Il concetto di "cromosoma" non è così nuovo nella scienza come potrebbe sembrare a prima vista. Per la prima volta, questo termine è stato proposto per designare la struttura intranucleare di una cellula eucariotica più di 130 anni fa dal morfologo W. Waldeyer. Incorporata nel nome è la capacità della struttura intracellulare di colorarsi con coloranti di base.
Prima di tutto… Cos'è la cromatina?
La cromatina è un complesso nucleoproteico. Vale a dire, la cromatina è un polimero che include speciali proteine cromosomiche, nucleosomi e DNA. Le proteine possono costituire fino al 65% della massa di un cromosoma. La cromatina è una molecola dinamica e può assumere un numero enorme di configurazioni.
Le proteine della cromatina costituiscono una parte significativa della sua massa e sono divise in due gruppi:
- Proteine istoniche - contengono amminoacidi basici nella loro composizione (ad esempio, arginina e lisina). La disposizione degli istoni è caotica sotto forma di blocchi lungo l'intera lunghezza della molecola di DNA.
- Proteine non istoniche (circa 1/5 del numero totale di istoni) - sono proteine nucleariuna matrice che forma una rete strutturale nel nucleo interfase. È lei la base che determina la morfologia e il metabolismo del nucleo.
Attualmente, in citogenetica, la cromatina è divisa in due varietà: eterocromatina ed eucromatina. La divisione della cromatina in due specie è avvenuta a causa della capacità di ciascuna specie di macchiarsi con coloranti specifici. Questa è un'efficiente tecnica di imaging del DNA utilizzata dai citologi.
Eterocromatina
L'eterocromatina è una porzione di un cromosoma parzialmente condensato nell'interfase. Funzionalmente, l'eterocromatina non ha alcun valore, poiché non è attiva, in particolare in relazione alla trascrizione. Ma la sua capacità di colorare bene è ampiamente utilizzata negli studi istologici.
Struttura dell'eterocromatina
L'eterocromatina ha una struttura semplice (vedi figura).
L'eterocromatina è racchiusa in globuli chiamati nucleosomi. I nucleosomi formano strutture ancora più dense e quindi "interferiscono" con la lettura delle informazioni dal DNA. L'eterocromatina si forma nel processo di metilazione dell'istone H3 alla lisina 9, ed è successivamente associata alla proteina 1 (HP1 - Heterochromatin Protein 1). Interagisce anche con altre proteine, comprese le H3K9-metiltransferasi. Un numero così elevato di interazioni proteiche tra loro è una condizione per il mantenimento dell'eterocromatina e della sua distribuzione. La struttura primaria del DNA non influisce sulla formazione dell'eterocromatina.
L'eterocromatina non è solo parti separate, ma anche interi cromosomi, che rimangono in uno stato condensato durante l'intero ciclo cellulare. Sono nella fase S e sono soggetti a replicazione. Gli scienziati ritengono che le regioni dell'eterocromatina non portino i geni che codificano la proteina o che il numero di tali geni sia molto piccolo. Invece di tali geni, le sequenze nucleotidiche dell'eterocromatina consistono principalmente in semplici ripetizioni.
Tipi di eterocromatina
L'eterocromatina è di due tipi: facoltativa e strutturale.
- L'eterocromatina facoltativa è la cromatina che si forma durante la formazione di un'elica di uno dei due cromosomi della stessa specie, non è sempre eterocromatica, ma a volte. Contiene geni con informazioni ereditarie. Viene letto quando entra nello stato eucromatico. Lo stato condensato per l'eterocromatina facoltativa è un fenomeno temporaneo. Questa è la sua principale differenza rispetto a quella strutturale. Un esempio di eterocromatina facoltativa è il corpo della cromatina, che determina il genere femminile. Poiché tale struttura è costituita da due cromosomi X omologhi di cellule somatiche, una di esse può formare solo eterocromatina facoltativa.
- L'eterocromatina strutturale è una struttura formata da uno stato altamente a spirale. Persiste per tutto il ciclo. Come accennato in precedenza, lo stato condensato per l'eterocromatina strutturale è un fenomeno costante, in contrasto con uno opzionale. Viene anche chiamata eterocromatina strutturalecostitutivo, è ben rilevato dal colore C. Si trova lontano dal nucleo e occupa le regioni centromeriche, ma a volte è localizzato in altre regioni del cromosoma. Spesso, durante l'interfase, può verificarsi l'aggregazione di varie sezioni dell'eterocromatina strutturale, con conseguente formazione di cromocentri. In questo tipo di eterocromatina non c'è proprietà di trascrizione, cioè non ci sono geni strutturali. Il ruolo di un tale segmento del cromosoma non è del tutto chiaro fino ad ora, quindi gli scienziati tendono a supportare solo la funzione.
Eucromatina
L'eucromatina sono parti di cromosomi che vengono decondensati nell'interfase. Tale luogo è una struttura sciolta, ma allo stesso tempo piccola e compatta.
Caratteristiche funzionali dell'eucromatina
Questo tipo di cromatina è funzionante e funzionalmente attivo. Non ha la proprietà di colorazione e non è determinato da studi istologici. Nella fase della mitosi, quasi tutta l'eucromatina si condensa e diventa parte integrante del cromosoma. Funzioni sintetiche durante questo periodo, i cromosomi non funzionano. Pertanto, i cromosomi cellulari possono trovarsi in due stati funzionali e strutturali:
- Stato attivo o funzionante. In questo momento, i cromosomi sono quasi completamente o completamente decondensati. Sono coinvolti nel processo di trascrizione e riduplicazione. Tutti questi processi avvengono direttamente nel nucleo cellulare.
- Stato inattivo di dormienza metabolica (non funzionante). In questo stato, i cromosomisono condensati al massimo e fungono da trasporto per il trasferimento di materiale genetico alle cellule figlie. In questo stato viene distribuito anche il materiale genetico.
Nella fase finale della mitosi, si verifica la despiralizzazione e si formano strutture debolmente colorate sotto forma di fili contenenti geni trascritti.
La struttura di ogni cromosoma ha la sua, unica, variante della posizione della cromatina: eucromatina ed eterocromatina. Questa caratteristica delle cellule consente ai citogenetisti di identificare i singoli cromosomi.
