โครมาติ

โครมาติ เป็นวัสดุที่ประกอบด้วยโครโมโซม เป็น DNA ที่ซับซ้อนและโปรตีนรอบ ๆ ที่สามารถบีบอัดสารพันธุกรรมได้ การรบกวนโครงสร้างโครมาตินอาจนำไปสู่การเจ็บป่วยที่รุนแรงได้

Chromatin คืออะไร?

Chromatin เป็นส่วนผสมของ DNA ฮิสโตนและโปรตีนอื่น ๆ ที่เชื่อมโยงกับ DNA DNA-protein complex ถูกสร้างขึ้นจากสิ่งนี้ซึ่งส่วนประกอบหลักคือ DNA และฮิสโตน ชื่อโครมาตินเป็นผลมาจากการเปลี่ยนสีของสารนี้ด้วยสีย้อมนิวเคลียร์พื้นฐาน ยูคาริโอตทั้งหมดประกอบด้วยโครมาติน

ในโปรคาริโอตโมเลกุลของดีเอ็นเอส่วนใหญ่เป็นอิสระและสร้างโครงสร้างวงแหวน ในสิ่งมีชีวิตที่มียูคาริโอตที่สูงขึ้นโครโมโซมเป็นพื้นฐานของโครโมโซม DNA-protein complex สามารถบีบอัดได้มากจนสามารถเก็บข้อมูลทางพันธุกรรมจำนวนมากไว้ในพื้นที่เล็ก ๆ ในนิวเคลียสของเซลล์ได้ ฮิสโตนเป็นโมเลกุลของโปรตีนที่เก่าแก่มากซึ่งองค์ประกอบและโครงสร้างทางพันธุกรรมยังแทบไม่เปลี่ยนแปลงจากสิ่งมีชีวิตเซลล์เดียวแบบยูคาริโอตเป็นมนุษย์

กายวิภาคศาสตร์และโครงสร้าง

ดังที่กล่าวไปแล้วโครมาตินประกอบด้วยดีเอ็นเอฮิสโตนและโปรตีนอื่น ๆ ในฐานะที่เป็นส่วนหนึ่งของคอมเพล็กซ์นี้โมเลกุลของดีเอ็นเอจะถูกห่อหุ้มไว้รอบ ๆ แพ็คเก็ตฮิสโตนซึ่งประกอบด้วยฮิสโตนแปดตัว ฮิสโตนเป็นโปรตีนที่ประกอบด้วยกรดอะมิโนพื้นฐานหลายชนิด

กลุ่มอะมิโนสร้างประจุบวกในขณะที่โมเลกุลของดีเอ็นเอมีประจุภายนอกเป็นลบ นี่เป็นข้อกำหนดพื้นฐานสำหรับการก่อตัวของของแข็งเชิงซ้อนจากดีเอ็นเอและฮิสโตน สิ่งที่เรียกว่าฮิสโตนอ็อกทาเมอร์ (8 ฮิสโตน) ถูกพันรอบ 1.65 เท่าโดยเกลียวคู่ของดีเอ็นเอ Da สอดคล้องกับความยาวโซ่ 146 คู่ฐาน เป็นผลให้ดีเอ็นเอสามารถหดได้ 10,000 ถึง 50,000 ครั้ง สิ่งนี้จำเป็นเพื่อให้พอดีกับนิวเคลียสของเซลล์ หน่วยของฮิสโตนอ็อกเทเมอร์ที่ห่อหุ้มอยู่เรียกอีกอย่างว่านิวคลีโอโซม นิวคลีโอโซมแต่ละตัวจะเชื่อมต่อกันผ่านฮิสโตนตัวเชื่อม ด้วยวิธีนี้สายโซ่ของนิวคลีโอโซมจึงถูกสร้างขึ้นซึ่งในฐานะที่เป็นเส้นใย 30 นาโนเมตรแสดงถึงหน่วยองค์กรที่สูงกว่าของดีเอ็นเอ

แม้จะอยู่ในบรรจุภัณฑ์ที่แน่นหนา DNA ก็ยังสามารถเข้าถึงได้โดยโมเลกุลของโปรตีนที่ควบคุมซึ่งอนุญาตให้อ่านและถ่ายโอนข้อมูลทางพันธุกรรมไปยังโปรตีนได้ อย่างไรก็ตามยังคงต้องมีความแตกต่างระหว่าง euchromatin และ heterochromatin ด้วย Euchromatin ดีเอ็นเอจะทำงาน ยีนที่ใช้งานเกือบทั้งหมดที่เข้ารหัสและแสดงโปรตีนอยู่ที่นี่ ไม่มีความแตกต่างของโครงสร้างในพื้นที่ของ Euchromatin โดยไม่คำนึงถึงสถานะการควบแน่นของโครโมโซมที่เกี่ยวข้อง Heterochromatin มีสารประกอบเชิงซ้อนของโปรตีนดีเอ็นเอที่ไม่ใช้งานหรือมีฤทธิ์น้อย

มีหน้าที่รับผิดชอบต่อคุณสมบัติทางโครงสร้างของโครมาตินทั้งหมด ในทางกลับกัน Heterochromatin สามารถแบ่งออกเป็นสองรูปแบบ ดังนั้นจึงมีเฮเทอโรโครมาตินที่เป็นส่วนประกอบและมีประสิทธิภาพ ไม่เคยแสดง heterochromatin ที่เป็นส่วนประกอบ มีหน้าที่โครงสร้างเท่านั้น บางครั้งสามารถแสดง heterochromatin ที่เป็นทางเลือกได้ ในระยะต่างๆของไมโทซิสและไมโอซิสระดับการบรรจุที่แตกต่างกันของโครมาตินจะเกิดขึ้น ที่เรียกว่าโครมาตินระหว่างเฟสแสดงให้เห็นถึงการคลายตัวที่แข็งแกร่งมากเมื่อเทียบกับโครมาตินแบบเมตาเฟสเนื่องจากโปรตีนส่วนใหญ่แสดงในสถานะนี้

ฟังก์ชันและงาน

หน้าที่ของโครมาตินคือเพื่อรองรับข้อมูลทางพันธุกรรมในพื้นที่ขนาดเล็กมากของนิวเคลียสของเซลล์ สิ่งนี้จะเกิดขึ้นได้โดยการก่อตัวของ DNA-protein complex ที่อัดแน่นมากเท่านั้น อย่างไรก็ตามจำเป็นต้องมีระดับการควบแน่นที่แตกต่างกัน แม้ว่าคอมเพล็กซ์จะอัดแน่นมากในช่วงที่เงียบและไม่ได้ใช้งาน แต่ก็ต้องผ่อนคลายมากขึ้นในช่วงที่มีการใช้งานมากขึ้น แต่ถึงกระนั้นแพ็คของที่นี่ก็ยังแน่นมาก

ในการกระตุ้นการสังเคราะห์โปรตีนต้องขาดพันธะที่แข็งแกร่งระหว่างส่วนดีเอ็นเอที่เกี่ยวข้องกับฮิสโตนที่ห่อหุ้มไว้ ฮิสโตนที่ถูกผูกไว้จะปิดกั้น DNA จากการแสดงออกของโปรตีน สถานะการผูกมัดที่แตกต่างกันสามารถสร้างกิจกรรมที่แตกต่างกันของยีนได้ เซลล์แยกความแตกต่างในกระบวนการ epigenetic ข้อมูลทางพันธุกรรมของดีเอ็นเอนั้นเหมือนกันในเซลล์ต่างๆของร่างกาย แต่กิจกรรมระหว่างการแสดงออกของยีนนั้นแตกต่างกันดังนั้นเซลล์ประเภทต่างๆจึงทำงานต่างกัน

โรค

ข้อผิดพลาดในโครงสร้างของโครมาตินอาจนำไปสู่โรคร้ายแรง ข้อผิดพลาดเหล่านี้อาจส่งผลให้กิจกรรมของยีนเปลี่ยนไปซึ่งรบกวนความกลมกลืนในการทำงานร่วมกันของเซลล์ของร่างกาย โรคเหล่านี้มักเป็นโรคที่หายากมากที่มีอาการคล้ายกันมาก

ผู้ได้รับผลกระทบต้องทนทุกข์ทรมานจากความผิดปกติทางร่างกายและความพิการทางจิต กลไกที่ทำให้เกิดอาการเหล่านี้ยังเป็นที่รู้จักน้อยเกินไป อย่างไรก็ตามการวิจัยเกี่ยวกับความสัมพันธ์เหล่านี้เป็นสิ่งจำเป็นเพื่อที่จะสามารถรักษาโรคเหล่านี้ได้อย่างดีที่สุด โรคทั่วไปสองโรคที่มีพื้นฐานมาจากความผิดปกติของโครมาตินคือกลุ่มอาการของ Coffin-Siris และกลุ่มอาการ Nicolaides-Baraitser โรคทั้งสองเป็นพันธุกรรม ในกลุ่มอาการของ Coffin-Siris จะมีภาวะ hypoplasia แต่กำเนิดของกระดูกนิ้วและนิ้วเท้าความสูงสั้นและปัญญาอ่อนเกิดขึ้น มีการกลายพันธุ์ต่างๆที่ทำให้เกิดโรคนี้ซึ่งมีหน้าที่รับผิดชอบต่อหน่วยย่อยบางอย่างของ DNA-protein complex

มีทั้งรูปแบบการถ่ายทอดทางพันธุกรรมแบบถอยโดยอัตโนมัติและแบบ autosomal ที่โดดเด่น การรักษาเป็นไปตามอาการและขึ้นอยู่กับอาการเฉพาะของโรค Nicolaides-Baraitser syndrome ก็มีอาการคล้ายกัน นอกจากความเตี้ยและความผิดปกติของนิ้วแล้วยังมีอาการปัญญาอ่อนและชักอย่างรุนแรงอีกด้วย การถ่ายทอดทางพันธุกรรมมีความโดดเด่นโดยอัตโนมัติ สภาพนี้หายากมากส่งผลกระทบต่อหนึ่งในล้านคน อาการทางพันธุกรรมที่หายากอีกอย่างที่เกี่ยวข้องกับความผิดปกติของโครมาตินคือ Cornelia de Lange syndrome กลุ่มอาการนี้ยังแสดงให้เห็นถึงความผิดปกติทางร่างกายหลายอย่างและความผิดปกติของพัฒนาการทางจิต