Кіріспе
Политенді хромосомалар – мыңдаған ДНК жіпшелері бар ірі хромосомалар. Олар кейбір тіндерде, мысалы, жәндіктердің сілекей бездерінде жоғары деңгейдегі қызмет атқарады. Жәндіктерде олар көбінесе жасушалар бөлінбейтін кезде сілекей бездерінде табылады. Олар жасуша бөлінбестен ДНК бірнеше рет көбейгенде алып хромосомаға айналады. Осылайша, политенді хромосомалар көптеген бауырлас хроматидтерді тудыратын, бірнеше репликация кезеңдерінің нәтижесінде пайда болады, олар бір-бірімен біріккен күйде қалады. Политенді хромосомалар интерфаза кезеңінде ерекше қалың және жұқа жолақтық үлгілерге ие. Бұл үлгілер бастапқыда хромосомалардың картасын жасауға, хромосомалық мутацияларды анықтауға және таксономиялық идентификацияға көмектесу үшін қолданылған. Қазір олар гендердің транскрипциядағы функциясын зерттеу үшін пайдаланылады.
Polytene chromosomes are large chromosomes which have thousands of DNA strands. They provide a high level of function in certain tissues such as salivary glands of insects. In insects, they are commonly found in the salivary glands when the cells are not dividing. They are produced when repeated rounds of DNA replication without cell division forms a giant chromosome. Thus polytene chromosomes form when multiple rounds of replication produce many sister chromatids which stay fused together. Polytene chromosomes, at interphase, are seen to have distinct thick and thin banding patterns. These patterns were originally used to help map chromosomes, identify small chromosome mutations, and in taxonomic identification. They are now used to study the function of genes in transcription.
Функция
Ұяшық ядроларының көлемін ұлғайтумен және жасушалардың кеңеюіне себеп болумен қатар, политенді жасушалар метаболизмі бойынша да артықшылыққа ие болуы мүмкін, себебі гендердің көптеген көшірмелері ген экспрессиясының жоғары деңгейін қамтамасыз етеді. Мысалы, Drosophila melanogaster-де личинканың сілекей бездерінің хромосомалары көлемді жабысқақ мукопротеин ("қосылма") мөлшерін өндіру үшін көп рет эндоредупликациядан өтеді, бұл қуыршақтану алдында қажетті болады. Сонымен қатар, осы шыбық ішінде Х хромосомасының центромеріне жақын орналасқан әртүрлі политенді жолақтардың тандемдік дубликациясы бүйрек пішіндес көздердің Бар фенотипін тудырады. Интербайндар белсенді хроматин ақуыздарымен, нуклеосоманы қайта құрумен және ДНК репликациясының басталуын анықтайтын кешендермен өзара әрекеттеседі. Олардың негізгі функциялары: РНК полимераза II үшін байланыс орындары ретінде қызмет ету, репликацияны іске қосу және ДНК-ның қысқа фрагменттерінің нуклеосомалық қайта құрылуын бастау.
Құрылымы
Бөжәктерде политен хромосомалары көбінесе сілекей бездерінде кездеседі; оларды «сілекей безінің хромосомалары» деп те атайды. Хромосоманың үлкен өлшемі хромонемата деп аталатын көптеген бойлық жіптердің болуына байланысты; сондықтан политен (көп жіптелген) деп аталады. Олардың ұзындығы шамамен 0,5 мм, диаметрі 20 мкм. Хромосомалық жіптер цитоплазмалық бөлінудің болмауында хромосоманың қайталап бөлінуінен кейін қалыптасады. Бұл бөліну түрі эндомитоз деп аталады. Политен хромосомасы екі түрлі жолақтардан тұрады: қара жолақтар және аралық жолақтар. Қара жолақтар қою түсті, ал аралық жолақтар ядролық бояулармен ақшыл боялады. Қара жолақтарда ДНК көбірек, ал РНК азырақ болады. Аралық жолақтарда РНК көбірек, ДНК азырақ болады. Аралық жолақтағы ДНК мөлшері 0,8 – 25% аралығында. Хромонематалардың бүршіктері көптеген иілген жіптерді жанынан шығарады. Бұл иілген жіптер сақина тәрізді болғандықтан, оларды ашқан зерттеушінің құрметіне Балбиани сақиналары деп атайды. Олар ДНК, РНК және бірнеше белоктардан тұрады. Олар транскрипция орыны болғандықтан, РНК полимераза және рибонуклеопротеиндер сияқты транскрипция механизмдері бар. Алғашқы жануарларда транскрипция болмайды, себебі бүршік тек ДНК-дан тұрады. Балбиани ядроның ішіндегі түйіскен жіптер арасындағы хромосомалық бүршіктерді сипаттап, оны «тұрақты спирема» деп атады. 1890 жылы ол Loxophyllum meleagris түкті протозоясында ұқсас спиремаларды байқады. Дрозофила меланогастердегі осындай спиреманың бар екендігі туралы 1930 жылы болгар генетигі Донтчо Костоф хабарлады. Костоф өзі байқаған дискілердің (жолақтардың) «мұрагерлік белгілері ұрпақтан ұрпаққа берілетін нақты пакеттер» екенін болжады. Бұл құрылымдардың мұрагерлік сипаты 1930 жылдардың басында неміс биологтары Эмиль Хайц және Ханс Бауэр Дрозофила меланогастерде зерткенге дейін расталмады. 1930 жылы Хайц Дрозофиланың (D. melanogaster, D. simulans, D. hydei және D. virilis) әртүрлі түрлерін зерттеді және олардың кейбір жасушаларындағы интерфазалық хроматиндерінің барлығы ісініп, бұзылған екенін анықтады. 1932 жылы ол Карл Генрих Бауэрмен бірлесіп, ерекше жолақтары бар түйіскен хромосомалар сілекей бездері, орта ішек, Малпигий түтікшелері және Bibio hurtulunus және Drosophila funebris шыбықтарының миындағы жасушаларға тән екенін анықтады. Екі мақала 1933 жылдың басында жарияланды. Бұл мақалалардан хабарсыз болған американдық генетик Теофилус Шикель Пейнтер 1933 жылдың желтоқсанында D. melanogaster-де алып хромосоманың бар екендігін хабарлады (келесі жылы бірнеше мақалалар жарияланды). Осыны білген Хайц, Пейнтерді олардың алғашқы жарияланымдарын әдейі назардан тыс қалдырғаны үшін айыптап, ашылудың басымдығын талап етті. 1935 жылы Герман Мюллер мен А. А. Прокофьева жеке жолақтың немесе жолақтың бір бөлігінің Дрозофиладағы генге сәйкес келетінін анықтады. Сол жылы П. К. Коллер «политен» атауын алып хромосоманы сипаттау үшін енгізді:
Пайда болуы
Политен хромосомалары диптерлік жәндіктердің секреторлық тіндерінде, мысалы, Sciara-ның Малпиги түтікшелерінде, сондай-ақ протосталарда, өсімдіктерде, сүтқоректілерде немесе басқа жәндіктердің жасушаларында кездеседі. Қазірге дейін сипатталған ең үлкен политен хромосомалары хирономидтер тұқымдасының дернәсіл сілекей безі жасушаларында табылды. Өсімдіктерде олар тек бірнеше түрде ғана кездеседі және Phaseolus coccineus және P. vulgaris (Nagl, 1981) сияқты жұмыртқалық және дамымаған тұқымдық тіндерімен, Vigna unguiculata және кейбір Phaseolus түрлерінің антеральды тапетімен шектеледі. Политен хромосомалары хирономид дернәсілдерінің түрлерін анықтау үшін де қолданылады, олардың анықталуы өте қиын. Әрбір морфологиялық ерекше дернәсіл тобы морфологиялық тұрғыдан бірдей (туыс) түрлерден тұрады, оларды тек ересек еркектерді өсіру арқылы немесе дернәсілдердің политен хромосомаларын цитогенетикалық талдау арқылы ғана анықтауға болады. Кариотиптер нақты түрдің болуын растау және кең ауқымды генетикалық вариацияға ие түрлердегі генетикалық әртүрлілікті зерттеу үшін қолданылады.