Apa itu Kromatin? – Struktur dan Fungsi

Kromatin merupakan kompleks RNA DNA dan protein dapat dilihat pada sel eukariotik. Fungsi utamanya adalah mengemas molekul DNA yang sangat panjang menjadi bentuk yang lebih padat, kompak yang menghentikan untaian agar tidak kusut dan memainkan peran penting dalam memperkuat DNA selama pembelahan sel, menghindari kerusakan DNA, dan mengendalikan ekspresi gen dan replikasi DNA. Pada meiosis dan mitosis, kromatin membantu pemisahan kromosom secara akurat pada anafase; bentuk khas kromosom yang terlihat selama tahap ini adalah hasil dari DNA yang dilingkarkan ke dalam sistem kromatin yang sangat padat.

Konstituen protein utama kromatin adalah histon, yang menempel pada DNA dan bertindak sebagai “jangkar” di sekitar komponen yang dililit. Bersama,

Ada Tiga Tahap Organisasi Kromatin

  1. DNA membungkus protein histon, membuat nukleosom dan yang dikenal sebagai struktur “manik-manik pada tali” (eukromatin).
  2. Beberapa histon dibungkus menjadi serat 30 nanometer yang mengandung susunan nukleosom dalam bentuk paling padatnya (heterokromatin).
  3. Supercoiling DNA tingkat tinggi dari serat 30-nm menciptakan kromosom metafase (sepanjang mitosis dan meiosis).

Berbagai organisme tidak mengikuti sistem organisasi ini. Misalnya, sel darah merah unggas dan spermatozoa lebih padat, kromatin daripada kebanyakan trypanosomatid, sel eukariotik dan protozoa tidak menyusutkan kromatinnya menjadi kromosom yang terlihat sama sekali. Sel prokariotik memiliki struktur yang sama sekali berbeda untuk membentuk DNA mereka (kromosom prokariotik adalah sama dan disebut gonofor dan dibatasi dalam wilayah nukleoid).

Struktur sederhana sistem kromatin terletak pada tahapan siklus sel. Selama interfase, kromatin secara struktural longgar untuk memungkinkan akses ke DNA dan RNA polimerase yang menyalin dan mereplikasi DNA. Struktur sederhana kromatin dalam interfase tergantung pada gen yang tepat hadir dalam DNA. DNA memiliki gen yang tidak kompak dan erat hubungannya dengan RNA polimerase dalam struktur yang disebut eukromatin, sedangkan daerah yang memiliki gen tidak aktif biasanya lebih padat dan terkait dengan protein struktural dalam heterokromatin. Perubahan epigenetik protein struktural dalam kromatin melalui asetilasi dan metilasi juga mengubah struktur kromatin terbatas dan karena itu ekspresi gen. Struktur sistem kromatin saat ini kurang dipahami dan merupakan topik hangat dalam penelitian dalam biologi molekuler.

Struktur Dinamis

Kromatin mengalami sedikit perubahan struktural sepanjang siklus sel. Protein histon adalah pengepak umum dan koordinator kromatin dan dapat diubah oleh banyak perubahan pasca-translasi untuk mengubah pengemasan kromatin. Sebagian besar modifikasi terjadi pada ekor histone. Konsekuensi dalam hal ketersediaan dan pemadatan kromatin bergantung pada asam amino yang diubah dan jenis modifikasinya. Misalnya, asetilasi Histon menghasilkan pelonggaran dan peningkatan aksesibilitas kromatin untuk duplikasi dan transkripsi. Tri-metilasi lisin dapat dikaitkan dengan aktivitas transkripsi (tri-metilasi Lysine 4histone H3) atau penekanan transkripsional dan pemadatan kromatin (tri-metilasi Lysine 9 atau 27histone H3). Sejumlah penelitian menunjukkan bahwa modifikasi yang berbeda dapat terjadi pada waktu yang sama.Misalnya, disarankan bahwa struktur bivalen (dengan tri-metilasi dari kedua histon H3 pada Lysine 4 dan 27) terlibat dalam perkembangan primer mamalia.

Protein kelas polycomb berperan dalam mengendalikan gen melalui modulasi struktur kromatin.

Struktur DNA

Di alam, DNA dapat membentuk 3 susunan, A-, B-, dan Z-DNA. A- dan B-DNA sangat mirip, menciptakan heliks tangan kanan, sedangkan Z-DNA adalah heliks tangan kiri dengan pilar fosfat zigzag. Z-DNA diyakini memainkan peran yang tepat dalam struktur dan transkripsi kromatin karena atribut persimpangan antara B- dan Z-DNA.

Pada titik B- dan Z-DNA, satu pasang basa dilepaskan dari ikatan sederhana. Ini memainkan peran ganda sebagai titik pengenalan oleh berbagai protein dan sebagai penampung stres torsional dari pengikatan nukleosom atau RNA polimerase.

Nukleosom

Komponen rekurensi dasar kromatin adalah nukleosom, yang dihubungkan oleh bagian-bagian DNA penghubung, susunan yang jauh lebih pendek daripada DNA murni dalam campuran.

Pada histon inti, terdapat histon penghubung, H1, yang menghubungkan masuk/keluarnya untai DNA pada nukleosom. Partikel pusat nukleosom, bersama dengan histon H1, juga disebut sebagai kromatosom. Nukleosom, dengan sekitar 20 hingga 60 pasangan basa DNA penghubung, dapat menghasilkan, dalam kondisi non-fisiologis, serat “manik-manik-pada-string” sekitar 10 nm.

Nukleosom menempel pada DNA secara non-spesifik, seperti yang dipersyaratkan oleh perannya dalam pengemasan DNA secara umum. Masih ada urutan DNA besar favorit yang mengatur posisi nukleosom. Hal ini terutama disebabkan oleh perubahan sifat fisik dari urutan DNA yang berbeda: Misalnya, timin dan adenin dan lebih baik dikemas ke dalam alur kecil bagian dalam. Ini berarti nukleosom dapat menempel secara istimewa pada satu posisi sekitar setiap 10 pasangan basa (pengulangan heliks DNA) – di mana DNA diputar untuk memaksimalkan jumlah basa A dan T yang akan terletak di alur kecil bagian dalam.

Organisasi Struktural Siklus Sel

  1. Interfase: Struktur kromatin sepanjang interfase mitosis dioptimalkan untuk memungkinkan akses sederhana aspek transkripsi dan perbaikan DNA ke DNA sambil menekan DNA ke dalam nukleus. Strukturnya berbeda, tergantung pada akses yang dibutuhkan ke DNA. Gen yang membutuhkan akses tetap oleh RNA polimerase membutuhkan struktur yang lebih longgar yang disampaikan oleh euchromatin.
  2. Metafase:Struktur metafase kromatin sangat berbeda dengan interfase. Ini dioptimalkan dimaksudkan untuk pengelolaan dan kekuatan fisik yang membentuk struktur kromosom klasik yang diamati pada kariotipe. Struktur kromatin terkompresi diyakini sebagai loop serat 30 nm ke dukungan pusat protein. Hal ini, masih, tidak dicirikan dengan baik. Kekuatan fisik kromatin penting untuk tahap pembelahan ini untuk menghindari kerusakan geser pada DNA saat kromosom anak dibagi. Untuk memaksimalkan kekuatan, susunan kromatin berubah saat mencapai sentromer, terutama melalui ekuivalen histon H1 alternatif. Juga harus diingat bahwa, dalam mitosis, sementara sebagian besar kromatin terkompresi dengan rapat, ada daerah kecil yang tidak terlalu padat.Area ini sering terhubung ke area promotor gen yang hidup di tipe sel itu lebih awal untuk masuk ke kromatid. Kekurangan ruang di area ini disebut bookmarking, yang merupakan mekanisme epigenetik yang dianggap penting untuk mentransmisikan ke sel anak “memori” yang gennya aktif lebih awal untuk masuk ke mitosis. Mekanisme bookmark ini diperlukan untuk membantu menyebarkan memori ini karena transkripsi berakhir selama mitosis.Mekanisme bookmark ini diperlukan untuk membantu menyebarkan memori ini karena transkripsi berakhir selama mitosis.Mekanisme bookmark ini diperlukan untuk membantu menyebarkan memori ini karena transkripsi berakhir selama mitosis.

Kromatin dalam Mitosis

Profase

Pada profase mitosis, serat kromatin berubah menjadi kromosom melingkar. Setiap kromosom yang digandakan mengandung dua kromatid yang digabungkan atau dihubungkan pada sebuah sentromer.

Metafase

Sepanjang metafase, kromatin berkembang sangat padat. Kromosom berbaris di pelat metafase.

Anafase

Sepanjang anafase, kromosom berpasangan atau kromatid saudara membelah dan ditarik oleh mikrotubulus gelendong ke ujung sel yang berlawanan.

Telofase

Selama telofase, setiap kromosom anak baru dibagi menjadi nukleusnya sendiri. Serat kromatin mengurai dan berkembang kurang padat. Setelah sitokinesis, dua sel anak yang sama secara genetik terbentuk. Setiap sel memiliki jumlah kromosom yang sama. Kromosom terus mengurai dan memanjang menciptakan kromatin.

Kromatin, Kromosom, dan Kromatid

Orang sering mengalami kesulitan dalam membedakan transformasi antara kata kromatin, dan kromosom kromatid. Sementara ketiga struktur terdiri dari DNA dan dapat ditemukan di dalam nukleus, masing-masing secara eksklusif didefinisikan.

  • Kromatin terbuat dari DNA dan histon yang dikemas menjadi serat tipis berserat. Serat kromatin ini tidak terkompresi tetapi dapat terjadi baik dalam tipe kompak (heterokromatin) atau tipe kurang kompak (eukromatin). Proses yang terdiri dari replikasi DNA, transkripsi, dan rekombinasi berlangsung di eukromatin. Sepanjang pembelahan sel, kromatin memampatkan untuk membentuk kromosom.
  • Kromosom adalah kelompok untai tunggal dari kromatin terkompresi. Sepanjang progresi pembelahan sel mitosis dan meiosis, kromosom menggandakan untuk memastikan bahwa setiap sel anak baru memiliki jumlah kromosom yang benar. Kromosom yang direplikasi adalah untai ganda dan memiliki bentuk X yang sudah dikenal. Dua untai yang sama dan terhubung di daerah pusat disebut sentromer.
  • Sebuah kromatid dapat terdiri dari dua untaian kromosom yang direplikasi. Kromatid yang disatukan oleh sentromer disebut kromatid bersaudara. Pada akhir pembelahan sel, kromatid saudara membelah menjadi kromosom anak dalam sel anak yang baru terbentuk.

Eukromatin dan Heterokromatin

Kromatin di dalam sel dapat dipadatkan ke berbagai tingkat tergantung pada tahap sel dalam siklus sel. Dalam nukleus, kromatin terjadi sebagai eukromatin atau heterokromatin. Sepanjang interfase siklus, sel tidak memisahkan tetapi mengalami masa pertumbuhan. Sebagian besar kromatin berada dalam bentuk yang kurang terkompresi yang disebut eukromatin. Lebih banyak DNA terlihat dalam eukromatin yang memungkinkan terjadinya replikasi dan transkripsi DNA. Dalam transkripsi, heliks ganda DNA terlepas dan terbuka untuk memungkinkan gen yang mengkode protein untuk direplikasi. Replikasi dan transkripsi DNA diperlukan sel untuk membuat DNA, protein, dan organel dalam persiapan untuk pembelahan sel. Sebagian kecil kromatin hadir sebagai heterokromatin dalam interfase. Kromatin ini sangat padat, tidak memungkinkan terjadinya transkripsi gen.Noda heterokromatin lebih gelap dengan pewarna daripada eukromatin.

 

Related Posts