha, limfotsitlar faollashgandan so'ng tanaffuslar tiklanadi. Juda zich joylashgan sperma DNKsi har bir genomda 107 ta tanaffusni o'z ichiga oladi. Shunday qilib, DNK tanaffuslarining mavjudligi qattiq qadoqlash imkonini beradi, lekin transkripsiya bilan mos kelmaydi.

Barqaror aniqlangan heteroxromatik hududlar deyiladi konstitutsiyaviy heteroxromatin. Bu hududlar odatda genetik jihatdan faol emas. Misol tariqasida perisentromerik geterokromatinning sun'iy yo'ldosh DNKsini keltirish mumkin. Konstitutsiyaviy geteroxromatin bir juft gomologning ikkala xromosomasida bir xil holatda joylashgan. Heteroxromatinda hali ham genlar mavjud, ammo ularning soni euxromatinga qaraganda ancha kam. Masalan, rRNK genlari.

Ixtiyoriy heteroxromatin ma'lum bosqichlarda xromatin kondensatsiyasi paytida hosil bo'ladi hayot davrasi va odatda bir juft homologning faqat bitta xromosomasida mavjud. Yorqin misol bu go'shtli bug'dir. Ushbu turning urg'ochilari fakultativ heterokromatinga ega emas. Erkaklarda xromosomalarning butun ota gaploid to'plami butunlay geteroxromatik bo'ladi. Natijada, erkak onadan olingan evromatik xromosomalarga va otadan olingan geteroxromatik xromosomalarga ega. Erkaklarda meyoz paytida geteroxromatik xromosomalar despiratsiyalanadi va evromatik material spermatozoidlarga kiradi. Agar nasl erkak bo'lib chiqsa, bu xromosomalar kondensatsiyalanadi. Shunday qilib, erkaklarda faqat onalik genlari ifodalanadi.

Sutemizuvchilarda fakultativ xromatin X xromosomasi inaktivlanganda paydo bo'ladi. 1949 yilda Barr va Bertram mushuk neyronlari yadrolarida kuchli rangli jismlarni topdilar. Barr tanalari. Ular faol bo'lmagan X xromosomasini ifodalaydi. Yadroda jinsiy xromatinning uchta joylashishi mumkin: uning yadro bilan yaqin aloqasi; karioplazmada erkin joylashish va yadro membranasi bilan aloqa qilish.

Shunday qilib, urg'ochi sutemizuvchilarda faqat bitta X xromosomasi transkripsiyaviy faol - bu hodisa gen dozasining kompensatsiyasi. Fakultativ heteroxromatin LINE takrorlari bilan boyitiladi, bu esa xromatin kondensatsiyasiga yordam beradi.

Ayol sutemizuvchilarning erta rivojlanishi davrida ikkala X xromosomasi ham faoldir. Embrion rivojlanishining preimplantatsiya bosqichlarida otadan meros bo'lib o'tgan X xromosomasi inaktivlanadi. Embrion implantatsiyasi paytida ota yoki ona X xromosomasining qayta faollashishi va keyinchalik inaktivatsiyasi tasodifiy sodir bo'ladi. Ba'zida ota X xromosomasining imtiyozli inaktivatsiyasi kuzatiladi (marsupiallarda). Inaktivatsiya jarayoni X xromosomasining murakkab lokusu - Xis inaktivatsiya markazi tomonidan boshqariladi. Bu lokus Xist (X nofaol o'ziga xos transkript) genini o'z ichiga oladi. Ushbu genning mahsuloti 16 kb kodlanmagan yadro RNKsidir.

Xist geni 3 ta promouterga ega - P0, P1 va P2. Agar transkripsiya P1 yoki P2 prototorlaridan sodir bo'lsa, 15 kb o'lchamdagi barqaror mahsulot hosil bo'ladi, agar P0 promotoridan bo'lsa, beqaror mahsulot hosil bo'ladi. Po dan P1/P2 ga transkripsiyaviy o'tish X xromosoma inaktivatsiyasining boshlanishi bilan bog'liq. Funktsional faol X xromosomasida Xist geni gen promotorida CG dinukleotidlarining metilatsiyasi tufayli inaktivlanadi.

Xist genining RNKsi bir X xromosomasidan boshqasiga o'tishga qodir emas. Xist RNK turli xil oqsillarga biriktirilib, butun X xromosoma bo'ylab tarqalgan komplekslarni hosil qiladi va uning inaktivatsiyasini keltirib chiqaradi. Ular, shubhasiz, faol bo'lmagan holatni o'rnatishda ishtirok etadilar, chunki Xist gen hududiga ega bo'lmagan X xromosomasi hech qachon faollashtirilmaydi. Agar Xist geni sun'iy ravishda autosomaga o'tkazilsa, u inaktivlanadi.

Inaktivatsiyaning boshlanishi davrida Xist gen mahsuloti barqaror bo'ladi va X xromosomasining butun uzunligi bo'ylab tarqaladi. Bu gen transkripsiyasini bostiradi va giston modifikatsiyasiga olib keladi. Germline hujayra chizig'ini ajratgandan so'ng, somatik hujayralarda inaktivatsiyalangan xromosomaning gipermetilatsiyasi sodir bo'ladi; faol bo'lmagan holat qaytarilmas holga keladi va bir qator hujayra avlodlari davomida meros qilib olinadi. Ayol germline hujayra liniyasida inaktivatsiyalangan X xromosomasining DNKsi metillanmagan bo'lib qoladi va xromosoma hujayralar meiozga kirishidan biroz oldin qayta faollashadi. Yetuk tuxum hujayralarida ikkala X xromosomasi ham faoldir.

Qaysi X xromosomasi inaktivatsiyasini tanlash tasodifiy, ammo bu Xce (X-bog'langan X nazorat qiluvchi element) allellari tomonidan tartibga solinishi mumkin. Sichqoncha shtammlarida uchta Xce alleli topilgan - "zaif" Xcea, "oraliq" Xceb va "kuchli" Xcec. Geterozigotalarda zaifroq allelni olib yuradigan X xromosomalari ko'pincha inaktivlanadi. Gomozigotalarda tanlash tasodifiy sodir bo'ladi. Xce lokusu Xic yaqinida joylashgan. Xce X xromosomalari orasidagi tanlovni oldindan belgilab, Xicdagi genlarning ishlashini tartibga soluvchi trans omillarni bog'laydi deb taxmin qilinadi.

Faol bo'lmagan X xromosomadagi bir qator genlar inaktivatsiyadan qochadi. Masalan, Y xromosomasi bilan juftlashgan hudud inaktivatsiyadan qochadi. Bu lokus X va Y xromosomalarida mavjud bo'lgan genlarni o'z ichiga oladi: ya'ni XY erkaklarning ikkalasida bir juft bunday genlar mavjud va XX urg'ochi bir xil songa ega - bu genlar doza kompensatsiyasiga muhtoj emas.

Fakultativ heteroxromatinning shakllanishi gen faolligini tartibga solish mexanizmidir. Bunga misol qilib urg'ochi sutemizuvchilarda jinsga bog'liq genlar tomonidan boshqariladigan belgilarning mozaik ko'rinishi - toshbaqa rangiga ega mushuklar (qora va sariq mo'ynali dog'lar); jinsga bog'liq mutatsiya uchun heterozigot ayollar ektodermal displaziya(jag'ning ba'zi joylarida tishlar yo'q; tanada ter bezlari bo'lgan va bo'lmagan teri joylari almashinadi).

Epigenetika genlarning tuzilishini o‘zgartirmagan holda faoliyatini o‘zgartiruvchi irsiyat mexanizmlarini o‘rganish bilan shug‘ullanadi. Bundan tashqari, bu modifikatsiyalar mitotik hujayra bo'linishi paytida saqlanib qoladi. Ko'pincha epigenetik mexanizmlar ko'p hujayrali organizmning ixtisoslashgan hujayralarida genomning muhim qismini uzoq muddatli repressiyani ta'minlaydi. Epigenetik mexanizmlar shuningdek, imprintingni ta'minlaydi - ota-ona xromosomalaridan biridagi bir qator genlarning inaktivatsiyasi. Eng ko'p o'rganilgan mexanizm DNK metilatsiyasi. IN o'tgan yillar roli ko'rsatilgan giston modifikatsiyalari, ularning atsetilatsiyasi (lizin) va metillanishi (lizin va arginin), shuningdek, gistonlarning kanonik bo'lmagan shakllarini nukleosomalarga kiritish. Bu asosan gistonlarning erkin N-terminallari o'zgartiriladi. Asetil guruhlari qo'shilishi giston molekulasining ijobiy zaryadini neytrallashtiradi, bu nukleosomaning konformatsiyasini o'zgartiradi va DNKning turli oqsillarga kirishini o'zgartiradi. Yana bir variant shundaki, ba'zi oqsillar o'zgartirilgan giston aminokislota qoldiqlari bilan bog'lanib, reaktsiyalar zanjirini qo'zg'atadi. Lizin va arginin metilatsiyasi heteroxromatin hosil bo'lishida, ta'mirlash va transkripsiyani tartibga solishda ishtirok etadi. Bundan tashqari, bitta qoldiqda turli xil miqdordagi metil guruhlari turli xil biologik funktsiyalarni bajaradi. Metillanish fermentlar tomonidan amalga oshiriladi giston metiltransferazalari, va metil guruhlarini olib tashlash ta'minlanadi giston demetilazlari. Metilatsiyadan farqli o'laroq lizin qoldig'ida asetil guruhi faqat bitta bo'lishi mumkin. Uning ulanishi amalga oshiriladi giston asetiltransferazalari, va o'chirish - giston deasetilazlar. Evromatik domenlar gistonlarning giperatsetillangan shakli bilan tavsiflanadi; geterokromatinda gistonlar gipoatsetillanadi.

Giston atsetilatsiyasi nukleosomalararo o'zaro ta'sirni, shuningdek, nukleosoma dumlarining bog'lovchi DNK bilan o'zaro ta'sirini zaiflashtiradi. Bunday holda, DNK mavjudligi ortadi, ya'ni giston atsetilatsiyasi transkripsiya faollashuvi bilan bog'liq.

Faol gen promotorida nukleosomalar bo'lmasligi kerak. Bunda gistonlarning, shu jumladan H2A.Z gistonining promotor hududida atsetillanishi muhim rol o'ynaydi. Histon H2A.Z faol va nofaol promotorlarda mavjud bo'lib, promotorni faollashtirish uchun uning atsetilatsiyasi muhim ahamiyatga ega.

Giston metilatsiyasi nukleosomaning aniq zaryadini o'zgartirmaydi. Ammo kovalent modifikatsiyalangan gistonlar ma'lum hodisalarni rag'batlantiradigan protein omillarini bog'lash uchun "teglar" bo'lib xizmat qiladi. Giston metilatsiyasining eng keng tarqalgan varianti lizin metilatsiyasidir.

Perisentromerik geterokromatin hosil bo'lishi gistonlarning modifikatsiyasi va birinchi navbatda H3 va H4 gistonlari molekulasida lizinning metillanishi natijasidir. Metillangan lizin qoldiqlari turli xil oqsillar tomonidan tan olinadi, bu esa o'chirish jarayonlarini qo'zg'atadi. Masalan, siliatlarda oqsillar metillangan lizin bilan bog'lanadi Pddq, Pdd3, bu xromatinning pasayishiga olib keladi. Sutemizuvchilar va Drosophilada modifikatsiyalangan giston H3 oqsil bilan o'zaro ta'sir qilishi mumkin HP1 (Heteroxromatin oqsili 1), bu o'z navbatida ko'plab boshqa oqsillarni jalb qilishi mumkin. HP1 ning o'zgartirilgan H3 gistoni bilan bog'lanishi heterokromatinning repressiv holatini barqarorlashtirish uchun zarur deb ishoniladi.

Sutemizuvchilarning X xromosomasining inaktivatsiyasi H2A, H3 va H4 gistonlarining gipoatsetilatsiyasi va H3 gistonining metilatsiyasi bilan birga keladi.

Gistonlarni o'zgartirishning yana bir varianti ularning fosforillanishi - defosforilatsiya bo'lib, bu transkripsiya faollashuvi paytida xromatin dekompaktsiyasini va hujayra bo'linishi yoki apoptoz paytida xromosoma kondensatsiyasini ta'minlaydi. Fosfat guruhlarining muvozanati kinazalar va fosfatazalar tomonidan saqlanadi.

Giston molekulalarining modifikatsiyalari sxemasi deyiladi. giston kodi". "Giston kodi" gipotezasi shuni ko'rsatadiki, bu modifikatsiyalar xromatin strukturasidagi keyingi o'zgarishlar uchun zarur shartdir va hujayra bo'linishi paytida genlarni ifodalash naqshini barqaror saqlaydi. Gistonlarning translatsiyadan keyingi modifikatsiyalari (asetillanish, metillanish, fosforlanish va boshqalar) xromatinni tartibga soluvchi oqsillar uchun maxsus bog'lanish joylarini yaratadi.

Geteroxromatinning shakllanishi qat'iy belgilanadi va embrion rivojlanishining ma'lum bir bosqichida, rivojlanayotgan embrion xromosomalarida transkripsiya boshlanganda sodir bo'ladi. Heteroxromatik domenlarning shakllanishi tanani somatik hujayralarga kerak bo'lmagan genetik materialning ifodalanishidan ishonchli himoya qiladi.

Heteroxromatin hosil bo'lishidan tashqari, kodlanmagan ketma-ketlikni "o'chirish" uchun yana bir mexanizm mavjud. xromatinning pasayishi. Bu taxminiy somatik hujayralar genomidan genetik materialning bir qismini dasturlashtirilgan tarzda yo'q qilishdir.

U Tsikloplar 3-7 bo'linish bo'linmalarida germ liniyasi genomining 10 dan 94% gacha yo'q qilinadi. Xromatin kamayishining sitologik shakli turlarga xosdir. Yo'q qilingan DNK ulushi genomning boshlang'ich hajmiga bog'liq emas. Masalan, sikloplarning 2 turi Cyclops kolensis, Cyclops insignis yashaydi. bir xil shartlar, diploid hujayralardagi DNK miqdori taxminan bir xil - 4,6 pg va 4,3 pg. C. kolensisda kamaytirilgandan keyin genomning atigi 6% qoladi. Biroq, xromosomalar soni o'zgarmaydi (22), garchi ularning o'lchamlari sezilarli darajada kichrayadi. C. insignisda xromatinning pasayishi sodir bo'lmaydi.

Tsikloplarda xromatin kamayguncha interfaza 8-9 marta uzayadi. Ushbu interfazaning oxirida zich xromatin granulalari paydo bo'ladi (600 tagacha). Keyin ular birlashadi va ularning atrofida dekompaktizatsiya omillarini o'tkazmaydigan zich, bir qatlamli, g'ovaksiz membrana hosil bo'ladi. DNK lizisi bu granulalar ichida sodir bo'ladi.

Genetika apparati kipriksimon kiprikchalar yadro dimorfizmi bilan ajralib turadi. U hujayrada ikki turdagi yadrolar mavjudligida namoyon bo'ladi: mikronukleus (Mi) va makronukleus (Ma). Mi irsiy ma'lumotni bir necha avlodga uzatish uchun ishlatiladigan generativ yadro bo'lib xizmat qiladi. Vegetativ ravishda o'sadigan hujayralarda Mi genlari transkripsiya qilinmaydi. Ammo ishlaydigan yadro vazifasini bajaradigan va hayotiy jarayonlarni boshqaradigan Ma genlari faol ravishda transkripsiya qilinadi.

Kirpiklarda konjugatsiya paytida ikkita hujayra bir-biriga yopishadi va 10-12 soat davomida birga suzadi va keyin ajralib chiqadi. Konjugatsiya paytida ularning Ma parchalana boshladi va Mi meioz orqali har biri to'rtta gaploid yadroga bo'lindi. Keyingi voqealarning borishi siliatlarning turli turlari orasida batafsil farq qiladi, ammo elektr sxemasi umumiy: sherik hujayralar haploid yadrolarni almashadi, har bir hujayradan bittadan, keyin har biri mahalliy (statsionar) haploid yadro bilan birlashadi, ya'ni urug'lanish sodir bo'ladi. Bu vaqtda barcha qo'shimcha yadrolar tanazzulga uchraydi va har bir hujayra bitta diploid yadro bilan qoladi - urug'lanish mahsuloti. Hamkorlar ajralib chiqqandan so'ng, yadro mitotik tarzda ikkiga bo'linadi. Qizi yadrolardan biri Mi bo'lib qoladi, ikkinchisi Ma ga aylanadi. Ma ning rivojlanishi bir necha kun davom etadi va Mi prekursorining genomini to'liq qayta tashkil etish bilan birga keladi.

Mie xromosomalarining DNKsi katta, eukaryotik xromosomalarga xosdir. Ulardagi genlar turli xil noyob va takrorlanuvchi DNK ketma-ketliklari bilan to'ldirilgan, ular orasidagi uzun bo'shliqlar bilan guruhlarga to'plangan. Muhim xususiyat Mi genlari shundan iboratki, ularning barchasi IES (ichki yo'q qilingan ketma-ketliklar) deb nomlangan maxsus elementlar tomonidan to'xtatiladi. IES bilan ajratilgan genlarning kodlash hududlari MDS (makronuclear destined sequences) deb ataladi. Har bir IES noyobdir. O'rganilayotgan IESlarning o'lchamlari 14 dan 548 bp gacha.

Ma ning barcha DNKlari bir necha yuz bp gacha bo'lgan o'lchamdagi qisqa molekulalar bilan ifodalanadi. 15 kb gacha, hech qanday IES o'z ichiga olmaydi. Har bir molekulada bitta transkripsiya birligi mavjud va bitta genga mos keladi. U telomerlar bilan nukleotidlar takrorlanishi shaklida chegaralangan, masalan Oksitrixada 5"-C4A4 takrorlanadi, ya'ni Madagi har bir gen alohida xromosomadir. Har bir gen-xromosoma ko'p (mingtagacha, ba'zilari uchun) bilan ifodalanadi. genlar o'n minglab) nusxagacha.

4-rasm. Oshqozon siliatlarida Ma ning differentsiatsiyasi: a - urug'langan yadrodan yadrolarni farqlashning umumiy sxemasi; b - mikroyadro genining Ma geniga aylanishi diagrammasi

Genetik materialning qayta tuzilishi Mi dan Ma rivojlanishida sodir bo'ladi. U bo'linmasdan asl Mida xromosoma replikatsiyasining ko'p raundlari bilan konjugatsiyadan so'ng darhol boshlanadi. Bu politen xromosomalarining shakllanishiga olib keladi. Xromosomalarning politenizatsiyasi ularning hajmini oshiradi.

Politenizatsiya jarayonida Mi genomini qayta tashkil etish uchun muhim bo'lgan barcha IESni olib tashlash sodir bo'ladi. Bu har bir IES uchida mavjud bo'lgan to'g'ridan-to'g'ri DNK takrorlari bo'ylab bir nechta rekombinatsiya hodisalari orqali amalga oshiriladi. E. crassusda IES 2 dan 4 bp gacha bo'lgan terminal takrorlarini amalga oshiradi. va har doim 5"-TA dimerni o'z ichiga oladi, O. nova- 2 dan 19 bp gacha. va 5"-TA ni o'z ichiga olmaydi. IES genlarning kodlash hududlarini (MDS) to'xtatganligi sababli, IESni (halqalar shaklida) kesishda ikkinchisining qo'shilishi nukleotid aniqligi bilan xuddi shunday rekombinatsiya bilan bir xil sxema bo'yicha sodir bo'ladi. bakteriyalar qisqa IES DNK Mi E. crassus TEC1 va TEC2 deb nomlangan ikki bog'liq elementlarni o'z ichiga oladi, bu elementlar 30 ming nusxada Mi mavjud TEC elementlar. halqalar shakli.

Politenizatsiya va IES va harakatlanuvchi elementlarni olib tashlashdan so'ng, politen xromosomalari alohida genlarga mos keladigan bo'laklarga bo'linadi. Xromosomalarning parchalanish mexanizmi hali ham aniq emas. Mashhur shippak kipriklari tegishli bo'lgan muvozanatlashgan kipriklarda xromosomalarning uzilishi sodir bo'ladigan maxsus joylar topilgan. Ular CBS (xromosoma sinishi ketma-ketligi) deb ataladi. Bunday joylar gastrosiliatlarda topilmagan.

Xromosomalarning parchalanishi intergenik bo'shliqlarda joylashgan boshqa barcha DNK ketma-ketliklarining ommaviy ravishda olib tashlanishi va parchalanishi bilan birga keladi. Yadrolarning qoldiqlari va avval kesilgan dumaloq DNK nihoyat yo'qoladi.

Qolgan segmentlar yana birlashadi. Bunday holda, strukturaviy genlarning ekzonlari tartibini o'zgartirish mumkin. Masalan, mikroyadroda funktsional bo'lmagan gen 3 4 6 5 7 9 2 1 8 ekzonlardan iborat. Makronukleda ekzonlar tartibi 1 2 3 4 5 6 7 8 9 ga o'zgaradi, buning natijasida genning normal transkripsiyasi mumkin.

Umuman olganda, genomning o'chirilgan qismi 90-95% ni tashkil qiladi. Chiqarilgan genlarning uchlarida (va ular allaqachon politenizatsiya natijasida ko'plab nusxalar bilan ifodalangan) telomerlar sintezlanadi (bu telomeraza fermenti tomonidan amalga oshiriladi), shundan so'ng ular 4-2000 ga yaqin genlar orqali ming nusxaga ko'paytiriladi. 6 tur takrorlash. Bu vaqtda Ma ning differentsiatsiyasi tugallanadi va siliat normal hayotga qaytadi.

Dumaloq qurtlarda xromatinning pasayishi. Kichraytirish xromosomalarning parchalanishi va urug'lantirilgan tuxumning birinchi bo'linishi paytida somatik hujayralar prekursorlarida xromatinning muhim qismini yo'q qilishdan iborat. Bu jarayonning natijasi turli tuzilish somatik va generativ hujayralardagi xromosomalar va turli DNK tarkibi. Xromatin kamayishining sitologik rasmini ot yumaloq qurti misolida ko'rib chiqish mumkin. Parascaris noyobdir, unda urug'langan tuxumning diploid yadrosida faqat ikkita katta gomologik xromosoma mavjud (4-rasm). Birinchi bo'linish oddiy mitoz orqali sodir bo'ladi, bu erda xromatidlar an'anaviy ravishda G1 va C1 deb nomlangan ikkita qiz hujayralarga taqsimlanadi. Ikkinchi bo'linish paytida (4-rasm, a) bo'lajak embrionning qorin tomonida joylashgan G1 hujayrada bir xil oddiy mitoz takrorlanadi. G2 va C2 ​​hujayralariga olib keladi. C1 hujayrasi boshqa taqdirga ega, unda markaziy qismi xromatid parchalanadi katta raqam parchalar. Parchalarning shakllanishiga olib keladigan tanaffuslar ma'lum joylarda sodir bo'ladi, mos ravishda CBR (kromosomal parchalanish hududlari) deb ataladi. Telomeralar telomeraza yordamida ularning uchlarida sintezlanadi. Faqat bu bo'laklar anafazada ikkita qiz yadroga bo'linadi, ular kichik xromosomalarga aylanadi, xromatidalarning katta terminal qismlari esa ekvator tekisligida qoladi va shu tariqa yadrodan tashqarida bo'lib, oxir-oqibat yo'q qilinadi. Natijada, ikkita qiz hujayra C1a va C1b yadrolarida C2 va G2 hujayralariga nisbatan kamroq xromatin mavjud. Bu xromatinning pasayishi. Embrionning keyingi rivojlanishi davomida somatik hujayralarning prekursorlari bo'lgan C2, C3 va C4 hujayralarida kamayish yana uch marta takrorlanadi (5-rasm, b). Rasmda G harfi bilan ko'rsatilgan kichrayishdan qochgan chiziq hujayralaridan keyingi differentsiatsiya jarayonida generativ hujayralar hosil bo'ladi.

Kichrayishi uchun nematod xromosomalari polisentrik bo'lishi, ya'ni diffuz sentromeralarga ega bo'lishi muhimdir. Mitozalarda kamayish bilan birga shpindel iplari faqat xromatidlarning yo'q qilinmaydigan bo'laklariga biriktiriladi, bu keyingi hodisalarni tushuntiradi. Bundan farqli o'laroq, mitotik jinsiy hujayralarda doimiy kinetoxora xromatidning butun uzunligi bo'ylab tarqaladi.

Shakl 5. Parascaris univalensdagi xromatin kamayishi: a - xromatin kamayishining sitologik rasmi

Chap diagrammada ikki hujayrali bosqichda ikkinchi bo'linishning anafazalari ko'rsatilgan. Kichkina C1 yuqori hujayrasida sodir bo'ladi. Pastki hujayra G1da normal mitoz sodir bo'ladi. O'ng tomonda - ikkinchi bo'linish bo'linishi tugagandan so'ng to'rt hujayrali bosqich; b - dumaloq chuvalchangning embrion rivojlanishining dastlabki bosqichlarida germinal yo'l va somatik hujayralar hujayralarining differentsiatsiyasi diagrammasi. Kichraygan C1, C2, C3 va C4 presomatik hujayralar to'rtta nuqta bilan o'ralgan doiralar shaklida tasvirlangan.

U P. noyob qiladi Kichraytirish vaqtida xromatinning 85% ga yaqini chiqariladi. Olib tashlangan materialning asosiy qismi sun'iy yo'ldosh DNKsidan iborat. Biroq, kichraytirish jarayonida ba'zi noyob genlar ham olib tashlanadi, masalan, gen ALEP1, bu ma'lum bir ribosoma oqsilini kodlaydi. Bu oqsil faqat generativ hujayralarda sintezlanadi va somatik hujayralarda yo'q. Shunday qilib, yo'q qilingan xromatin nafaqat keraksiz DNKni o'z ichiga oladi, balki germinal hujayralar uchun zarurdir. ALEP1 genini yo'q qilish germinal va somatik hujayralar ribosomalari o'rtasida strukturaviy farqlarni keltirib chiqaradi, bu esa ikkita hujayra turidagi o'ziga xos mRNKlarning differentsial tarjimasiga olib kelishi mumkin.

Xromatinning kamayishi ta'siri shuni ko'rsatadiki, ortiqcha DNKning aksariyati kodlash va tartibga solish funktsiyalariga ega emas. Ortiqcha DNKning funktsiyalari qandaydir tarzda jinsiy hujayra hujayralari bilan bog'liq. Ehtimol, genomning kodlanmaydigan qismi xromosomalarning kon'yugatsiyasi paytida meyozda amalga oshiriladigan turlarni ajratishda muhim rol o'ynaydi.

Xromatin kamaygan va kamaymagan turlar tasodifiy kesishgan taqdirda: sitoplazmasidagi tuxum hujayrasida xromatin kamayishi bo'lgan turlarda xromatin kamayishida ishtirok etadigan fermentlar mavjud. Xromatinning kamayishi natijasida otadan kelib chiqqan strukturaviy genlar ta'sir qilishi mumkin. Strukturaviy genlarning yo'qolishi gibrid embrionning o'limini anglatadi.

Qarama-qarshi yo'nalishda kesishganda, ota xromosomalari xromatinni kamaytirish siklidan o'tmaydi, chunki tuxumda kerakli fermentlar bo'lmaydi. Natijada, otaning strukturaviy genlari faol bo'lmagan shaklda qoladi. Embrion ham o'ladi.

Xromatin ifodalaydi oqsillar (giston va giston bo'lmagan) va nuklein kislotalar majmuasi (RNK va DNK) bo'lib, ular birgalikda fazoda yuqori tartibli tuzilmalar - eukaryotik xromosomalarni hosil qiladi.

Xromatinda oqsilning DNKga nisbati taxminan 1:1 ni tashkil qiladi, oqsilning asosiy qismi gistonlar bilan ifodalanadi.

Xromatin turlari

Xromatinning tuzilishi heterojendir. An'anaviy ravishda barcha xromatinlar ikkita funktsional toifaga bo'linadi:

1) faol bo'lmagan - geterokromatin - o'zida mavjud bu daqiqa o'qib bo'lmaydigan genetik ma'lumotlar;

2) faol - evromatin - genetik ma'lumotlar aynan shundan o'qiladi.

Heteroxromatin va euchromatin tarkibining nisbati doimo harakatlanuvchi bosqichda. Yetuk hujayralar, masalan, qon, quyuqlashgan, eng zich xromatin bilan ajralib turadigan yadrolarga ega. bo'laklar.

Somatik ayol hujayralarining yadrolarida xromatin bo'laklari yadro membranasiga yaqin joylashgan - bu jinsiy hujayraning ayol kromatini.

Jinsiy erkak xromatini ftorxromlar bilan bo'yalganida porlab turadigan erkak somatik hujayralardagi to'p bilan ifodalanadi. Jinsiy xromatin homilador ayolning amniotik suyuqligidan olingan hujayralar yordamida tug'ilmagan bolaning jinsini aniqlash imkonini beradi.

Xromatin tuzilishi

Xromatin - xromosomalarning asosiy tarkibiy qismi bo'lgan hujayra yadrosining nukleoproteini.

Xromatin tarkibi:

gistonlar - 30-50%;

Giston bo'lmagan oqsillar - 4-33%;

DNK - og'irligi bo'yicha 30-40%;

Ob'ektning tabiatiga, shuningdek, xromatinni ajratish usuliga qarab, DNK molekulalarining kattaligi, RNK va giston bo'lmagan oqsillarning soni keng chegaralarda o'zgarib turadi.

Xromatinning funktsiyalari

Xromatin va xromosoma kimyoviy tuzilishida bir-biridan farq qilmaydi (oqsillar bilan DNK kompleksi bir-biriga aylanadi);

Interfazada alohida xromosomalarni farqlash mumkin emas. Ular zaif spirallashgan va bo'shashgan xromatin hosil qiladi, yadroning butun hajmi bo'ylab tarqaladi. Aynan strukturaning bo'shashishi transkripsiyaning, DNK tarkibidagi irsiy ma'lumotlarning uzatilishining zaruriy sharti hisoblanadi.

Karyotip

Karyotip (karyo... va yunoncha tepos — naqsh, shakl, tip), xromosomalar toʻplami, bir organizm tanasi hujayralaridagi xromosomalar belgilari (ularning soni, oʻlchami, shakli va mikroskopik tuzilishi detallari) toʻplami. turlari yoki boshqa. Karyotip tushunchasi Sov tomonidan kiritilgan. genetik G. A. Levitskiy (1924). Karyotip turning eng muhim genetik xususiyatlaridan biridir, chunki har bir turning o'ziga xos karyotipi mavjud bo'lib, u qarindosh turlarning karyotipidan farq qiladi (bu sistematikaning yangi tarmog'i - kariosistematika deb ataladi).

8. Xromosomalarning morfologik va funksional tuzilishining xususiyatlari. Getero- va evromatin. (2 savolga bitta javob).

Xromosomalar: tuzilishi va tasnifi

Xromosomalar(yunoncha - xromo- rang, soma– tanasi) spirallashgan xromatindir. Ularning uzunligi 0,2 – 5,0 mkm, diametri 0,2 – 2 mkm.

Metafaza xromosomasi ikkitadan iborat xromatid, qaysi bog'laydi sentromera (birlamchi siqilish). U xromosomani ikkiga ajratadi elka. Individual xromosomalar mavjud ikkilamchi siqilishlar. Ular ajratilgan maydon deyiladi sun'iy yo'ldosh, va bunday xromosomalar yo'ldoshdir. Xromosomalarning uchlari deyiladi telomerlar. Har bir xromatidda giston oqsillari bilan birlashtirilgan bitta uzluksiz DNK molekulasi mavjud. Xromosomalarning intensiv bo'yalgan hududlari kuchli spiralizatsiya joylari (heteroxromatin). Engilroq joylar zaif spiralizatsiya joylari (euchromatin).

Xromosoma turlari sentromeraning joylashishi bilan ajralib turadi.

1. Metasentrik xromosomalar- sentromera o'rtada joylashgan va qo'llar bir xil uzunlikka ega. Qo'lning sentromera yaqinidagi qismi proksimal, aksincha qismi distal deb ataladi.

2. Submetasentrik xromosomalar- sentromera markazdan siljiydi va qo'llar turli uzunlikka ega.

3. Akrosentrik xromosomalar- sentromera markazdan kuchli siljigan va bir qo'l juda qisqa, ikkinchi qo'l juda uzun.

Hasharotlarning (Drosophila chivinlari) so'lak bezlari hujayralarida gigant, politen xromosomalari(ko'p zanjirli xromosomalar).

Barcha organizmlarning xromosomalari uchun 4 ta qoida mavjud:

1. Xromosomalarning doimiy soni qoidasi. Odatda, ma'lum turdagi organizmlar doimiy, turga xos xromosomalar soniga ega. Masalan: odamda 46 ta, itda 78 ta, drozofila pashshasida 8 ta.

2. Xromosomalarning juftlashishi. Diploid to'plamda har bir xromosoma odatda juftlashgan xromosomaga ega - shakli va o'lchami bir xil.

3. Xromosomalarning individualligi. Turli juft xromosomalar shakli, tuzilishi va hajmi jihatidan farqlanadi.

4. Xromosomalar uzluksizligi. Genetik material takrorlanganda, xromosomadan xromosoma hosil bo'ladi.

Muayyan tur organizmiga xos bo'lgan somatik hujayraning xromosomalari to'plami deyiladi. karyotip .

1. Erkak va urg'ochi organizmlar hujayralarida bir xil bo'lgan xromosomalar deyiladi autosomalar

idiogramma

Xromosomalar turli belgilarga ko'ra tasniflanadi.

1. Erkak va urg'ochi organizmlar hujayralarida bir xil bo'lgan xromosomalar deyiladi autosomalar. Odamning karyotipida 22 juft autosomalar mavjud. Erkak va urg'ochi organizmlar hujayralarida har xil bo'lgan xromosomalar deyiladi geteroxromosomalar yoki jinsiy xromosomalar. Erkaklarda bu X va Y xromosomalari, ayollarda esa X va X xromosomalari.

2. Xromosomalarning kattaliklarning kamayish tartibida joylashishi deyiladi idiogramma. Bu sistematik karyotip. Xromosomalar juft boʻlib joylashgan (homolog xromosomalar). Birinchi juftlik eng katta, 22-juft kichik, 23-juft jinsiy xromosomalardir.

3. 1960 yil taklif qilingan edi Denver tasnifi xromosomalar. U ularning shakli, o'lchami, sentromeraning joylashishi, ikkilamchi siqilishlar va yo'ldoshlarning mavjudligi asosida qurilgan. Ushbu tasnifda muhim ko'rsatkich hisoblanadi sentromera indeksi(CI). Bu xromosomaning qisqa qo'li uzunligining butun uzunligiga nisbati, foiz sifatida ifodalanadi. Barcha xromosomalar 7 guruhga bo'linadi. Guruhlar A dan G gacha lotin harflari bilan belgilanadi.

A guruhi 1-3 juft xromosomalarni o'z ichiga oladi. Bular katta metasentrik va submetasentrik xromosomalardir. Ularning CI 38-49% ni tashkil qiladi.

B guruhi. 4 va 5 juftlar katta metasentrik xromosomalardir. CI 24-30%.

C guruhi. 6-12 juft xromosomalar: o'rtacha hajmi, submetasentrik. CI 27-35%. Bu guruhga X xromosoma ham kiradi.

D guruhi. 13-15 juft xromosomalar. Xromosomalar akrosentrikdir. CI taxminan 15% ni tashkil qiladi.

E guruhi. Xromosomalar juftligi 16 - 18. Nisbatan qisqa, metasentrik yoki submetasentrik. CI 26-40%.

F guruhi. 19-20 juftliklar. Qisqa, submetasentrik xromosomalar. CI 36-46%.

G guruhi. 21-22 juftlik. Kichik, akrosentrik xromosomalar. CI 13-33%. Y-xromosoma ham shu guruhga tegishli.

4. Parij tasnifi Inson xromosomalari 1971 yilda yaratilgan. Ushbu tasnifdan foydalanib, ma'lum bir juft xromosomadagi genlarning lokalizatsiyasini aniqlash mumkin. Foydalanish maxsus usullar rang berish, har bir xromosomada quyuq va engil chiziqlar (segmentlar) almashinishning xarakterli tartibi aniqlanadi. Segmentlar ularni aniqlaydigan usullar nomi bilan belgilanadi: Q - segmentlar - xinin xantal bilan bo'yashdan keyin; G - segmentlar - Giemsa bo'yog'i bilan bo'yalgan; R - segmentlar - issiqlik denaturatsiyasidan keyin bo'yash va boshqalar. Xromosomaning qisqa qo'li p harfi bilan, uzun qo'li q harfi bilan belgilanadi. Har bir xromosoma qo'li mintaqalarga bo'linadi va sentromeradan telomeragacha bo'lgan raqamlar bilan belgilanadi. Mintaqalar ichidagi chiziqlar sentromeradan boshlab tartibda raqamlangan. Masalan, esteraza D genining joylashuvi 13p14 - 13-xromosomaning qisqa qo'lining birinchi mintaqasining to'rtinchi bandi.

Xromosoma funktsiyasi: hujayralar va organizmlarning ko'payishi jarayonida genetik ma'lumotlarni saqlash, ko'paytirish va uzatish.

Yadroviy kromatin dezoksiribonuklein kislotalarning oqsillar bilan kompleksi bo'lib, bu erda DNK turli darajadagi kondensatsiyada bo'ladi.

Yorug'lik mikroskopida xromatin aniq chegaralarga ega bo'lmagan va asosiy bo'yoqlar bilan bo'yalgan tartibsiz shaklli bo'laklar shaklida ko'rinadi. Xromatinning zaif va kuchli kondensatsiyalangan zonalari bir-biriga silliq o'tadi. Elektron va yorug'lik optik zichligiga ko'ra, elektron zich, yorqin rangli heterokromatin va kamroq rangli, kamroq elektron zich evromatin farqlanadi.

Geterokromatin - giston oqsillari bilan bog'langan yuqori kondensatsiyalangan DNK zonasi. Elektron mikroskop ostida qorong'u, tartibsiz shakldagi bo'laklar ko'rinadi.

Geterokromatin nukleosomalarning zich joylashgan to'plamidir. Geterokromatin, joylashishiga qarab, parietal, matritsa va perinuklearga bo'linadi.

Parietal geteroxromatin yadro konvertining ichki yuzasiga, matritsa geteroxromatin karioplazma matritsasida taqsimlanadi va perinuklear geterokromatin yadroga qo'shni bo'ladi.

Euxromatin - zaif kondensatsiyalangan DNK hududi. Evromatin xromosomalarning tarqalib ketgan hududlariga to'g'ri keladi, ammo kondensatsiyalangan va dekondensatsiyalangan xromatin o'rtasida aniq chegara yo'q. Ko'pincha giston bo'lmagan oqsillar evromatindagi nuklein kislotalar bilan bog'liq, ammo nukleosomalarni hosil qiluvchi gistonlar ham mavjud bo'lib, ular kondensatsiyalanmagan DNK bo'limlari orasida erkin taqsimlanadi. Giston bo'lmagan oqsillar unchalik aniq bo'lmagan asosiy xususiyatlarni namoyon qiladi, kimyoviy tarkibi bo'yicha xilma-xildir va rezolyutsiyada ancha o'zgaruvchan. Ular transkripsiyada ishtirok etadilar va bu jarayonni tartibga soladilar. Transmissiya elektron mikroskopiyasi darajasida euchromatin nozik taneli va nozik fibrilyar tuzilmalardan tashkil topgan past elektron zichlikli strukturadir.

Nukleosomalar - diametri taxminan 10 nm bo'lgan DNK va oqsillarni o'z ichiga olgan murakkab dezoksiribonukleoprotein komplekslari. Nukleosomalar 2 qatorda joylashgan 8 ta oqsildan - H2a, H2b, H3 va H4 gistonlaridan iborat.

Oqsil makromolekulyar kompleksi atrofida DNK fragmenti 2,5 spiral burilish hosil qiladi va 140 juft nukleotidni qoplaydi. DNKning bu qismi yadro deb ataladi va asosiy DNK (nDNK) deb nomlanadi. Nukleosomalar orasidagi DNK hududi ba'zan bog'lovchi deb ataladi. Bog'lovchi hududlar taxminan 60 ta asosiy juftlikni egallaydi va iDNK deb nomlanadi.

Gistonlar past molekulyar og'irlikdagi, aniq asosiy xususiyatlarga ega bo'lgan evolyutsion tarzda saqlanib qolgan oqsillardir. Ular genetik ma'lumotni o'qishni nazorat qiladi. Nukleosoma hududida transkripsiya jarayoni bloklanadi, ammo agar kerak bo'lsa, DNK spirali "echilishi" mumkin va uning atrofida yadro RNK polimerizatsiyasi faollashadi. Shunday qilib, gistonlar genetik dasturning bajarilishini va hujayraning o'ziga xos funktsional faolligini nazorat qiluvchi oqsillar sifatida muhimdir.

Evromatin ham, geteroxromatin ham nukleosoma darajasiga ega. Biroq, agar giston H1 bog'lovchi hududga biriktirilgan bo'lsa, u holda nukleosomalar bir-biri bilan birlashadi va DNKning keyingi kondensatsiyasi (siqilishi) qo'pol konglomeratlar - geteroxromatin hosil bo'lishi bilan sodir bo'ladi. Euxromatinda sezilarli DNK kondensatsiyasi sodir bo'lmaydi.

DNK kondensatsiyasi superbead yoki solenoid sifatida paydo bo'lishi mumkin. Bunday holda, sakkiz nukleosoma bir-biriga ixcham qo'shni bo'lib, super boncuk hosil qiladi. Solenoid modelida ham, super boncukda ham nukleosomalar, ehtimol, spiralda yotadi.

DNK yanada ixcham bo'lib, xromomerlarni hosil qilishi mumkin. Xromomerada deoksiribonukleoprotein fibrillalari giston bo'lmagan oqsillar tomonidan tutilgan halqalarga birlashtiriladi. Xromomerlar ko'proq yoki kamroq ixcham joylashgan bo'lishi mumkin. Mitoz jarayonida xromomeralar yanada kondensatsiyalanib, xromonema (ipsimon tuzilish) hosil qiladi. Xromonemalar yorug'lik mikroskopida ko'rinadi, mitozning profilaktikasida hosil bo'ladi va spiral tarzda joylashgan xromosomalarning shakllanishida ishtirok etadi.

Xromosomalarning morfologiyasini ular metafazada va anafaza boshida eng ko'p zichlashganda o'rganish qulayroqdir. Bu holatda xromosomalar har xil uzunlikdagi tayoqchalar shaklida bo'ladi, lekin juda doimiy qalinlikda. Ularda birlamchi siqilish zonasi aniq ko'rinadi, bu xromosomani ikki qo'lga ajratadi.

Ba'zi xromosomalarda ikkilamchi siqilish mavjud. Ikkilamchi konstriksiya yadroviy organizatordir, chunki interfazada aynan shu sohalarda yadrochalar hosil bo'ladi.

Sentromerlar yoki kinetoxorlar birlamchi siqilish maydoniga biriktirilgan. Kinetoxora diskoidal plastinkadir. Kinetoxoralar tsentriolalar bilan bog'langan mikroto'rlar bilan birlashtirilgan. Mikrotubulalar mitozda xromosomalarni "ajratadi".

Xromosomalar kattaligi va qo'l nisbati bo'yicha sezilarli darajada farq qilishi mumkin. Agar elkalar teng yoki deyarli teng bo'lsa, ular metasentrikdir. Agar qo'llardan biri juda qisqa bo'lsa (deyarli sezilmas), unda bunday xromosoma akrosentrikdir. Submetasentrik xromosoma oraliq pozitsiyani egallaydi. Ikkilamchi siqilishli xromosomalar ba'zan yo'ldosh xromosomalari deb ataladi.

Barr tanalari (jinsiy xromatin) - bu ayollar hujayralarida ko'proq uchraydigan maxsus xromatin tuzilmalari. Neyronlarda bu jismlar yadro yaqinida joylashgan. Epiteliyda ular devorlarga yaqin yotadi va oval shaklga ega; neytrofillarda ular sitoplazmaga "baraban tayoqchasi" shaklida chiqadi, neyronlarda esa yumaloq shaklga ega. Ular ayollarning 90% va erkaklar hujayralarining atigi 10 foizida uchraydi. Barr tanasi X jinsiy xromosomalaridan biriga to'g'ri keladi, u kondensatsiyalangan holatda ekanligiga ishoniladi. Barr tanalarini aniqlash hayvonlarning jinsini aniqlash uchun muhimdir.

Perixromatin va interkromatin fibrillalari karioplazmatik matritsada joylashgan bo'lib, xromatinga yaqin (perixromatin) yoki tarqoq (interxromatin) yotadi. Bu fibrillalar qiyshiq yoki bo'ylama kesmada tutilgan zaif kondensatsiyalangan ribonuklein kislotalar deb taxmin qilinadi.

Perixromatin granulalari kattaligi 30...50 nm, elektron zichligi yuqori zarrachalardir. Ular heterokromatinning periferiyasida yotadi va DNK va oqsillarni o'z ichiga oladi; Bu nukleosomalar zich joylashgan mahalliy hudud.

Xromatinlararo granulalar yuqori elektron zichlikka ega, diametri 20...25 nm va ribonuklein kislotalar va fermentlar to'plamidir. Bu yadro konvertiga ko'chirilgan ribosoma bo'linmalari bo'lishi mumkin.