Хроматин является носителем генетической информации в клетках эукариот. Благодаря хроматину поддерживается механическая стабильность ядра и его форма. Изменение формы ядер клеток во многих случаях является диагностическим маркером рядом заболеваний человека.  Повреждение хроматина или изменение его физических свойств может изменить или восстановить форму ядра. У самой клетки имеются ресурсы для модулирования компактности и прочности ядра.

Хроматин представляет собой комплекс ДНК, гистонов и негистоновых белков. Гистоны, в свою очередь, являются белками, которые ответственны за процесс упаковки ДНК в клеточном ядре.  В них содержится большое количество (до 30% аминокислот) лизина и аргинина. Гистоны содержат основную часть белков хромосом, они формируют структуру хроматина, принимают участие в контроле регуляции генной активности. Были впервые выделены в 1884 году. Первичная структура (то есть последовательность аминокислотных остатков) некоторых гистонов одинаковы почти у всех эукариот.

Негистоновые белки являются в основном ядерными белками и обнаруживаются в интерфазеых ядрах и в хромосомах в период митоза. Негистоновые белки выполняют различные функции: стимуляция начала транскрипции, а также ее ингибирование, связь с аминокислотными последовательностями ДНК. К негистоновым белкам относятся также катализаторы метаболизма нуклеиновых кислот, белков хроматина и т.д.

Синтез гистонов происходит в цитоплазме перед репликацией ДНК, затем гистоны переносятся в ядро клетки и связываются с ДНК. Может иметь место замена гистонов на их варианты, процесс, необходимый для эмбриогенеза, дифференцировки клеток и тканей.

Упаковка хроматина в ядре реализуется за счет взаимодействия ДНК с негистоновыми белками, но центральная роль в этом процессе принадлежит нуклесомам. Нуклеосомы представляют собой единицу хроматина из участка ДНК и восьми гистоновых белков. Именно взаимодействия между нуклеосомами определяют степень компактности ДНК, которая служит для «управления» доступом  для регуляторных факторов.

Высокие уровни уплотнения ДНК связаны с образованием особой петлистой структуры, представляющей собой в конечном итоге упорядоченное скопление петлевых доменов ДНК, которые связывают специальные белки.

Литература

A.D. Stephens et al. “Chromatin’s physical properties shape the nucleus and its functions.” Curr Opin Cell Biol. 2020 Jun 1