- jsou umístěny vždy v jádře eukaryotních buněk
- morfologie se liší (interfáze x mitóza)
- chemické složení zůstává stále stejné: obsahují DNA, bílkoviny bazického charakteru, bílkoviny kyselého charakteru + při transkripci se přechodně RNA (m,t,r)
Deoxyribonukleová kyselina
- v každém chromozomu je jediná lineární molekula DNA (délka 1,7-8,5 cm, řádově 108 párů bazí)
- chromatin = dobře barvitelný komplex DNA s bílkovinami v jádře
- obs. 3 typy specializovaných sekvencí:
1. replikační počátek - k zahájení replikace chromozomální DNA, u velkých chromozomů ve stovkách kopií
2. centromera - vytváří se zde kinetochor, kterým se chromozom připojuje k dělícímu vřeténku při mitóze
3. dvě telomery - na koncích chr., kompenzují ztrátu koncových nukleotidů při replikaci
Histony
- bazické bíll.(obs. bazické AK: lyzin a arginin)→kladný náboj umožní pevnou vazbu na DNA
- pět skupin: H1, H2A, H2B, H3 a H4 (chrr. obsahují vždy všech 5 typů, výjimka: některé houby a vysoce diferenciované buňky obratlovců)
- jejich struktura se v průběhu evoluce měnila velmi málo (sekvence Akk téhož typu Histonů jsou podobné u různých orgg.
Kyselé bílkoviny
- nehistonové bílkoviny
- funkce: patrně - udržovat různé stupně prostorového uspořádání chromozomu a podílet se na jeho konformačních změnách v souvislosti s regulací transkripce
Struktura chromozomů:
- velká délka řetězce → složitá několikastupňová substruktura
- základní jednotkou - nukleozómy(diskovitá tělíska o d=11nm)- tvořeny oktamerním komplexem histonů (8 histony – H2A,B,H3,H4), kolem kterého je ovinuta část DNA (o délce 146 párů bazí), DNA přechází po 60 párech bazí (spojovací DNA) na další nukleozomy
- na celý nukleozom připadá 200 p.b.DNA
→ kondenzace řetízků nukleozomů do 30 nm chromatinových vláken
= řetízek tvořený skupinami nukleozomů, které jsou odděleny nehistonovými proteiny navázanými na DNA
- díky H1 (váže se na histonové jádro 1 nukleozomu a na začátek spojovací DNA 2. nukleozomu)
→ tyto vlákna v prostoru vytv. smyčky chromatinu – díky nehiston. bíll., (smyčky lze pzorovat na štětičkových a polytenních chrr, zde smyčky= pufy)
→ konečná struktura interfázových chromozomů
→ mitotické chromozomy (v anafázi se zkracují a kondenzují=nahloučení smyček navzájem)
Metafázové chrr. podle polohy centromery:
1. metacentrické – centromera uprostřed
2. submetacentrické – c. dále od konce chr.
3. akrocentrické – c. blíže ke konci chr.
4. telocentrické – jen 1 raménko, nejsou u č-a
- chromatidy (výjimkou jsou tzv. polyténní chromozómy) jsou propojeny centromerou v oblasti tzv. primární konstrikce (rozděluje chromatidy na p a q- raménka)
- u některých druhů chromozómů ještě tzv. sekundární konstrikce, která odděluje satelit
- koncové oblasti ramen chromatid se nazývají telomery
- telomery, centromera a oblasti konstrikce mají strukturní funkci a neobsahují GI
- sada chromozomu = součet jaderných chromozomů v haploidní buňce
Interfázové chrr.
- k dekondenzaci chromatinu nedochází po mitóze všude stejně
- rozvolněnější struktura – oblasti jsou transkribovány
- kondenzovanější obll. – transkripce neprobíhá
- heterochromatin=nejkondenzovanější forma chromatinu
- asi 10% interf. chrr.
- v okolí centromer + na koncích chrr.
- transkripčně inaktivní
- euchromatin – zbytek, různý stupeň kondenzace
- 10% chromatinu–tzv. aktivní chromatin(nejsnáze kondenzovaná forma)
Lokalizace strukturních genů v chromozomech
- seřazeny lineárně - na určitém místě = genový lokus
- vzájemné uspořádání lokusů je konstantní a druhově specifické
- některé geny mohou být řazeny různě = transpozony = pohyblivé elementy (mutace)
- Možnost přemístit (transponovat) nukleotidové sekvence z 1 místa genomu na 2.. Tyto nukleot. sekvence=pohyblivé elementy, transpozony, inzerční sekvence, skákající geny
- Vložení transpozonu do genového lokusu→mutace – zpravidla nestabilní→navrací se standartní fenotyp.
- Typ transpozonů- retrotranspozony – 10% lid. genomu, transponová sekvence se v donorovém místě přepíše do RNA, kt. se reverzní transkriptázou přepíše do DNA, kt. se vloží do cílového místa = Retropozice
- několik kategorií, jedna z nich ALU sekvence
- zjišťování lokusů = mapování a vytv. chromozomových map
- vazebná skupina = všechny geny lokalizované na jednom chromozomu (předávají se při mitóze jako celek do dceřinných bb.)
- operonový systém (prokaryot) - regulace transkripce - strukturní geny řazeny za sebou -
transkribovány současně - jejich bílkoviny mají vždy jednu buněčnou funkci
- tandemová replikace (multireplikace) = geny v chr. se vícekrát za sebou opakují, např. geny kódující histony, rRNA, tRNA
f-ce: kódují větší množství genového produktu (protein, RNA)+
možnost doplnění GI během evoluce
- genové komplexy = skupiny na sebe navazujících genů, které kódují příbuzné proteiny(s podobno f-cí)
Jadérko v interfázi
- obsahuje tandemově replikované geny pro rRNA - syntéza rRNA - posttranskripční modifikace
+ proteiny z cytoplazmy - tvorba podjednotek ribozomů
- struktura - fibrilární a globulární komponenty → tvoří jadérkový skelet
- na začátku mitózy jadérko mizí - opět se vytváří v telofázi
- tvorbu jadérek organizuje nukleolární organizátor (na chrr. 13,14,15,21,22)
- počet jadérek závisí na proteosyntetické aktivitě buňky
klasifikace:
• 1960 – denverský systém(chrr. rozděleny podle velikosti a postavení centromer do 7 skupin: A-G, gonosomy se řadí zvlášť, viz str. 400 Nečas)
Skupina A - 3 páry velkých medio- nebo metacentrických chromozomů
Skupina B - 2 páry velkých submetacentrických chromozomů
Skupina C - 7 párů středně velkých submetacentrických až metacentrických chromozomů. Tvarem a velikostí se X chromozom podobá chromozomu č. 6
Skupina D - 3 páry středně velkých akrocentrických chromozomů
Skupina E - 3 páry malých chromozomů, přitom chromozom 16 je metacentrický, chromozomy 17 a 18 submetacentrické
Skupina F - 2 páry malých meta- až mediocentrických chromozomů
Skupina G - 2 páry velmi malých akrocentrických chromozomů, kterým se podobá i chromozom Y.
• 1971 – Paříž ?
• 1995 – Nová mezinárodní cytogenetická nomenklatura (ISCN 1995) modifikuje pravidla pro zápis chromozomálních nálezů a zavádí mezinárodně závazný popis výsledků molekulárně cytogenetických vyšetření
• standartizované zápisy: 46,XY 46,XX 45,X 6q 1.2=chr.č., raménko, oblast, proužek
• centromerický index: krátké raménko/celková délka x 100
• relativní délka=% z celkové délky všech chrr. 1 sady
• nejmenší chr. 21
identifikace:
• proužkování – přesné rozlišení některých tvarově podobných metafáz. chrr., příčné proužky různé šířky specifické pro jednotlivé chrr., metafaz. Chrr.
- Q-pruhování – nejstarší, 1970 Casperson, použití fluores. barviv – quinacrine, preparáty jsou nestálé (fluorescence slábne), lze barvit Y i v interfázi
- G-pruhování – nejpoužívanější, denaturace a renaturace DNA teplem, solnými roztoky nebo trypsinem, barvení Giemsou, stálé, svítícíQ=G tmavým pruhům
- R-pruhování – denaturace v horkých alkáliích, barvení Giemsou, rozložení opačné k G (reverzní), znázornění úseků DNA obsahující strukturní geny a s vyšším obsahem bazí GC
- C-pruhování – lokalizace konstitutivního heterochromatinu, technika viz G+intenzivnější denaturace, barví se jen heterochromatin v obl. centromer a sekundární konstrikce(1,9,16, dlouhá raménka Y), paternitní spory (dědičně odchylky v délce C pruhů)
- G a C – pruhování – barví AT bohaté úseky DNA, kt. nemají f-ci strukturních genů
- N-pruhování – AgNO3, satelity akrocentrických chrr.
- ╚ varianta Ag-Nor – impregnace Ag, sekundární konstrikce na akrocent. chrr., nukleární organizátor, geny pro rRNA, satelity 13, 14, 15, 21, 22
- HRT metoda(high resolution technique) – využívá profázové chrr. (zástava růstu v S fázi methotrexátem, pak se zpracuje v pozdní profázi či prometafázi), jsou méně kondenzované→větší počet pruhů→větší rozlišovací schopnost
- Pruhy nepředstavují genové lokusy či jejich komplexy
• Autoradiografie - 1962, do kultivačního média se přídává v pozdní S fázi značený tymidin (triciem 3H) →3H-tymidin, který vychytávají bb., kt. právě syntetizují DNA
- u žen inaktivní chr. X (v interfázi Barrovo tělísko)
- jako konveční metoda, místo barvení se překryjí fotografickou emulzí a ponechají ve tmě
- zisk autoradiogramů – zrnka Ag tam, kde je 3H-tymidin v DNA
- nevýhoda – pracná, čas. náročná, rozdíly i u homol. chrr. → nepoužívá se
- identifikace pozdně se replikující X chr. u žen
• Molekulární cytogenetika (ISH, FISH, CGH, SKY)
Polymorfismus lidských chrr. – v karyotypech lze zjistit odchylky, kt. se neprojeví ve fenotypu, ale jsou přenášeny na další generace
- odchylky: šířka C-pruhů pericentrického chromatinu chr.1, 9, 16, menší rozsah u 3 a 4, terminální heterochromatidový úsek q-ramének Y, dále p-raménka 5 akrocentr. chrr. skupin D a G, pericentrická inverze centromerického chromatinu chrr. 9, 10 a 2., inverze pericentrického heterochromatinu na chr. 21→nondisjunkce→trisomie 21
- dědičné, paternitní spory o vyloučení otcovství
Polytenní (mnohovláknové) chrr. – vz. endomitózou (mnohonásobná replikace chromonemat bez následného rozchodu dceřiných chrr.)
- jsou tvořeny svazkem až tisíc despiralizovaných nukleohistonových vláken (chromonemat) uložených lineárně vedle sebe
- některé úseky genomu jsou opakovaně aktivovány v G1 fázi→ vz. více kopií některých segmentů DNA, po obarvení se vytv. světlejší a tmavší(vícekrát zreplikovány, více chromonemat) příčné pruhy na chr.
- přispěly k cytogenetickému mapování chrr. (lokalizace zduřenin se mění v průběhu ontogen. vývoje, specifické pro druh tkáně)
- identifikace chromozomových přestaveb (translokace, inverze, delece, duplikace)
- u larev 2-křídl. hmyzu (drosophila)
Štětkovité chromozomy – lamp-brush chrr., u oocytů některých živočichů
- meiot. profáze I (diplotene) – přikládání homolog.chrr., některé části se despiralizují (dekondenzují) a hodně vyklenou (párovité postranní smyčky – tvorba některých RNA: mRNA, 5S rRNA, tRNA→růst oocytár. cytoplazmy)
- amplifikace části DNA (pachytene I), tvorba přídatných jadérek (diplotene)
- konec profáze – smyčky i jadérka vymizí
Aby bylo jasno:
Genom=soubor všech struktur(genoforů) nesoucí genovou DNA
- prokaryot (pouze 1 chr. + plazmidy)
- eukaryot (jaderný genom - jaderné chrr. + mimojaderné chrr. v mitochodriích)
- genom virový (b. je hostitelem viru)
- plazmon=soubor nejaderných genoforů
Žádné komentáře:
Okomentovat