3)Уровни структурной организации хроматина

Первый уровень компактизации – в образовании нуклеосомной нити ведущая роль у белков H2A, H2B, H3, H4. Они образуют белковые тела (коры), состоящие из 8 молекул (по 2 молекулы каждого вида). Молекула ДНК комплексуется с белковыми корами, спирально накручиваясь на них (146 п.н.)

Линкерная (связующая) ДНК – свободная от контакта с корами (15-100 п.н.)

Отрезок ДНК примерно 200 п.н. вместе с белковым кором образует нуклеосому. Нуклеосомный уровень повышает плотность упаковки ДНК в 7-10 раз.

Образование хроматиновой фибриллы происходит с участием гистона H1, который, связываясь с линкерной ДНК, скручивает нуклеосомную нить в спираль по типу соленоида с шагом 6-8 нуклеосом. Эта структура хромосом обеспечивает устойчивость и недоступность основной массы ДНК для химических мутагенов. Нуклеомерная укладка хроматина способствует укорочению нити ДНК примерно в 6 раз, а оба уровня приводят к компактизации ДНК в среднем в 50 раз

Уровень петельных доменов – происходит укладка фибриллы в петли, активная роль у негистоновых белков. Петля содержит от одного до нескольких генов (длина участка ДНК в петле 20 тыс. п.н. – 80 тыс. п.н.) Укорочение фибриллы на этом уровне происходит в среднем 25 раз, а на всех 3 уровнях в 1000-1500 раз

Инактивация генов: компактизация петельного домена в суперсоленоид, активация: декомпактизация.

Метафазные хроматиды – изменения происходят на этапе вступления в митоз

Метафазные хромосомы – такая структура обеспечивает оптимальную транспортировку ген.материала в дочерние клетки в анафазе митоза. В этом состоянии ДНК выключена из биоинформационно- генетических процессов.

4)Особенности организации интерфазных хромосом – 6 уровней компактизации, формируется интерфазная хромосома

Интерфазные хромосомы в отличие от метафазных хромосом представляют собой более расправленные и диффузные клеточные структуры.

Они содержат одну хроматиду, в составе которой имеется одна двуспиральная молекула ДНК.

Хромосома как функционирующая клеточная органелла должна содержать минимум три типа последовательностей ДНК, формирующих её структурные компоненты:

• Центромеру (участок хромосомы, связывающий сестринские хроматиды)

• Теломеры (Концевые участки хромосом. Они состоят из одной и той же последовательности азотистых оснований (у человека — TTAGGG), которая повторяется около 3 тысяч раз. Основная функция теломер — защита концевых участков хромосом от слипания и разрушения. Они позволяют хромосоме «выживать» во время деления клетки.)

• участок начала репликации ДНК.

5)Морфология метафазных хромосом

Морфологические элементы:

• 2 хроматиды

• Центромера

• Теломеры

• Вторичная перетяжка

• Спутник (сателлит)

• Ломкие (фрагильные) участки

Метафазная хромосома состоит из двух сестринских хроматид, являющихся результатом репликации ДНК в фазе S и, таким образом, генетически идентичных. Хроматиды одной хромосомы соединены в области центромеры и остаются в таком состоянии до анафазы.

• Центромера - специфический участок хромосомы из ДНК (сателлитная – высокоповторяющиеся последовательности) и специальные центромерные белки. Центромера делит хромосому на два плеча: р (проксимальное) и q (дистальное). Разделяются по положению

Функции:

- созревание кинетохоров для прикрепления хромосом к нитям веретена деления;

- продольное расщепление и разделение сестринских хроматид с образованием из одной двухроматидной хромосомы двух однохроматидных хромосом;

- точное и равное распределение генетического материала во время митоза, точная передача генетической информации от клетки к клетке.

• Теломеры – специфические последовательности ДНК на концах хромосом в комплексе со специальными белками. В состав теломерной ДНК входят: (а) тандемно и многократно повторяющиеся короткие последовательности (TTAGGG), одинаковые у всех хромосом, (b) специфические для каждой хромосомы последовательности ДНК.

Функции:

- защищают концы хромосом от действия нуклеаз;

- предотвращают слипание концов хромосом;

- обеспечивают репликацию всей ДНК;

- предотвращают укорачивание хромосом благодаря активности теломеразы;

- контролируют процессы старения клеток и многоклеточного организма;

- регулируют фиксацию хроматина к ядерной мембране в интерфазе, обеспечивая тем самым нормальную архитектуру интерфазных хромосом;

- обеспечивают правильную конъюгацию гомологичных хромосом в мейозе.

• Вторичные перетяжки – деспирализованные и слабо окрашенные участки повторяющейся ДНК. В норме могут быть как на проксимальных, так и на дистальных плечах акроцентрических хромосом. Содержит ядрышковый организатор (рибосомные гены ДНК, из которых синтезируется рРНК)

• Сателлиты (сателлитная ДНК) - это терминальные участки коротких плеч акроцентрических хромосом 13, 14, 15, 21, 22, отделенные вторичной перетяжкой и состоящие из конститутивного гетерохроматина; число и размеры сателлитов варьируют

• Ломкие (фрагильные) участки представляют собой деконденсированные сегменты хромосом, отличающиеся повышенной чувствительностью к действию мутагенных факторов, под влиянием которых в них легко происходят разрывы и, в результате этого, хромосомные перестройки. Фрагильные участки:

- являются маркерами нормального индивидуального полиморфизма;

- ассоциированы с некоторыми моногенными синдромами (например,семейная умственная отсталость);

- могут участвовать в опухолевой прогрессии (путем инактивации генов супрессоров).