La cromatina è la sostanza usata per creare i cromosomi. Più in dettaglio, la cromatina è composta da DNA, RNA e varie molecole proteiche. Questo si trova nel nucleo di ogni cellula che compone l'essere umano. Questa sostanza rappresenta circa due metri di molecola di DNA, in forma ipercompatta. Da parte sua, il nucleo di una cellula ha una lunghezza approssimativa da 5 a 7 micrometri.
Cos'è la cromatina
Sommario
Per quanto riguarda la definizione di biologia della cromatina, si riferisce al modo in cui il DNA viene presentato nel nucleo cellulare. È la sostanza di base dei cromosomi eucariotici e appartiene all'unione di DNA, RNA e proteine che si trovano nel nucleo interfase delle cellule eucariotiche e che costituiscono il genoma di queste cellule, la cui funzione è di modellare il cromosoma in modo che sia integrarsi nel nucleo della cellula. Le proteine sono di due tipi: istoni e proteine non istoniche.
Storia della cromatina
Questa sostanza fu scoperta nel 1880 grazie a Walther Flemming, lo scienziato che le diede quel nome, a causa della sua passione per i coloranti. Tuttavia, le storie di Flemming furono scoperte quattro anni dopo, dal ricercatore Albrecht Kossel. Per quanto riguarda i progressi che furono fatti nella determinazione della struttura della cromatina furono molto scarsi, fu solo negli anni '70, quando le prime osservazioni delle fibre di cromatina furono fatte grazie alla già consolidata microscopia elettronica, che che ha rivelato l'esistenza del nucleosoma, essendo quest'ultimo l'unità di base della cromatina, la cui struttura è stata più esplicitamente dettagliata mediante cristallografia a raggi X nel 1997.
Tipi di cromatina
È classificato in due tipi: eucromatina ed eterocromatina. Le unità di base che compongono la cromatina sono i nucleosomi, costituiti da circa 146 paia di basi di lunghezza, a loro volta associati a uno specifico complesso di otto istoni nucleosomiali. I tipi sono descritti di seguito:
Eterocromatina
- È l'espressione più compatta di questa sostanza, non altera il suo livello di compattazione durante tutto il ciclo cellulare.
- Consiste di sequenze di DNA altamente ripetitive e inattive che non si replicano e formano il centromero del cromosoma.
- La sua funzione è quella di proteggere l'integrità cromosomica grazie al suo denso e regolare confezionamento con i geni.
Può essere identificato con un microscopio ottico di colore scuro a causa della sua densità. L'eterocromatina è divisa in due gruppi:
Costitutivo
Appare altamente condensato da sequenze ripetitive in tutti i tipi di cellule e non può essere trascritto in quanto non contiene informazioni genetiche. Sono i centromeri e i telomeri di tutti i cromosomi che non esprimono il loro DNA.
Opzionale
È diverso in diversi tipi di cellule, si condensa solo in determinate cellule o periodi specifici di sviluppo cellulare, come il corpuscolo di Barr, che si forma perché l'eterocromatina opzionale ha regioni attive che possono essere trascritte in determinate circostanze e caratteristiche. Include anche il DNA satellitare.
Eucromatina
- L'eucromatina è la parte che rimane in uno stato meno condensato rispetto all'eterocromatina e si distribuisce in tutto il nucleo durante il ciclo cellulare.
- Rappresenta la forma attiva della cromatina in cui viene trascritto il materiale genetico. Il suo stato meno condensato e la sua capacità di cambiare dinamicamente rendono possibile la trascrizione.
- Non tutto viene trascritto, tuttavia, il resto viene generalmente convertito in eterocromatina per compattare e proteggere le informazioni genetiche.
- La sua struttura è simile a una collana di perle, dove ogni perla rappresenta un nucleosoma composto da otto proteine chiamate istoni, attorno ad esse ci sono coppie di DNA.
- A differenza dell'eterocromatina, la compattazione dell'eucromatina è sufficientemente bassa da consentire l'accesso al materiale genetico.
- Nei test di laboratorio, questo può essere identificato con un microscopio ottico, poiché la sua struttura è più separata ed è impregnata di un colore chiaro.
- Nelle cellule procariotiche, è l'unica forma di cromatina presente, ciò può essere dovuto al fatto che la struttura dell'eterocromatina si è evoluta anni dopo.
Ruolo e importanza della cromatina
La sua funzione è quella di fornire le informazioni genetiche necessarie agli organelli cellulari per effettuare la trascrizione e la sintesi proteica. Inoltre trasmettono e preservano le informazioni genetiche contenute nel DNA, duplicando il DNA nella riproduzione cellulare.
Inoltre, questa sostanza è presente anche nel mondo animale. Ad esempio, nella cromatina delle cellule animali, la cromatina sessuale si forma come una massa condensata di cromatina nel nucleo dell'interfaccia, che rappresenta un cromosoma X inattivato che supera il numero uno nel nucleo dei mammiferi. Questo è anche noto come corpuscolo di Barr.
Questo gioca un ruolo fondamentale nella regolazione dell'espressione genica. I diversi stati di compattazione possono essere associati (anche se non in modo univoco) al grado di trascrizione esibito dai geni presenti in queste aree. La cromatina è fortemente repressiva per la trascrizione, poiché l' associazione del DNA con diverse proteine complica l'elaborazione di diverse RNA polimerasi. Pertanto, ci sono una varietà di macchine per il rimodellamento della cromatina e per la modifica degli istoni.
Attualmente esiste quello che è noto come " codice istonico ". I diversi istoni possono subire modificazioni post-traduzionali, come metilazione, acetilazione, fosforilazione, generalmente somministrate a residui di lisina o arginina. L'acetilazione è associata all'attivazione della trascrizione, poiché quando una lisina viene acetilata, la carica positiva complessiva dell'istone diminuisce, quindi ha una minore affinità per il DNA (che è caricato negativamente).
Di conseguenza, il DNA è meno legato, consentendo così l'accesso al macchinario trascrizionale. Al contrario, la metilazione è associata alla repressione trascrizionale e al più forte legame DNA-istone (sebbene questo non sia sempre vero). Ad esempio, nel lievito S. pombe, la metilazione al residuo di lisina 9 dell'istone 3 è associata alla repressione della trascrizione nell'eterocromatina, mentre la metilazione al residuo di lisina 4 promuove l'espressione genica.
Gli enzimi che svolgono le funzioni di modificazioni istoniche sono le istone acetilasi e deacetilasi, e le istone metilasi e demetilasi, che formano diverse famiglie i cui membri sono responsabili della modifica di un particolare residuo nella lunga coda degli istoni.
Oltre alle modificazioni istoniche, ci sono anche macchine per il rimodellamento della cromatina, come SAGA, che hanno il compito di riposizionare i nucleosomi, spostandoli, ruotandoli o anche parzialmente disarmandoli, rimuovendo alcuni degli istoni costituenti del nucleosoma e quindi restituendoli. In generale, le macchine per il rimodellamento della cromatina sono essenziali per il processo di trascrizione negli eucarioti, poiché consentono l'accesso e la processività delle polimerasi.
Un altro modo per marcare la cromatina come "inattiva" può verificarsi a livello di metilazione del DNA, nelle citosine che appartengono ai dinucleotidi CpG. In generale, la metilazione del DNA e della cromatina sono processi sinergici, poiché, ad esempio, quando il DNA viene metilato, ci sono enzimi di metilazione dell'istone che possono riconoscere le citosine metilate e gli istoni metilati. Allo stesso modo, gli enzimi che metilano il DNA possono riconoscere gli istoni metilati e quindi continuare la metilazione a livello del DNA.
Domande frequenti sulla cromatina
Quali sono le caratteristiche della cromatina?
È caratterizzato dal fatto di contenere quasi il doppio delle proteine rispetto al materiale genetico. Le proteine più importanti in questo complesso sono gli istoni, piccole proteine caricate positivamente che si legano al DNA attraverso interazioni elettrostatiche. Inoltre, la cromatina ha più di mille diverse proteine istoniche. L'unità fondamentale della cromatina è il nucleosoma, che consiste nell'unione di istoni e DNA.Come si compone la cromatina?
È costituito da una combinazione di proteine chiamate istoni, che sono proteine di base formate da arginina e lisina, con DNA e RNA, dove la funzione è quella di modellare il cromosoma in modo che sia integrato nel nucleo cellulare.Qual è la struttura della cromatina?
L'ultrastruttura della cromatina si basa su: istoni, che formano nucleosomi (otto proteine istoniche + una fibra di DNA da 200 coppie di basi). Ogni nucleosoma si associa a un diverso tipo di istone, H1, e si forma la cromatina condensata.Qual è la differenza tra cromatina e cromosoma?
Per quanto riguarda la cromatina, è la sostanza fondamentale del nucleo cellulare e la sua costituzione chimica è semplicemente filamenti di DNA in diversi gradi di condensazione.D'altra parte, i cromosomi sono strutture all'interno della cellula che contengono informazioni genetiche e ogni cromosoma è costituito da una molecola di DNA, associata a RNA e proteine.
