क्रोमैटिन: प्रकार, विशेषताएँ, संरचना, कार्य - जीवविज्ञान - 2025

क्रोमेटिन जटिल केवल यूकेरियोटिक जीव में डीएनए और प्रोटीन से बना है। अनुपात के संदर्भ में, इसमें लगभग दोगुना प्रोटीन होता है क्योंकि यह आनुवंशिक सामग्री करता है। इस परिसर में सबसे महत्वपूर्ण प्रोटीन हिस्टोन हैं - छोटे, सकारात्मक रूप से चार्ज किए गए प्रोटीन जो इलेक्ट्रोस्टैटिक इंटरैक्शन के माध्यम से डीएनए से जुड़ते हैं। इसके अतिरिक्त, क्रोमैटिन में हिस्टोन के अलावा एक हजार से अधिक प्रोटीन होते हैं।

क्रोमैटिन की मूलभूत इकाई न्यूक्लियोसोम है, जिसमें हिस्टोन और डीएनए का मिलन होता है। यह व्यवस्था एक हार पर मोतियों की याद दिलाती है। डीएनए संगठन के सभी उच्च स्तरों से गुजरने के बाद, हम गुणसूत्रों में पहुंचेंगे।

स्रोत: Chromatin_nucleofilaments.png: क्रिस वुडकॉकडेरिवेटिव काम: गाउटगार्ड

क्रोमैटिन संरचना जीन अभिव्यक्ति के नियंत्रण से निकटता से संबंधित है। दो मुख्य प्रकार हैं: यूक्रोमैटिन और हेटरोक्रोमैटिन।

यूक्रोमैटिन को संघनन की कम डिग्री होने की विशेषता है, जो प्रतिलेखन के उच्च स्तर में अनुवाद करता है। इसके विपरीत, उच्च स्तर के संघनन के कारण हेटेरोक्रोमैटिन ट्रांसक्रिप्शनल रूप से निष्क्रिय है।

संरचनात्मक रूप से दोनों प्रकार के क्रोमैटिन के विशिष्ट हिस्टोन के कुछ विशिष्ट स्वदेशी निशान हैं। जबकि यूक्रोमैटिन एसिटिलेशन के साथ जुड़ा हुआ है, हेटेरोक्रोमैटिन रासायनिक समूहों में कमी के साथ जुड़ा हुआ है।

संरचनात्मक कार्यों के साथ हेट्रोक्रोमैटिन के कुछ क्षेत्र हैं, जैसे टेलोमेरेस और सेंट्रोमेरेस।

एेतिहाँसिक विचाराे से

आनुवंशिक सामग्री और इसके संरचनात्मक संगठन का अध्ययन 1831 में शुरू हुआ जब शोधकर्ता रॉबर्ट ब्राउन ने नाभिक का वर्णन किया। इस खोज के तात्कालिक प्रश्नों में से एक इस संरचना की जैविक और रासायनिक प्रकृति के बारे में पूछताछ करना था।

ये प्रश्न 1870 से 1900 के बीच फ्रेडरिक मीशर के प्रयोगों से स्पष्ट होने लगे, जिन्होंने न्यूक्लियर शब्द की शुरुआत की थी। हालांकि, वाल्थर फ्लेमिंग ने इस शब्द को संशोधित किया है और परमाणु पदार्थ का उल्लेख करने के लिए क्रोमैटिन का उपयोग करता है।

समय बीतने के साथ, किसी को आनुवंशिक सामग्री और उसके गुणों का गहरा ज्ञान होना शुरू हो जाता है। यह 1908 तक नहीं था जब इतालवी शोधकर्ता पास्केल बेकारिनी ने देखा कि क्रोमैटिन सजातीय नहीं था और नाभिक के अंदर छोटे निकायों की कल्पना करने में कामयाब रहा।

क्रोमेटिन के प्रकार - यूक्रोमैटिन और हेटरोक्रोमैटिन - शुरू में 1928 में एमिल हेइट्ज द्वारा प्रस्तावित किए गए थे। इस वर्गीकरण को स्थापित करने के लिए, हेइट्ज ने दाग के उपयोग पर भरोसा किया।

1974 में जीवविज्ञानी रोजर कोर्नबर्ग ने न्यूक्लियोसोम के रूप में ज्ञात संरचनाओं में आनुवंशिक सामग्री के संगठन के लिए एक मॉडल का प्रस्ताव रखा, मार्कस नोल के प्रयोगों द्वारा एक परिकल्पना की पुष्टि की गई।

क्रोमैटिन क्या है?

क्रोमेटिन घटक: डीएनए और प्रोटीन

क्रोमेटिन एक न्यूक्लियोप्रोटीन है जो आनुवंशिक सामग्री के संघात से बनता है - डीएनए - प्रोटीन के एक विषम सेट के साथ। यह एसोसिएशन अत्यधिक गतिशील है और एक जटिल त्रि-आयामी विरूपण का अधिग्रहण करता है जो इसे अपने नियामक और संरचनात्मक कार्यों को पूरा करने की अनुमति देता है।

क्रोमेटिन में सबसे महत्वपूर्ण प्रोटीन में से एक हिस्टोन्स हैं, जो लगभग उसी अनुपात में डीएनए में पाए जाते हैं।

हिस्टोन बुनियादी प्रोटीन होते हैं, जो जैविक प्राणियों के विकासवादी इतिहास में उल्लेखनीय रूप से संरक्षित हैं - अर्थात्, हमारे हिस्टोन अन्य स्तनधारियों की तुलना में बहुत भिन्न नहीं होते हैं, यहां तक ​​कि एक और जानवर भी दूर phylogenetically।

हिस्टोन का प्रभार सकारात्मक है, इसलिए वे इलेक्ट्रोस्टैटिक बलों के माध्यम से डीएनए में मौजूद फॉस्फेट रीढ़ के नकारात्मक चार्ज के साथ बातचीत कर सकते हैं। हिस्टोन पांच प्रकार के होते हैं, जैसे: एच 1, एच 2 ए, एच 2 बी, एच 3 और एच 4।

हिस्टोन की तुलना में एक अलग प्रकृति के प्रोटीन भी हैं जो डीएनए के संघनन में भाग लेते हैं।

डीएनए संघनन: न्यूक्लियोसोम

क्रोमैटिन की मूल इकाई न्यूक्लियोसोम हैं - दोहरावदार संरचनाएँ जो डीएनए और हिस्टोन्स से बनी होती हैं, एक अनुवांशिक सामग्री में पाया जाता है।

डीएनए डबल हेलिक्स एक हिस्टोन ऑक्टामर के रूप में जाना जाने वाले आठ हिस्टोन्स के एक परिसर में घाव है। अणु में लगभग दो मोड़ आते हैं, इसके बाद एक छोटा क्षेत्र (20 और 60 बेस जोड़े के बीच) होता है जो न्यूक्लियोसोम को एक दूसरे से अलग करता है।

इस संगठन को समझने के लिए, हमें यह ध्यान रखना चाहिए कि डीएनए अणु बहुत लंबा (लगभग 2 मीटर) है और इसे नाभिक में स्थापित करने के लिए एक व्यवस्थित तरीके से घाव होना चाहिए (जिसका व्यास 3 से 10 माइक्रोन है)। इसके अलावा, यह प्रतिकृति और प्रतिलेखन के लिए उपलब्ध कराया जाना चाहिए।

यह उद्देश्य डीएनए संघनन के विभिन्न स्तरों के साथ हासिल किया जाता है, जो पहले उल्लिखित न्यूक्लियोसोम हैं। ये मोतियों को मोतियों के हार से मिलते जुलते हैं। डीएनए के लगभग 150 आधार जोड़े घर पर "घाव" हैं।

बैक्टीरिया में कोई सच्ची कहानियाँ नहीं हैं। इसके विपरीत, प्रोटीन की एक श्रृंखला होती है जो हिस्टोन की याद दिलाती है और इन्हें बैक्टीरिया डीएनए की पैकेजिंग में योगदान के लिए माना जाता है।

शीर्ष संगठन

क्रोमैटिन का संगठन नाभिक स्तर पर प्रतिबंधित नहीं है। प्रोटीन और डीएनए के इस जुड़ाव को लगभग 30 एनएम की एक मोटी संरचना में एक साथ रखा जाता है - इस मोटाई के कारण इसे "30 एनएम फाइबर" स्तर कहा जाता है।

30 एनएम की मोटाई में आयोजित क्रोमैटिन को लूप के रूप में व्यवस्थित किया जाता है जो प्रोटीन प्रकृति (नहीं हिस्टोन) के एक प्रकार के मचान में विस्तारित होता है।

यह वर्तमान में उपयोग किया जा रहा मॉडल है, हालांकि अधिक जटिल संघनन तंत्र की उम्मीद की जा सकती है। अंतिम संगठन में गुणसूत्र होते हैं।

क्रोमैटिन के संगठन में त्रुटियां

आनुवांशिक सामग्री का संघनन और संगठन कई जैविक कार्यों के लिए महत्वपूर्ण है। क्रोमेटिन संरचना में त्रुटियों के साथ विभिन्न चिकित्सा शर्तों को जोड़ा गया है, उनमें से एक्स-लिंक्ड अल्फा थैलेसीमिया, रुबिनस्टीन-टिबी सिंड्रोम, कॉफिन-लोरी सिंड्रोम, रिट्ट सिंड्रोम, अन्य शामिल हैं।

क्रोमैटिन प्रकार

सेल में दो प्रकार के क्रोमैटिन होते हैं, जो दाग के अनुप्रयोग द्वारा प्रकट होते हैं: यूक्रोमैटिन ("सच" क्रोमेटिन) और हेटेरोक्रोमैटिन। पहले मामले में धुंधला कमजोर रूप से मनाया जाता है, जबकि दूसरे में धुंधला तीव्र होता है।

डीएनए का यह संरचनात्मक संगठन यूकेरियोटिक जीवों के लिए अद्वितीय है और गुणसूत्रों के व्यवहार और जीन अभिव्यक्ति के नियमन के लिए महत्वपूर्ण है।

यदि हम एक सेल में दोनों प्रकार के क्रोमैटिन के अनुपात का मूल्यांकन करते हैं, जो कि इंटरस्पेस में है, तो हम पाते हैं कि लगभग 90% क्रोमैटिन यूक्रोमैटिन है और शेष 10% हेटरोक्रोमैटिन से मेल खाते हैं। हम नीचे विस्तार से प्रत्येक प्रकार का वर्णन करेंगे:

I. हेटेरोक्रोमैटिन

विशेषताएँ

दोनों प्रकार के क्रोमैटिन के बीच मौजूद मुख्य अंतर सेल डिवीजन में विशिष्ट चरणों के दौरान संघनन की डिग्री या अणु की "पैकिंग" से संबंधित है।

हालांकि आनुवंशिक सामग्री इंटरफ़ेस में बेतरतीब ढंग से बिखरी हुई प्रतीत होती है, यह इस तरह से नहीं है।

इस स्तर पर एक महत्वपूर्ण संगठन है, जहां नाभिक के भीतर गुणसूत्र सामग्री का एक अंतर विभाजन देखा जा सकता है।

क्रोमोसोम का डीएनए अन्य गुणसूत्रों के डीएनए स्ट्रैंड के साथ नहीं जुड़ता है और विशिष्ट क्षेत्रों में रहता है जिसे क्रोमोसोमल प्रदेश कहा जाता है। यह संगठन जीन अभिव्यक्ति में योगदान देता है।

हेटेरोक्रोमैटिन दृढ़ता से घनीभूत होता है, जिससे यह प्रतिलेखन मशीनरी के लिए दुर्गम हो जाता है - इसलिए इसे स्थानांतरित नहीं किया जाता है। इसके अलावा, यह जीन की संख्या के संदर्भ में खराब है।

हेटरोक्रोमैटिन के प्रकार

हेटेरोक्रोमैटिन के कुछ क्षेत्र पूरे सेल वंश में लगातार हैं - अर्थात, यह हमेशा हेटरोक्रोमैटिन की तरह व्यवहार करेगा। इस प्रकार के हेट्रोक्रोमैटिन को संवैधानिक के रूप में जाना जाता है। इसका एक उदाहरण गुणसूत्रों के संघनित क्षेत्र हैं जिन्हें सेंट्रोमीटर और टेलोमेरेस कहा जाता है।

इसके विपरीत, हेटेरोक्रोमैटिन के कुछ भाग होते हैं जो विकास के पैटर्न या डिजिटल ट्रैबल्स में परिवर्तन के जवाब में संघनन के स्तर को भिन्न कर सकते हैं।

नए अध्ययनों के लिए धन्यवाद, इस दृष्टिकोण में सुधार किया जा रहा है और अब इस बात के प्रमाण हैं कि संविधान के हेट्रोक्रोमैटिन भी गतिशील हैं और उत्तेजनाओं का जवाब देने में सक्षम हैं।

संरचना

क्रोमैटिन की संरचना को निर्धारित करने वाले कारकों में से एक हिस्टोन का रासायनिक संशोधन है। क्रोमैटिन के मामले में, जो ट्रांसक्रिप्शनल रूप से निष्क्रिय है, वे हाइपोसेटाइलेटेड हिस्टोन प्रदर्शित करते हैं।

एसिटाइल समूहों की संख्या में कमी जीन सिलिंग के साथ जुड़ी हुई है, क्योंकि यह लाइसिन के सकारात्मक चार्ज को मुखौटा नहीं करता है, जिससे डीएनए और हिस्टोन के बीच एक मजबूत इलेक्ट्रोस्टैटिक बातचीत की अनुमति मिलती है।

एक और एपिजेनेटिक ब्रांड मिथाइलेशन है। हालांकि, चूंकि मिथाइल समूह के अलावा प्रोटीन के आवेश को संशोधित नहीं किया जाता है, इसलिए इसका परिणाम (जीन को सक्रिय या निष्क्रिय करना) इतना स्पष्ट नहीं है और यह हिस्टोन के क्षेत्र पर निर्भर करेगा जहां निशान पाया जाता है।

अनुभवजन्य रूप से यह पाया गया है कि H3K4me3 और H3K36me3 का मिथाइलेशन जीन सक्रियण और H3K9me3 और H3K27me3 के साथ जुड़ा हुआ है।

विशेषताएं

संवैधानिक हेट्रोक्रोमैटिन के उदाहरण में हम सेंट्रोमियर का उल्लेख करते हैं। इस क्रोमोसोमल क्षेत्र की एक संरचनात्मक भूमिका है और दोनों माइटोटिक और मेयोटिक कोशिका विभाजन घटनाओं के दौरान गुणसूत्रों के आंदोलन में योगदान देता है।

द्वितीय। euchromatin

विशेषताएँ

हेटरोक्रोमैटिन के विपरीत, यूक्रोमैटिन एक कम कॉम्पैक्ट अणु है, इसलिए प्रतिलेखन मशीनरी की आसान पहुंच (विशेष रूप से आरएनए पोलीमरेज़ एंजाइम) है और इसे सक्रिय रूप से आनुवंशिक मार्गों के माध्यम से व्यक्त किया जा सकता है।

संरचना

एक ट्रांसक्रिप्शनल रूप से सक्रिय क्रोमैटिन के न्यूक्लियोसोम की संरचना को एसिटिलेटेड हिस्टोन द्वारा विशेषता है। मोनोमेथिलेटेड लाइसिन की उपस्थिति जीन सक्रियण से भी जुड़ी है।

इन हिस्टोन लाइसिन अवशेषों के लिए एक एसिटाइल समूह के अलावा ने कहा कि अमीनो एसिड के सकारात्मक चार्ज को बेअसर करता है। इस परिवर्तन का तात्कालिक परिणाम हिस्टोन और डीएनए के बीच इलेक्ट्रोस्टैटिक इंटरैक्शन में कमी है, जिससे एक शिथिल क्रोमैटिन उत्पन्न होता है।

यह संरचनात्मक संशोधन ट्रांसक्रिप्शनल मशीनरी के साथ आनुवंशिक सामग्री के इंटरैक्शन की अनुमति देता है, जो विशेष रूप से भारी होने की विशेषता है।

विशेषताएं

यूक्रोमैटिन उन सभी जीनों को समाहित करता है जो सक्रिय हैं और प्रतिलेखन से संबंधित एंजाइमेटिक मशीनरी द्वारा पहुंचने का प्रबंधन करते हैं। इसलिए, फ़ंक्शन शामिल किए गए जीन के कार्यों के समान व्यापक हैं।

संदर्भ

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