skanuj0036

wartościowych wewnątrz komórki, głównie magnezu i wapnia, fosforyłacją niektórych białek, a szczególnie histonu HI oraz tworzeniem wiązań dwusiarczkowych w łańcuchach polipeptydo-wych. Obecność wśród białek rusztowania metaloprotein wiążących jony wapnia i miedzi wydaje się potwierdzać przypuszczalną rolę kationów dwuwartościowych.

Rodzaje chromatyny

Ze względu na stan skupienia fibryl chromatynowych wyróżnia się dwa rodzaje chromatyny: chromatynęluźnąi zwartą(p. rys. 8.1). Szczególny rodzaj chromatyny stanowi heterochromatyna, tj. ten rodzaj genetycznie zdeterminowanej chromatyny, która nie ulega dekondensacji (z wyjątkiem okresu replikacji), nie przekształca się w chromatynę luźną. Fibryle chromatynowe w odcinkach heterochromatynowych wykazują taki sam stopień kondensacji, jak w chromosomach metafazowych. Liczba i lokalizacja odcinków heterochromatynowych w obrębie poszczególnych chromosomów są stałą cechą genomu. Genetyczna determinacja heterochromatyny polega na występowaniu w niej satelitarnego DNA, który nigdy nie ulega transkrypcji; jest to więc chroma-tyna nieaktywna genetycznie. W przeciwieństwie do heterochromatyny, euchromatyna stanowi tę frakcję chromatyny, która ulega całkowitej dekondensacji w wyniku przemiany chromosomów telofazowych w struktury chromatynowe jądra interfazowego. Euchromatyna zawiera DNA ulegający transkrypcji, jest więc chromatyną aktywną genetycznie.

Euchromatyna, w wyniku kondensacji, może ulegać przekształceniu w chromatynę zwartą, nieaktywną genetycznie wskutek niedostępności wzorca — DNA. Przykładem dezaktywacji chromatyny w wyniku jej kondensacji jest chromatyna chromosomu X u ssaków: jeden z tych chromosomów u osobników płci żeńskiej jest stale w formie skondensowanejftżw, GiałkoJłajra.), Proces kondensacji euchromatyny jest odwracalny, tj. chromatyna zwarta (nie będąca heterochro-matyną) może w wyniku dekondensacji przekształcić się z powrotem w aktywną genetycznie chromatynę luźną. Przekształcenie chromatyny zwartej w luźną poprzedza wzmożenie aktywności transkrypcji. Zachodzi ono np. w limfocytach stymulowanych in vitro do podziałów mitotycznych przez działanie fitohemaglutyniny (PHA) i jest procesem odwracalnym. Kondensacja chromatyny, prowadząca do wyłączenia kolejnych jej części z aktywności genetycznej zachodzi np. w czasie spermatogenezy oraz podczas dojrzewania erytrocytów mających jądra: zarówno dojrzałe plemniki, jak i erytrocyty płazów i ptaków zawierająjądra o silnie skondensowanej chromatynie, całkowicie nieaktywnej genetycznie, tj. nie ulegającej transkrypcji (p. ss. 140, 141); (p. tab. 10.1).

Heterochromatyna zawiera satelitarny DNA; jej ilość może dochodzić do kilkudziesięciu procent całkowitego DNA. Heterochromatyna zlokalizowana jest w charakterystycznych dla danego gatunku strefach chromosomów: na ich krańcach (hetegphromatyna-telomerowa), przy centromerze (heterochromatyna centromer&wa) oraz w różnych częściach ramion chromosomów (heterochromatyna interkalama). Heterochromatynę identyfikuje się i określa jej lokalizację w chromosomach metafazowych przy zastosowaniu odpowiednich metod (np. metoda barwienia prążków C). Rola heterochromatyny nie jest obecnie wyjaśniona, Wiadomo, że podczas, mejozy nu jej obszarze nie tworzą się chiazmy, co ogranicza liczbę wymian w procesie Crossing oyer (p. rozdz. 21). Z kolei modyfikacje rozmieszczenia odcinków heterochromatynowych, zachodzące w toku ewolucji kariotypu, a w szczególności pojawienie się dodatkowych segmentów heterochromatynowych, może wpływać na zmianę rozkładu chiazm. Wymienione fakty wskazują, że heterochro-matynie można przypisać funkcję kontrolną w przebiegu rekombinacji i segregacji genów podczas mejozy. W krańcach, czyli telomerach chromosomów znajdują się sekwencje nazwane telomerowymi o ogólnym wzorze ('T/Ai_₄ Gi_₈). Sekwencje te są konserwatywne i nieznacznie tylko różnią się u różnych przedstawicieli królestwa roślin i zwierząt. U roślin są one dłuższe o jednątyminęniż u człowieka (TTTAGGG). Sekwencje telomerowe są ułożone tandemowo; liczba powtórzeń n wynosi od 2 do 20 000. W miarę starzenia się komórek utrata zdolności do podziałów mitotycznych związana jest ze zmniejszeniem liczby powtórzeń sekwencji telomerowych, następującym w wyniku spadku aktywności enzymu telomerazy. Taka sytuacja ma miejsce w prawidłowym różnicowaniu komórek. Jeżeli telomeraza zachowuje aktywność, wówczas komórki zachowują zdolność do podziałów, inicjując powstawanie guzów nowotworowych.

Stan skupienia chromatyny jest związany z jej funkcją. Szczególnie dogodnymi obiektami . do badania tej zależności są chromosomy politeniczne w gruczołach ślinowych larw owadów dwuskrzydłych oraz chromosomy szczoteczkowe w oocytach płazów, gadów i ptaków.

Chromosomy politeniczne (ehromosomy.slbjzywe) powstają-w-wyniku wielokrotnie po sobie następujących cykli replikacyjn.ycli libryl chromatynowych, po których nie zachodzą podziałyjęomórkowe. W rezultacie tego procesu siostrzane fibryle leżą blisko siebie, tworząc kompleks złożony — w zależności od liczby cykli replikacyjnych — z 512,1 024, a nawet 4 096 siostrzanych fibryl. Średnica takiego kompleksu wynosi kilka mikrometrów (rys. 8.3), przy czym pasma fibryl chromatynowych, pochodzące z endomitotycznej replikacji obu chromosomów homologicznych ściśle do siebie przylegają w wyniku tzw. somatycznej koniugacji. Stan kondensacji fibryl chromatynowych jest taki, jak w jądrze interfazowym, dlatego chromosomy politeniczne są wielokrotnie dłuższe od skondensowanych chromosomów metafazowych tego samego gatunku. Suma długości chromosomów politenicznych w gruczołach ślinowych Drosophila wynosi około 2 000 (im, podczas gdy łączna długość chromosomów metafazowych—kilkadziesiąt mikrometrów. W chromosomach politenicznych w mikroskopie świetlnym widoczne są poprzeczne prążki: ciemne, w których fibryle chromatynowe są silnie skondensowane_oraz jasne,

\y których fibryle chromatynowe są tylko zęsphalizowane (rys. 8.3). W poszczególnych chromo-somacHkpohtehićmjtcHr^GDkreślonych stadiach rozwoju larwy, następuje lokalna całkowita dekondensacja fibryl chromatynowych, wskutek czego powstają na nich nabrzmienia— pufy Jjńerścienie Balbianiego). W tych właśnie, zdekondensowanych obszarach fibryl chromatynowych, zarÓTOo.-.w pierśdemach Balbianiego, jak i w jąsnychzpi^kach^-znajdujC'śię białka nichistonowe oraz nasiępuje synteza RNA,-czyli proces transkrypcji,. Po pewnym czasie synteza RNA ustaje, fibryle chromatynowe ulegają kondensacji, a pufy pojawiają się w innym obszarze chromosomu. Odcinki heterochromatynowe nie ulegają dekondensacji.

Cfaromosogiyązczoteczkage wystepuk-w^tadium profazy melozyk wdiplotenie (p. rozdz. 21). Każdy z koniugującycb chromosomów homologicznych zbudowanyjest wtedy-z dwu-cbr&matyd. W tych samych odcinkach każdej chromatydy fibiyla chromatynowa jest w stanie kondensacji (spiralnie zwinięta), bądź w stanie dekondensacji i wtedy tworzy boczne pętle (rys. 8.4), które stanowią pod względem strukturalnym miejsca analogiczne do pufów w chromosomach politenicznych, tzn. zawierają białka kwaśne i syntetyzują RNA. Podobnie jak w chromosomach politenicznych, poszczególne odcinki chromosomów szczoteczkowych ulegają kolejno dekondensacji i wtedy ich DNA stanowi wzorzec w procesie transkrypcji, dekondensacji i kondensacji, z czym wiąże się odpowiednio aktywacja i represja genomu.

Pętle boczne, będące wynikiem lokalnej dekondensacji chromatyny, odkryto również w komórkach somatycznych. DNA wypreparowany z tych obszarów pokryty był licznymi nićmi stanowiącymi RNA, pierwotny produkt transkrypcji, podobnie jak w obszarze genów kodujących rRNA (p. rys. 10.6).

111