Хроматин

Хроматин – комплекс ядерной ДНК с белками (гистоны, негистоновые белки).

Гетерохроматин (транкрипционно неактивный, конденсированный хроматин) интерфазного ядра. В СМ (видны в световой микроскоп)– базофильные глыбки, в ЭМ (видно в электронный микроскоп) – скопления плотных гранул. Располагается преимущественно по периферии ядра и вокруг ядрышек. Типичный пример гетерохроматина - тельце Барра.

Тельце Барра

Во всех соматических клетках генетически женского организма одна из Х –хромосом инактивирована и известна как половой хроматин (тельце Барра). Инактивация Х-хромосомы известна как лайонизация.

Лайонизация – механизм компенсации дозы генов Х-хромосомы у женщин объясняет гипотиза Мэри Лайон.

Согласно гипотезе, инактивация Х-хромосомы происходит в раннем эмриогенезе, осуществляеися случайным образом (инактивированной может быть либо отцовская, либо материнская Х-хромосома), затрагивает целиком всю Х-хромосому и характеризуется устойчивостью, передаваясь клеточным потомкам. Клетки женского организма по экспрессии генов Х-хромосомы мозаичны.

Эухроматин – транскрипционно активная и менее конденсированная часть хроматина, локализуется в более светлых участках ядра между гетерохроматином.

ХРОМОСОМА

Хромосомы видны при митозе или мейозе, когда хроматин конденсирован полностью.

ДНК

Рис. 8. Организация хроматина в хромосоме. Хроматин состоит из структурных единиц — нуклеосом, разделённых интервалами в 200 пар оснований. Во время митоза в результате плотной упаковки нуклеосом хроматин полностью конденсируется, формируя видимые хромосомы (из Widneil СС, Pfeninger КН, 1990)

ОРГАНИЗАЦИЯ ХРОМАТИНА В ХРОМОСОМЕ

Хроматин состоит из структурных единиц – нуклеосом, разделенных интервалами в 200 пар оснований. Во время митоза в результате плотной упаковки нуклеосом хроматин полностью конденсируется, формируя видимые хромосомы. (рис. 8)

Состав хромосом

Каждая хромосома содержит одну молекулу ДНК и ДНК- связывающие белки; хроматин в составе хромосомы образует многочисленные петли. Хромосома состоит из структурных единиц – нуклеосом. (рис. 9, 10)

Рис.9. Нуклеосома в неконденсирован­ном хроматине содержит по две копии гистонов Н2А, Н2В, НЗ и Н4. Двойная спираль ДНК лежит на поверхности октамера гистонов и накручена на него. В конденсированном хроматине дополни­тельно присутствует гистон H1, соединя­ющий нуклеосомы [из Trifonov EN, 1981|

Нуклеосомы – сферические структуры диаметром 10 нм.

I

II

III

IV

V

Рис. 10. Уровни упаковки ДНК в хромосоме I – нуклеиновая нить, II – хроматиновая фибрилла, III – серия петельных доменов, IV – конденсированный хроматин в составе петельного домена, V – метафазная хромосома; 1 – гистон Н1, 2 – ДНК, 3 – прочие гистоны, 4 – микротрубочки ахроматинового веретена, 5 – кинетохор, 6 – центромера, 7 – хроматиды (по Б. Албертсу и соавт., с изменениями и дополнениями).

ГЕНОМ

Геном – полный комплект генов в хромосомах. Кариотип – описывает количество и структуру хромосом. Гаплоидный набор – 23 хромосомы – характерен для гамет. Диплоидный набор - стандарт хромосом (23 х 2) – для соматических клеток.

ЯДЕРНАЯ ОБОЛОЧКА

Состав: 1. Наружная ядерная мембрана. На ее поверхности расположены рибосомы, где синтезируются белки, поступающие в перинуклеарные цистерны.

2. Внутренняя ядерная мембрана отделена от содержимого ядра ядерной пластинкой.

3. Перинуклеарные цистерны. Часть околоядерных цистерн связана с гранулярной эндоплазматической сетью.

4. Ядерная пластинка толщиной 80-300 нм участвует в организации ядерной оболочки и перинуклеарного хроматина, содержит белки промежуточных филаментов – ламины А, В и С.

5. Ядерные поры. Содержимое ядра сообщается с цитозолем через 3-4 тысячи специализированных коммуникаций – ядерных пор, осуществляющих транспорт (в т.ч. молекул РНК) между ядром и цитоплазмой. Ядерная пора имеет диаметр 80 нм, содержит канал поры и комплекс ядерной поры.(рис. 11)

Канал поры диаметром 9 нм беспрепятственно пропускает небольшие водорастворимые молекулы.

Комплекс ядерной поры содержит белок-рецептор, реагирующий на сигналы ядерного импорта (своего рода входной билет в ядро) – специальные последовательности из 4-8 аминокислотных остатков (например, в составе нуклеоплазмина или Т - Аг). Рецептор ядерной поры может увелтчивать диаметр канала поры и обеспечивать перенос в ядро больших макромолекул (например, ДНК- и РНК- полимеразы с М 100-200 кД).

Гранулы комплекса

ядерной поры

Рис. 11. Порыв оболочкеядра. Комплекс ядерной

Комплекс ядерной поры поры образован 8 большими белковыми гранулами, расположенными по окружности вблизи края поры и соединяющими обе ядерные мембраны (внутреннюю и наружную). Часто в центре поры присутствует большая центральная гранула. Она состоит из вновь синтезированной СЕ рибосомы, переносимой в цитоплазму [из SlevensA, Loewe J, 1992]

ЯДРЫШКО

Ядрышко – компактная структура в ядре интерфазных клеток. Основные функции ядрышка – синтез рРНК и образование субъединиц (СЕ) рибосом.

1.Транскрипция рРНК происходит в хромосомах 13, 14, 15, 21 и22. Петли ДНК этих хромосом, содержащие соответствующие гены, формируют ядрышковый организатор, получивший название в связи с тем, что восстановление ядрышка в фазу G клеточного цикла начинается с этой структуры.