02b chromozomy

• velikost DNA monohonásobně přesahuje průměr buňky
• DNA se organizovaným způsobem sbaluje do komplexu s proteiny

speciální části chromozomů tvoří centromery a telomery

• =zúžená oblast chromozomu v jeho střední části
• =místo vazby mikrotobulů dělícího vřeténka
• ↦ nezbytná pro správnou segregaci chromozomů při anafázi mitózy a meiózy 
• ^{stejná funkce - podobná struktura u všech chromozomů}
• obsahuje nukleotidové sekvence, na které se vážou proteiny (kinetochory) zprostředkovávající vazbu vřeténka

první důkaz, že absence přirozených konců chromozomů drozofily (odstraněných rentgenovým zářením) znemožňuje přenos chromozomů do buněk potomstva

konce přerušených chromozomů jsou lepivé a mají tendenci se spojovat za vzniku fúzních chromozomů; normální konce chromozomů tuto vlastnost nemají

• 1)chrání konce lineárních molekul DNA před deoxyribonukleázami
• 2)brání fúzi konců chromozomů s jinými molekulami DNA
• 3)umožňují úplnou replikaci konců lineárních molekul DNA (spolu s enzymem telomerázou)

• obsahují krátké opakující se nukleotidové sekvence
• počet opakování sekvencí s věkem klesá
• ^{to neplatí pro embryonální kmenové buňky a buňky nádorové, kde se telomery nezkracují}

• ^{Leonard Hayflick začátkem 60. let kultivoval lidské buňky in vitro}
• po 50 – 70 cyklech zdvojování se buňky dělit přestávaly a přecházely do stádia senescence, následně krize a odumíraly
• důsledek kritického zkrácení telomer
• korelace s celkovým stárnutím

• ztráta telomer je eliminována
• aktivace telomerázy
• alternativní prodlužování telomer rekombinací (bez účasti telomerázy)

Hayflickův limit stanovuje maximální počet dělení, kterým prochází buňka před svým zánikem. Lidské fibroblasty v kultuře se mohou dělit maximálně 50-70krát, poté stárnou a hynou. Hayflickův limit platí pro všechny somatické buňky, neplatí ovšem pro buňky nádorové. Záleží také na aktuálním stáří buňky a (ne)přítomnosti telomerázy, u buněk izolovaných ze starých osob je daný počet dělení menší. Většina somatických buněk, především fibroblasty a epiteliální buňky, Hayflickova limitu během doby své existence nikdy nedosáhnou, jelikož je velmi vysoký.

• chromatin = komplex DNA a proteinů (v menší míře je zastoupena RNA )
• šetrnou izolací DNA z jader eukaryotických buněk se získá nukleoproteinový komplex - chromatin

• bazické (v neutrálním pH nesou kladný náboj) = histony
• kyselé (v neutrálním pH nesou záporný náboj) = nehistonové chromozomové proteiny

• ^{hlavní strukturní úloha v chromatinu}
• v buňkách přítomny v množství, které koreluje s množstvím DNA
• hlavní typy histonů: H1, H2a, H2b, H3, H4
• v hojné míře zastoupeny bazické aminokyseliny s kladným nábojem arginin a lysin (20-30% histonových aminokyselin), které interagují s negativním nábojem fosfátových skupin DNA
• ^{vysoce konzervativní struktura histonů, přítomny téměř ve všech buněčných typech}

histony

• ^{Nukleozom je základní stavební jednotkou eukaryotického chromozomu, složenou z úseku DNA ovinutého kolem jádra z histonovýchproteinů.[1] Jedná se o první ze způsobů, jak zmenšit délku jinak enormně dlouhého řetězce DNA, a to asi na třetinu ve srovnání s nesbaleným stavem.[2]}
• primární strukturní jednotky chromatinu
• útvary vzniklé interakcí H2a, H2b, H3 a H4 s DNA o velikosti 146 pb
• ^{podíl na správném složení DNA}
• ^{interakce mezi histony a DNA usnadňují elektrické náboje (DNA je polyanion, histony jsou díky bazickým aminokyselinám polykationty)}
• ^{při replikaci se DNA do nukleozomů sestavuje okamžitě pomocí chaperonů}
• ^{posttranslační modifikace histonů (např. acetylace) mohou ovlivnit kompaktnost chromatinu (rozvolnění, aktivace genů)}

DNA je polyanion, histony jsou díky bazickým aminokyselinám polykationty

chaperonů

• kompaktnost
• (rozvolnění, aktivace genů)

• žádný
• ^{různé u různých buněk (i v rámci téhož organizmu)}
• nepodílí se na uspořádání DNA v chromozomech
• účast na regulaci genové exprese

• 1. Nukleozom
• 2. Solenoid
• 3. stáčení 30 nm vlákna do smyček pomocí proteinového lešení ("scaffold")

• jádro nukleozomu tvoří oktamer histonů 2x(H2a+H2b+H3+H4) a nadšroubovicová DNA o velikosti 146 pb
• úplný nukleozom je stabilizován histonem H1
• výsledkem je interfázové chromatinové vlákno o průměru 11 nm

• solenoid (30 nm chromatinové vlákno) vzniká v důsledku interakcí mezi nukleozomy, způsobující vinutí chromatinového vlákna do velké šroubovice s 6 nukleozomy na jeden závit

• =stáčení 30 nm vlákna do smyček pomocí proteinového lešení ("scaffold")
• =proteiny nehistonové povahy (např. topoizomeráza I, proteiny HMG, atd.) tvoří proteinové lešení („scaffold“)
• lešení napomáhá složení 30 nm vlákna do kondenzovaného stavu
• nejvýraznější kondenzace chromozomů během mitózy

• N-konce aminokyselinových řetězců histonů jsou volné a přístupné posttranslačním modifikacím
• kombinace těchto modifikací v různých oblastech chromatinu vytvářejí kód, který ovlivňuje funkci chromatinu – hlavně tvorbou a odstraňováním vazebných míst pro specifické proteiny
• ovlivňuje se tak úroveň kondenzace chromatinu (rozhodující pro transkripci, replikaci reparaci DNA)

• kondenzovaný chromatin: heterochromatin
• rozvolněný chromatin: euchromatin

• zůstává ve značně kondenzovaném stavu i v interfázi
• typicky přítomen v oblasti centromery a telomer
• silně barvitelný barvivy vážoucími se na DNA
• transkripčně inaktivní

• méně kompaktní v interfázi
• typicky přítomen v aktivně přepisovaných oblastech
• slabě barvitelný barvivy vážoucími se na DNA

• ^{epigenetické mechanismy regulace genové exprese}
• 1) fosforylace H1: kondenzace chromozomů – ztížení transkripce
• 2) acetylace histonů nukleozomového jádra: rozvolnění chromozomů – usnadnění transkripce
• ^{zajištěno enzymaticky}