Chapter 5: DNA and Chromosome Structure

Back to chapter

5.9:

دمج الكروماتين

JoVE Core
Molecular Biology

A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.

JoVE Core Molecular Biology

Chromatin Packaging

Previous Video
5.8: Nucleosome Remodeling

Next Video
5.10: Karyotyping

Languages

Share

English العربية 中文 Nederlands français Deutsch עברית italiano 日本語 한국어 português русский español Türkçe

كل خلية بشرية ثنائية المجموعة الكروموسومية تحتوي على مترين تقريبًا من دى إن إيه،المضغوط داخل نواة صغيرة الحجم بقطر قدره ميكرونات قليلة. الترتيب وإلإلتفاف دى إن إيه داخل النواة لذلك يكون مرتب بدرجة عالية ويخضع للتنظيم المحكم. أولاًدى إن أيه الكروموسومى مرتبط مع بروتينات الهيستون لتكوين تركيب يُطلق عليها الكروماتين.الوحدة الوظيفية والهيكلية الأساسية للكروماتين 00:00:30.230 00:00:32.720 يسمى نوكليوسوم. ارتباط دى إن أيه إلى نوكليوسومات يقصر طول دى إن أيه سبع أضعاف بعد ذلك،بروتين الهيستون الغير مركزى يسمى إتش 1, يرتبط بكل نيوكليوسوم. هيستون إتش 1 يغيير مسار ال دى إن إيه 1 عند خروجها من النيوكليوسوم،فيساعد لمزيد من دمج المركب.ثم تتكون هذه النوكليوسومات فوق بعضها،مكونة بذلك ليفة اقصر وأكثر سمكًا بقطر يبلغ 30 نانومتر معروفة ألياف نانومترية الثلاثون ترتيب نوكليوسومات إلى الألياف النانوية الثلاثون تم تفسيره على نطاق واسع بنموذج الملف اللولبي المقبول. ويقترح النموذج أن النوكليوسومات مرتبة فى حلزون ملفوف فى الاتجاه الايسر به ستة أو أكثر من النوكليوسومات لكل لفة. هذا يقصرطول الحمض النووي بمقدار 50ضعف إضافية.أي منطقة الكروماتين لا تنسخ او تتضاعف بفاعلية توجد في شكل الألياف النانومترية الثلاثين. ومن ناحية أخرى،مناطق الكروماتين 00:01:40.170 00:01:45.400 التي تم الوصول إليها بفاعلية تبقى فى شكل خرز على سلسلة. تلتف اكثر من ذلك ألياف االنانوميتر الثلاثين لتكوين حلقات طولها حوالى 300 نانومتر.00:01:52.480 00:01:58.710 ثم يتم ضغط هذه الألياف إلى حلزونات عرضها250 نانوميتر. في وقت لاحق،أثناء الطور الوسيط من دورة الخلية،تكوّن ألياف الكروماتين تركيب مدمج للغاية،تسمى الكروموسومات. نسبة الدمج الكلية للحمض النووي إلى الكروموسوم تقريبًا من 1 إلى 10000 بمجرد أن تنقسم الخلية،الكروموسوم يفك الحلزونات مرة أخرى.

5.9:

دمج الكروماتين

تحتوي كل خلية جسدية بشرية على 6 مليارات زوج قاعدي من الحمض النووي. يبلغ طول كل زوج قاعدي 0.34 نانومتر، مما يعني أن كل خلية ثنائية الصبغيات تحتوي على 2 متر من الحمض النووي. نواة يبلغ قطرها من 10 إلى 20 ميكرون فقط?

الكروماتين

بالاقتران مع بروتين ربط الحمض النووي المتخصص المسمى هستونات، يشكل الحلزون المزدوج للحمض النووي DNA شكلاً مضغوطاً: مركب بروتيني يسمى الكروماتين. يتم ضغط الكروماتين نفسه بشكل أكبر في هياكل ذات ترتيب أعلى. يتم تحقيق أعلى مستوى من الضغط خلال الطور الاستباقي لدورة الخلية، حيث يتكثف الكروماتين ليشكل كروماتيدات الكروموسوم.

النيوكليوسومات

النيوكليوسومات هي الوحدة الأساسية الوظيفية والمتكررة للكروماتين. يتكون النوكليوسوم من 8 بروتينات هيستون ملفوفة حول 147 زوجًا أساسيًا من الحمض النووي. تحت المجهر الإلكتروني ، يظهر الكروماتين كهيكل يشبه الخرز على سلسلة بسبب النيوكليوسومات &#39؛ الوجود على طوله. هذه العبوة تقصر طول الألياف بسبعة أضعاف.

نموذج الملف اللولبي

يتم لف النيوكليوسومات أيضاً في ألياف 30 نانومتر، وهذا ما يسمى بسبب قطرها الذي يبلغ حوالي 30 نانومتر. يتم تفسير هذا الضغط من خلال فرضية مقبولة على نطاق واسع – نموذج الملف اللولبي. يشير الملف اللولبي إلى هيكل سلك ملفوف على محور مركزي. يقترح هذا النموذج أن النيوكليوسومات مرتبة في شكل حلزوني أعسر مع ستة أو أكثر من النيوكليوسومات في كل منعطف. يلعب H1 أحد بروتينات الهيستون غير الأساسية دورًا أساسيًا في انضغاط النواة. في غيابها تتحول ألياف الكروماتين إلى كتل غير منتظمة من النيوكليوسومات.

يُعد التغليف بالكروماتين مجالًا نشطًا للبحث. سمحت البيانات الناشئة الجديدة للعلماء بمشاهدة الكروماتين والنيوكليوسومات ليس على أنها هياكل محددة بدقة، بل على أنها سلسلة متصلة من مختلف المطابقات القابلة للتحويل في جميع مراحل تعبئة الكروماتين.

Suggested Reading

Luger, Karolin, Mekonnen L. Dechassa, and David J. Tremethick. "New insights into nucleosome and chromatin structure: an ordered state or a disordered affair?." Nature reviews Molecular cell biology 13, no. 7 (2012): 436-447.
Molecular Cell Biology, Lodish, 8th edition, Pages 328-329
Annunziato, A. "DNA packaging: nucleosomes and chromatin." Nature Education 1, no. 1 (2008): 26.

Tags

Chromatin Packaging DNA Coiling Histone Proteins Nucleosome H1 Histone 30-nm Fibers Solenoid Model Left-handed Helical Conformation Actively Transcribed Or Replicated Regions Beads-on-a-string Form Loops Coiling