Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Эукариотикалық хромосома құрылымы – митоз немесе мейоз кезінде көрінетін хромосомалық құрылымдарға дейін шикі ДНҚ молекулаларының қапталу деңгейлерін қамтиды. Хромосомалар генетикалық ақпаратты сақтайтын ұзын ДНҚ тізбектерін қамтиды. Прокариотикалық хромосомалармен салыстырғанда эукариотикалық хромосомалар әлдеқайда ірі және сызықтық болып келеді. Эукариотикалық хромосомалар жасуша ядросында сақталады, ал прокариотикалық жасушалардың хромосомалары ядрода сақталмайды. Эукариотикалық хромосомалар ДНҚ молекулаларын жасуша ядросына жинақтау үшін жоғары деңгейде қаптауды талап етеді, себебі ДНҚ көлемі зор. Бұл қаптау деңгейі гистондар деп аталатын ақуыздардың айналасына ДНҚ-ның оралуын қамтиды, нәтижесінде жинақы нуклеосомалар түзіледі.
Eukaryotic chromosome structure refers to the levels of packaging from raw DNA molecules to the chromosomal structures seen during metaphase in mitosis or meiosis. Chromosomes contain long strands of DNA containing genetic information. Compared to prokaryotic chromosomes, eukaryotic chromosomes are much larger in size and are linear chromosomes. Eukaryotic chromosomes are also stored in the cell nucleus, while chromosomes of prokaryotic cells are not stored in a nucleus. Eukaryotic chromosomes require a higher level of packaging to condense the DNA molecules into the cell nucleus because of the larger amount of DNA. This level of packaging includes the wrapping of DNA around proteins called histones in order to form condensed nucleosomes.
Тарих
Екі спираль 1953 жылы Джеймс Уотсон мен Фрэнсис Крик тарапынан ашылды. Басқа зерттеушілер ДНК құрамы туралы өте маңызды, бірақ байланыссыз жаңалықтар жасады. Соңында Уотсон мен Крик осы жаңалықтардың барлығын біріктіріп, ДНК моделін құрастырды. Кейін химия ғалымы Александр Тод ДНК молекуласының негізінде фосфат пен дезоксирибоза қант топтарының қайталанатынын анықтады. Биохимия ғалымы Эрвин Чаргафф аденин мен тимин әрқашан жұптасатынын, ал цитозин мен гуанин әрқашан жұптасатынын тапты. Морис Уилкинс пен Розалинд Франклин алған ДНК-ның жоғары сапалы рентгендік суреттері спиральді немесе бұрғы тәрізді пішінге ұқсас екенін көрсетті. Хромосомалар деп белгілі құрылымдарды алғаш таныған ғалымдар – Шлейден, Вирхов және Бюцли болды. Бұл термин Генрих Вильгельм Готфрид фон Вальдейер Харц тарапынан енгізілді, ал хроматин терминін Уолтер Флеминг енгізді. Ғалымдар өсімдік және жануар жасушаларында ядро деп аталатын орталық бөлімше бар екенін анықтады. Олар көп ұзамай хромосомалар ядроның ішінде орналасқанын және көптеген әртүрлі белгілерге қатысты әртүрлі ақпаратты қамтитынын түсінді.
The double helix was discovered in 1953 by James Watson and Francis Crick. Other researchers made very important, but unconnected findings about the composition of DNA. Ultimately it was Watson and Crick who put all of these findings together to come up with a model for DNA. Later, chemist Alexander Todd determined that the backbone of a DNA molecule contained repeating phosphate and deoxyribose sugar groups. The biochemist Erwin Chargaff found that adenine and thymine always paired while cytosine and guanine always paired. High resolution X ray images of DNA that were obtained by Maurice Wilkins and Rosalind Franklin suggested a helical, or corkscrew like shape. Some of the first scientists to recognize the structures now known as chromosomes were Schleiden, Virchow, and Bütschli. The term was coined by Heinrich Wilhelm Gottfried von Waldeyer Hartz, referring to the term chromatin, was introduced by Walther Flemming. Scientists also discovered plant and animal cells have a central compartment called the nucleus. They soon realized chromosomes were found inside the nucleus and contained different information for many different traits.
Құрылымы
Эукариоттарда, мысалы адамдарда, шамамен 3,2 миллиард нуклеотид 23 түрлі хромосомаға таралады (еркектерде X хромосомасы және Y хромосомасы болады, ал әйелдерде X хромосомасының жұбы бар). Әрбір хромосома – өте ұзын, сызықтық ДНК молекуласынан тұрады, ол ДНК-ның жіңішке талшығын бүгіп, ықшамдап, жинақы құрылымға айналдыратын ақуыздармен байланысқан. Көптеген адамдар хромосоманың құрылымы "Х" пішіндес деген ойда болады. Бірақ мұндай пішін тек жасуша бөлінетін кезде ғана пайда болады. Зерттеушілер енді хромосомалар белсенді күйде болғандағы құрылымын модельдеуге қол жеткізді. Бұл өте маңызды, өйткені ДНК-ның хромосома құрылымындағы бүктелуі ДНК-ның қолданылу жолымен байланысты. Ғалымдар бір жасушада хромосомалардың 3D құрылымын жасауға үлгерді. Бұл модельді құру үшін ғалымдар ДНК-ның әртүрлі бөліктерінің бір-біріне қаншалықты жақын екенін жүздеген рет өлшеді. Бұл зерттеуді Кембридж университетінің биохимия кафедрасының ғалымдары Бабрахам институты мен Вейцман институтының қызметкерлерімен бірлесіп жүргізді.
In eukaryotes, such as humans, roughly 3.2 billion nucleotides are spread out over 23 different chromosomes (males have both an X chromosome and a Y chromosome instead of a pair of X chromosomes as seen in females). Each chromosome consists enormously long linear DNA molecule associated with proteins that fold and pack the fine thread of DNA into a more compact structure. Commonly, many people think the structure of a chromosome is in an "X" shape. But this is only present when the cell divides. Researchers have now been able to model the structure of chromosomes when they are active. This is extremely important because the way that DNA folds up in chromosome structures is linked to the way DNA is used. Scientists have been able to develop the 3D structures of chromosomes in a single cell. The scientists used hundreds of measurements of where different parts of the DNA get close to one another to help create this model. This research was done by scientists at the Department of Biochemistry at Cambridge, working with others from the Babraham Institute and the Weizmann Institute.
Нуклеосомалар
Нуклеосома - ДНК конденсациясының негізгі бірлігі және ядролық гистондардың октамеріне (2 H2A және H2B димерлері, және H3/H4 тетрамері) байланған ДНК қос спиральінен тұрады. ДНК-ның шамамен 147 негіздік жұбы 1 октамердің айналасына оралады, ал ~20 негіздік жұп сызықты гистон (H1) қосылу арқылы бекітіледі, ал нуклеосомаларды әртүрлі ұзындықтағы "сызықты" ДНК (~0-100 bp) бөліп тұрады. ДНК бойымен нуклеосомалардың орналасуы "тізбекке тізілген моншақтар" сияқты көрінеді. Гистонның модификациясы ДНК-ға қолжетімділікті реттейді. Гистон ацетилтрансферазалары немесе HAT гистонның құйрығындағы қалдықтарды ацетилдеу арқылы ДНК-ға қолжетімділікті арттырады.
The nucleosome is the basic unit of DNA condensation and consists of a DNA double helix bound to an octamer of core histones (2 dimers of H2A and H2B, and an H3/H4 tetramer). About 147 base pairs of DNA coil around 1 octamer, and ~20 base pairs are sequestered by the addition of the linker histone (H1), and various length of "linker" DNA (~0 100 bp) separate the nucleosomes. The spacing of nucleosomes along DNA results in a “beads on a string” appearance. Histone modification controls the accessibility to DNA. Histone acetyltransferases or HATs acetylate residues on the histone tail leading to increased accessibility to DNA.
Қаптама
ДНҚ-ның қапталуы электростатикалық заряд таралуымен жеңілдетіледі: фосфат топтары ДНҚ-ға теріс заряд беруге себеп болады, ал гистондар оң зарядталған. Көптеген эукариотикалық жасушалар (кейбір ерекшеліктерден басқа) гистондарды және Архея патшалығын қамтиды. Атап айтқанда, H3 және H4 гистондарының құрылысы барлық эукариоттарда дерлік бірдей, бұл олардың құрылымы мен функциясының қатаң эволюциялық сақталуын көрсетеді. Дегенмен, қаптауға қатысқан ақуыздардан өзге, хромосомалар ДНҚ көшірмесіне, ДНҚ жөндеуіне және гендік экспрессияға қатысқан ақуыздармен де байланысты.
Packaging of DNA is facilitated by the electrostatic charge distribution: phosphate groups cause DNA to have a negative charge, whilst the histones are positively charged. Most eukaryotic cells contain histones (with a few exceptions) as well as the kingdom Archaea. Specifically histones H3 and H4 are nearly identical in structure among all eukaryotes, suggesting strict evolutionary conservation of both structure and function. But in addition to proteins involved with packaging, chromosomes are associated with proteins involved with DNA replication, DNA repair, and gene expression.