Human Genetics B1 - Past Paper PDF

Summary

This document is a lecture or study guide on human genetics, covering chromatin structure and function. It explains how DNA is packaged, the role of chromatin in cell division and transcription, and epigenetic modifications. The document provides a detailed analysis of the complex structure of chromatin emphasizing its importance in different stages of cell biology.

Full Transcript

Human Genetics FOLDER No.6 Department of Medical Laboratory Techniques 3rd Stage Al-Salam University College Baghdad, Iraq Asst.Inst. Omer. S. Ghalib Human Genetics B1 ‫عـــبود‬ Asst.Inst. Omer S. Ghalib Lec: 6...

Human Genetics FOLDER No.6 Department of Medical Laboratory Techniques 3rd Stage Al-Salam University College Baghdad, Iraq Asst.Inst. Omer. S. Ghalib Human Genetics B1 ‫عـــبود‬ Asst.Inst. Omer S. Ghalib Lec: 6 3rd stage Chromatin ‫الكروماتين‬ Chromatin is a complex of DNA and protein found in eukaryotic cells. The primary function is to package long DNA molecules into more compact, denser structures. This prevents the strands from becoming tangled and also plays important roles in reinforcing the DNA during cell division, preventing DNA damage, and regulating gene expression and DNA replication. During mitosis and meiosis, chromatin facilitates proper segregation of the chromosomes in anaphase; the characteristic shapes of chromosomes visible during this stage are the result of DNA being coiled into highly condensed chromatin. ‫ تتمثل الوظيفة‬.‫الكروماتين هو مركب من الحمض النووي والبروتين الموجود في الخاليا حقيقية النواة‬ ‫ هذا يمنع الخيوط‬.‫األساسية في تعبئة جزيئات الحمض النووي الطويلة في هياكل أكثر إحكاما وكثافة‬ ‫ ومنع تلف‬،‫من التشابك ويلعب أيضا أدوارا مهمة في تعزيز الحمض النووي أثناء انقسام الخاليا‬ ‫ أثناء االنقسام االنقسامي واالنقسام‬.‫ وتنظيم التعبير الجيني وتكرار الحمض النووي‬،‫الحمض النووي‬ ‫ يسهل الكروماتين الفصل السليم للكروموسومات في الطور؛ واألشكال المميزة‬،‫االختزالي‬.‫للكروموسومات المرئية خالل هذه المرحلة هي نتيجة لف الحمض النووي إلى كروماتين مكثف للغاية‬ The total DNA in the cell is about 5 to 6 feet long which has to fit inside the nucleus of a cell in an orderly fashion. DNA molecules first wrap around the histone proteins forming beads on string structure called nucleosomes. Nucleosomes further coil and condense/gather to form fibrous material which is called chromatin. Chromatin fibers can unwind for DNA replication and transcription. When cells replicate, duplicated chromatins condense further to become a lot like chromosomes, visible under microscope which are separated into daughter cells during cell division. ‫يبلغ‬ ‫ أقدام والذي يجب أن يتناسب داخل نواة الخلية‬6 ‫ إلى‬5 ‫طول الحمض النووي الكلي في الخلية حوالي‬ 2 ‫عـــبود ‪Human Genetics B1‬‬ ‫‪Asst.Inst. Omer S.‬‬ ‫‪Ghalib Lec: 6‬‬ ‫‪3rd stage‬‬ ‫بطريقة منظمة‪.‬تلتف جزيئات الحمض النووي أوال حول بروتينات الهستون التي تشكل حبات على‬ ‫بنية سلسلة تسمى النيوكليوزومات‪.‬تلف النيوكليوزومات بشكل أكبر وتكثف‪/‬تجمع لتشكيل مادة ليفية‬ ‫تسمى الكروماتين‪.‬يمكن أللياف الكروماتين االسترخاء لتكرار الحمض النووي ونسخه‪.‬عندما تتكاثر‬ ‫الخاليا‪ ،‬تتكثف الكروماتينات المكررة لتصبح تشبه إلى حد كبير الكروموسومات‪ ،‬المرئية تحت المجهر‬ ‫التي يتم فصلها إلى خاليا ابنة أثناء انقسام الخاليا‪.‬‬ ‫‪The overall structure of the chromatin network further depends on the stage of the‬‬ ‫‪cell cycle. During interphase, the chromatin is structurally loose to allow access to‬‬ ‫‪RNA and DNA polymerases that transcribe and replicate the DNA. The local‬‬ ‫‪structure of chromatin during interphase depends on the specific genes present in the‬‬ ‫‪DNA. Regions of DNA containing genes which are actively transcribed ("turned‬‬ ‫‪on") are less tightly compacted and closely associated with RNA polymerases in a‬‬ ‫‪structure known as euchromatin, while regions containing inactive genes ("turned‬‬ ‫‪off") are generally more condensed and associated with structural proteins in‬‬ ‫‪heterochromatin.‬‬ ‫يعتمد الهيكل العام لشبكة الكروماتين بشكل أكبر على مرحلة دورة الخلية‪.‬خالل الطور البيني‪ ،‬يكون‬ ‫الكروماتين فضفاضا هيكليا للسماح بالوصول إلى بوليميراز الحمض النووي الريبي والحمض النووي‬ ‫التي تقوم بنسخ الحمض النووي وتكراره‪.‬يعتمد الهيكل المحلي للكروماتين خالل الطور البيني على‬ ‫الجينات المحددة الموجودة في الحمض النووي‪.‬مناطق الحمض النووي التي تحتوي على الجينات‬ ‫التي يتم نسخها بنشاط ("تشغيلها") أقل ضغطا وترتبط ارتباطا وثيقا ببوليميراز الحمض النووي‬ ‫الريبي في بنية تعرف باسم يوكروماتين‪ ،‬في حين أن المناطق التي تحتوي على جينات غير نشطة‬ ‫("إيقاف تشغيلها") تكون عموما أكثر كثافة وترتبط بالبروتينات الهيكلية في الكروماتين المتغاير‬ ‫‪Epigenetic modification of the structural proteins in chromatin via methylation and‬‬ ‫‪acetylation also alters local chromatin structure and therefore gene expression. There‬‬ ‫‪3‬‬ ‫عـــبود ‪Human Genetics B1‬‬ ‫‪Asst.Inst. Omer S.‬‬ ‫‪Ghalib Lec: 6‬‬ ‫‪3rd stage‬‬ ‫‪is limited understanding of chromatin structure and it is active area of research in‬‬ ‫‪molecular biology.‬‬ ‫يؤدي التعديل الالجيني للبروتينات الهيكلية في الكروماتين عن طريق مثيلة واألسيتيل أيضا إلى تغيير‬ ‫بنية الكروماتين المحلية وبالتالي التعبير الجيني‪.‬هناك فهم محدود لهيكل الكروماتين وهو مجال نشط‬ ‫للبحث في البيولوجيا الجزيئية‪.‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪Chromatin is the complex combination of DNA and proteins that makes up chromosomes‬‬ ‫الكروماتين هو مزيج معقد من الحمض النووي والبروتينات التي تشكل الكروموسومات‪.‬‬ ‫‪. - It is found inside the nuclei of eukaryotic cells.‬‬ ‫يوجد داخل نوى الخاليا حقيقية النواة‪.‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪The function of chromatin is: -to package DNA into a smaller volume to get in the cell to‬‬ ‫‪strengthen the DNA to allow mitosis and meiosis.‬‬ ‫وظيفة الكروماتين هي‪ - :‬لتعبئة الحمض النووي في حجم أصغر للوصول إلى الخلية إلى‬ ‫تقوية الحمض النووي للسماح باالنقسام واالنقسام االختزالي‪.‬‬ ‫‪4‬‬ Human Genetics B1 ‫عـــبود‬ Asst.Inst. Omer S. Ghalib Lec: 6 3rd stage Types of Chromatin ‫أنواع الكروماتين‬ 1- Euchromatin ‫اليوكروماتين‬ 2- Heterochromatin ‫الكروماتين المتغايرة‬ 1-Euchromatin Euchromatin (also called "open chromatin") is a lightly packed form of chromatin (DNA, RNA, and protein) that is enriched in genes, and is often (but not always) under active transcription. Euchromatin ‫(يسمى أيضا "الكروماتين المفتوح") هو شكل من‬ 5 Human Genetics B1 ‫عـــبود‬ Asst.Inst. Omer S. Ghalib Lec: 6 3rd stage ‫أشكال الكروماتين المعبأة بخفة (الحمض النووي والحمض النووي الريبي والبروتين) المخصب‬.‫ وغالبا ما يكون (ولكن ليس دائما) تحت النسخ النشط‬،‫بالجينات‬ Euchromatin stands in contrast to heterochromatin, which is tightly packed and less accessible for transcription. 92% of the human genome is euchromatic. ‫ الذي يكون محزو ًما بإحكام وأقل قابلية‬،‫يُعتبر اليوكروماتين على النقيض من الهيتروكروماتين‬.‫ من الجينوم البشري يتكون من يوكروماتين‬%92 ‫ حوالي‬.‫للوصول لعملية النسخ‬ In eukaryotes, euchromatin comprises the most active portion of the genome within the cell nucleus. In prokaryotes, euchromatin is the only form of chromatin present; this indicates that the heterochromatin structure evolved later along with the nucleus, possibly as a mechanism to handle increasing genome size. ‫ في‬.‫ يتكون اليوكروماتين من الجزء األكثر نشاطا من الجينوم داخل نواة الخلية‬،‫في حقيقيات النوى‬ ‫ اليوكروماتين هو الشكل الوحيد من الكروماتين الموجود؛ وهذا يشير إلى أن بنية‬،‫بدائيات النوى‬ ‫ ربما كآلية للتعامل مع زيادة حجم‬،‫الكروماتين غير المتجانسة تطورت الحقا جنبا إلى جنب مع النواة‬.‫الجينوم‬ Functions of euchromatin ‫وظائف يوكروماتين‬ Euchromatin is the part of the chromatin involved in the active transcription of DNA into mRNA. As euchromatin is more open in order to allow the recruitment of RNA polymerase complexes and gene regulatory proteins, so transcription can be initiated. ‫ هو جزء من الكروماتين المتورط في النسخ النشط للحمض النووي إلى الحمض‬Euchromatin ‫ أكثر انفتاحا من أجل السماح بتوظيف‬euchromatin ‫ نظرا ألن‬.‫النووي الريبوزي الرسول‬.‫ يمكن بدء النسخ‬،‫مجمعات بوليميراز الحمض النووي الريبي والبروتينات التنظيمية للجينات‬ 6 Human Genetics B1 ‫عـــبود‬ Asst.Inst. Omer S. Ghalib Lec: 6 3rd stage There is a direct link between how actively productive a cell is and the amount of euchromatin in its nucleus..‫هناك صلة مباشرة بين مدى إنتاجية الخلية النشطة وكمية اليوكروماتين في نواتها‬ 2-Heterochromatin ‫الكروماتين المتغايرة‬ Heterochromatin is a tightly packed form of DNA or condensed DNA, which comes in multiple varieties ‫ والذي‬،‫هو شكل معبأ بإحكام من الحمض النووي أو الحمض النووي المكثف‬.‫متعددة‬ ‫يأتي بأصناف‬ 7 Human Genetics B1 ‫عـــبود‬ Asst.Inst. Omer S. Ghalib Lec: 6 3rd stage. These varieties lie on a continuum between the two extremes of constitutive heterochromatin and facultative heterochromatin. Both play a role in the expression of genes. Because it is tightly packed, it was thought to be inaccessible to polymerases and therefore not transcribed.much of this DNA is in fact transcribed, but it is continuously turned over via RNA-induced transcriptional silencing (RITS). ‫تقع هذه األصناف على استمرارية بين النقيضين من الكروماتين غير المتجانسة التأسيسية‬ ‫ نظرا ألنه معبأ‬.‫ كالهما يلعب دورا في التعبير عن الجينات‬.‫والكروماتين غير المتجانس االختياري‬ ‫ الكثير من هذا الحمض‬.‫ كان يعتقد أنه ال يمكن الوصول إليه للبلمرة وبالتالي ال يتم نسخه‬،‫بإحكام‬ ‫ ولكن يتم قلبها باستمرار عن طريق إسكات النسخ الناجم عن‬،‫النووي موجود في تم نسخ الحقيقة‬.)RITS( ‫الحمض النووي الريبي‬ 8 Human Genetics B1 ‫عـــبود‬ Asst.Inst. Omer S. Ghalib Lec: 6 3rd stage Heterochromatins are two types: - - :‫الكروماتينات غير المتجانسة هي نوعان‬ A- Constitutive heterochromatin ‫الكروماتين المتغاير التأسيسي‬ - Constitutive heterochromatin domains are regions of DNA..‫المجاالت غير المتجانسة المكونة هي مناطق من الحمض النووي‬ - Found throughout the chromosomes of eukaryotes..‫يوجد في جميع أنحاء كروموسومات حقيقيات النوى‬ - Heterochromatin is found at the pericentromeric regions of chromosomes but is also found at the telomeres and throughout the chromosomes. ‫يوجد الكروماتين غير المتجانس في المناطق المحيطة بالكروموسومات ولكنه‬.‫يوجد أيضا في التيلوميرات وفي جميع أنحاء الكروموسومات‬ - Has a structural function. Made up of satellite DNA..‫يتكون من الحمض النووي لألقمار الصناعية‬.‫لديه وظيفة هيكلية‬ - Constitutive heterochromatin can affect the genes near itself (e.g. position-effect variegation). It is usually repetitive and forms structural functions such as centromeres or telomeres, in addition to acting as an attractor for other geneexpression or repression signals. ‫ يمكن أن يؤثر الكروماتين غير المتجانس التأسيسي على الجينات القريبة من نفسه (على سبيل‬- ‫ عادة ما يكون متكررا ويشكل وظائف هيكلية مثل السنتروميرات أو‬.)‫المثال تنوع تأثير الموضع‬.‫ باإلضافة إلى العمل كجاذب إلشارات التعبير الجيني أو القمع األخرى‬،‫التيلوميرات‬ B- Facultative heterochromatin ‫الكروماتين المتغاير االختياري‬ - In contrast facultative heterochromatin consists of euchromatin that takes on the staining and compactness characteristics of heterochromatin during same phase of development. ‫ يتكون الكروماتين غير المتجانس الخيافي من اليوكروماتين الذي يأخذ على‬،‫على النقيض من ذلك‬ 9 Human Genetics B1 ‫عـــبود‬ Asst.Inst. Omer S. Ghalib Lec: 6 3rd stage ‫خصائص التلوين واالكتناز للكروماتين غير المتجانس خالل نفس‬.‫مرحلة التطور‬ - The inactive x-chromosomes is made up of facultative heterochromatin..‫تتكون الكروموسومات السينية غير النشطة من الكروماتين غير المتجانس‬ - It may convert to euchromatin depending upon requirement..‫قد يتحول إلى يوكروماتين اعتمادا على المتطلبات‬ - Facultative heterochromatin is the result of genes that are silenced through a mechanism such as histone deacetylation or Piwi-interacting RNA (piRNA) through RNAi. It is not repetitive and shares the compact structure of constitutive heterochromatin. However, under specific developmental or environmental signalling cues, it can lose its condensed structure and become transcriptionally active. ‫الكروماتين غير المتجانس االختياري هو نتيجة الجينات التي يتم إسكاتها من خالل‬ ‫ من خالل‬Piwi (piRNA) ‫آلية مثل إزالة األسيتيل الهستون أو الحمض النووي الريبي المتفاعل مع‬ ‫ في‬،‫ ومع ذلك‬.‫ إنه ليس متكررا ويشارك البنية المدمجة للكروماتين غير المتجانس التأسيسي‬. RNAi.‫ يمكن أن يفقد هيكله المكثف ويصبح نشطا نسخيا‬،‫ظل إشارات تنموية أو بيئية محددة‬ 10 Human Genetics B1 ‫عـــبود‬ Asst.Inst. Omer S. Ghalib Lec: 6 3rd stage Functions of Heterochromatin ‫وظائف الكروماتين المتغاير‬ Heterochromatin has been associated with several functions, from gene regulation to the protection of chromosome integrity; some of these roles can be attributed to the dense packing of DNA, which makes it less accessible to protein factors that usually bind DNA or its associated factors. For example, naked double-stranded DNA ends would usually be interpreted by the cell as damaged or viral DNA, triggering cell cycle arrest, DNA repair or destruction of the fragment, such as by endonucleases in bacteria. ‫ من تنظيم الجينات إلى حماية سالمة‬،‫ارتبط الكروماتين غير المتجانس بالعديد من الوظائف‬ ‫ مما يجعله أقل‬،‫الكروموسوم؛ يمكن أن تعزى بعض هذه األدوار إلى التعبئة الكثيفة للحمض النووي‬ ‫ على سبيل‬.‫سهولة لعوامل البروتين التي عادة ما تربط الحمض النووي أو العوامل المرتبطة به‬ ‫ عادة ما تفسر الخلية نهايات الحمض النووي العارية ذات الجديلة المزدوجة على أنها الحمض‬،‫المثال‬ ‫ مما يؤدي إلى إيقاف دورة الخلية أو إصالح الحمض النووي أو تدمير‬،‫النووي التالف أو الفيروسي‬.‫ مثل النوكلياز الداخلي في البكتيريا‬،‫الجزء‬ Some regions of chromatin are very densely packed with fibers that display a condition comparable to that of the chromosome at mitosis. Heterochromatin is generally clonally inherited; when a cell divides, the two daughter cells typically contain heterochromatin within the same regions of DNA, resulting in epigenetic inheritance. Variations cause heterochromatin to encroach on adjacent genes or recede from genes at the extremes of domains. ‫بعض مناطق الكروماتين معبأة بكثافة شديدة باأللياف التي تظهر حالة مماثلة لحالة الكروموسوم عند‬ ‫ تحتوي الخليتان‬،‫ عادة ما يورث الكروماتين غير المتجانس استنساخيا؛ عندما تنقسم الخلية‬.‫االنقسام‬.‫ مما يؤدي إلى الوراثة الالجينية‬،‫االبنتان عادة على غير متجانس داخل نفس مناطق الحمض النووي‬ ‫تتسبب االختالفات في تعدي الكروماتين غير المتجانس على الجينات المجاورة أو التراجع عن الجينات‬ ‫) في هذه المجاالت‬cis ‫ يمكن قمع المواد القابلة للنسخ عن طريق وضعها (في‬.‫في أقصى المجاالت‬.‫الحدودية‬ 11 Human Genetics B1 ‫عـــبود‬ Asst.Inst. Omer S. Ghalib Lec: 6 3rd stage Transcribable material may be repressed by being positioned (in cis) at these boundary domains. This gives rise to expression levels that vary from cell to cell, which may be demonstrated by positioneffect variegation. Insulator sequences may act as a barrier in rare cases where constitutive heterochromatin and highly active genes are juxtaposed (e.g. the 5'HS4 insulator upstream of the chicken β-globin locus, and loci in two Saccharomyces spp ‫ يؤدي ذلك‬.‫) في هذه المجاالت الحدودية‬cis ‫يمكن قمع المواد القابلة للنسخ عن طريق وضعها (في‬ ‫ والتي يمكن إثباتها من خالل تنوع تأثير‬،‫إلى مستويات التعبير التي تختلف من خلية إلى أخرى‬ ‫ قد تعمل تسلسالت العازل كحاجز في حاالت نادرة حيث يتم وضع الكروماتين غير المتجانس‬.‫الموضع‬ β- ‫ في المنبع من موضع‬HS4'5 ‫ عازل‬،‫التأسيسي والجينات النشطة للغاية (على سبيل المثال‬ Saccharomyces spp ‫ والموضع في اثنين من‬،‫ الدجاج‬globin Nucleosome / Nucleosomes ‫ النيوكليوزومات‬/ ‫النيوكليوزوم‬ A nucleosome is a section of DNA that is wrapped around a core of proteins. Inside the nucleus, DNA forms a complex with proteins called chromatin, which allows the DNA to be condensed into a smaller volume. When the chromatin is extended and viewed under a microscope, the structure resembles beads on a string. Each of these tiny beads is a called a nucleosome and has a diameter of approximately 11 nm. The nucleosome is the fundamental subunit of chromatin. ‫ يشكل‬،‫ داخل النواة‬.‫النوكليوسوم هو جزء من الحمض النووي ملفوف حول نواة من البروتينات‬ ‫ مما يسمح بتكثيف الحمض النووي إلى‬،‫الحمض النووي مركبا به بروتينات تسمى الكروماتين‬.‫ يشبه الهيكل الخرز على سلسلة‬،‫ عندما يتم تمديد الكروماتين ومشاهدته تحت المجهر‬.‫حجم أصغر‬ ‫ النيوكليوسوم‬.‫ نانومتر‬11 ‫كل من هذه الخرزات الصغيرة تسمى نيوكليوسوم ويبلغ قطرها حوالي‬.‫هو الوحدة الفرعية األساسية للكروماتين‬ Each nucleosome is composed of a little less than two turns of DNA wrapped around a set of eight proteins called histones, which are known as a histone 12 Human Genetics B1 ‫عـــبود‬ Asst.Inst. Omer S. Ghalib Lec: 6 3rd stage octamer. ‫يتكون كل نوكليوسوم من أقل قليال من دورتين من الحمض النووي ملفوفة حول‬ ‫ والتي تعرف باسم الهستون أوكتامر‬،‫مجموعة من ثمانية بروتينات تسمى الهستونات‬ Each histone octamer is composed of two copies each of the histone proteins H2A, H2B, H3, and H4. The chain of nucleosomes is then compacted further and forms a highly organized complex of DNA and protein called a chromosome. ‫ ثم يتم‬.H4‫ و‬H3‫ و‬H2B‫ و‬H2A ‫ يتكون كل أوكتامر هستون من نسختين من بروتينات الهستون‬. ‫ضغط سلسلة النيوكليوسومات بشكل أكبر وتشكل مركبا منظما للغاية من الحمض النووي والبروتين‬.‫يسمى الكروموسوم‬ The DNA Packaging ‫تغليف الحمض النووي‬ - DNA packaging. Each chromosome consists of one continuous thread-like molecule of DNA coiled tightly around proteins, and contains a portion of the 6,400,000,000 basepairs (DNA building blocks) that make up your DNA. The 13 Human Genetics B1 ‫عـــبود‬ Asst.Inst. Omer S. Ghalib Lec: 6 3rd stage way DNA is packaged into chromatin is a factor in how protein production is controlled. ‫ يتكون كل كروموسوم من جزيء واحد مستمر يشبه الخيط من الحمض‬.‫تغليف الحمض النووي‬ ‫ زوج أساسي‬6,400,000,000 ‫ ويحتوي على جزء من‬،‫النووي ملفوفا بإحكام حول البروتينات‬ ‫ الطريقة التي يتم بها تعبئة‬.‫(لبنات بناء الحمض النووي) التي تشكل الحمض النووي الخاص بك‬.‫الحمض النووي في الكروماتين هي عامل في كيفية التحكم في إنتاج البروتين‬ - Watson and Crick gave the DNA structure. According to their model DNA is a double-helical structure with two polynucleotide strands that run antiparallel. Due to phosphate groups in the DNA backbone, this double helix is negatively charged. The cell produces histone proteins that bind to the DNA to counteract the negative charge. These histone proteins have a role in the packaging of DNA. ‫ الحمض النووي هو بنية حلزونية‬،‫ وفقا لنموذجهم‬.‫أعطى واتسون وكريك بنية الحمض النووي‬ ‫ بسبب مجموعات الفوسفات في‬.‫مزدوجة مع اثنين من خيوط النيوكليوتيدات التي تعمل على متوازية‬ ‫ تنتج الخلية‬.‫ فإن هذا الحلزون المزدوج مشحون بشكل سلبي‬،‫العمود الفقري للحمض النووي‬ ‫ بروتينات الهستون هذه‬.‫بروتينات اله ستون التي ترتبط بالحمض النووي لمواجهة الشحنة السالبة‬.‫لها دور في تغليف الحمض النووي‬ The Nucleosome and DNA Packaging ‫تغليف النوكليوسوم والحمض النووي‬ - Although the DNA helical diameter is only 2 nm, the entire DNA strand in a single cell will stretch roughly 2 meters when completely unwound. The entire DNA strand must fit within the nucleus of a cell, so it must be very tightly packaged to fit. This is accomplished by wrapping the DNA around structural histone proteins, which act as scaffolding for the DNA to be coiled around. The entire structure is called a nucleosome, each of which includes an octamer of histone proteins and 146 to 147 base pairs of DNA. ‫على الرغم من أن القطر الحلزوني‬ 14 ‫عـــبود ‪Human Genetics B1‬‬ ‫‪Asst.Inst. Omer S.‬‬ ‫‪Ghalib Lec: 6‬‬ ‫‪3rd stage‬‬ ‫للحمض النووي هو ‪ 2‬نانومتر فقط‪ ،‬إال أن حبال الحمض النووي بأكمله في خلية واحدة سوف‬ ‫يمتد ما يقرب من مترين عند فكه تماما‪.‬يجب أن يتناسب حبال الحمض النووي بأكمله مع نواة‬ ‫الخلية‪ ،‬لذلك يجب تعبئته بإحكام شديد لتناسبه‪.‬يتم تحقيق ذلك عن طريق لف الحمض النووي‬ ‫حول بروتينات الهستون الهيكلية‪ ،‬والتي تعمل كسقالة للحمض النووي ليتم لفه‪.‬يسمى الهيكل‬ ‫بأكمله النوكليوزوم‪ ،‬والذي يتضمن كل منها ثماني من بروتينات الهستون و‪ 146‬إلى ‪ 147‬زوجا‬ ‫أساسيا من الحمض النووي‪.‬‬ ‫‪The millions of nucleosomes tightly coil the continuous DNA strand into‬‬ ‫‪chromatin which is further condensed into the chromosome classically visualized‬‬ ‫‪during cell division.‬‬ ‫تقوم ماليين النيوكليوسومات بلف حبال الحمض النووي المستمر بإحكام إلى الكروماتين الذي يتم‬ ‫تكثيفه بشكل أكبر في الكروموسوم الذي يتم تصوره بشكل كالسيكي أثناء انقسام الخاليا‪.‬‬ ‫‪- The tight structure of chromatin brings about the problem of accessibility to the‬‬ ‫‪DNA by enzymes involved in DNA replication and transcription. Chromatin‬‬ ‫‪exists in one of two states: heterochromatin, which is condensed and allows little‬‬ ‫‪access by transcription enzymes, and euchromatin, which is loose to allow for‬‬ ‫‪interaction with transcription enzymes. The transition between these two states is‬‬ ‫‪determined by interactions between the DNA and histone proteins via‬‬ ‫‪posttranslational modifications to the histone proteins like methylation and‬‬ ‫‪acetylation‬‬ ‫يؤدي الهيكل الضيق للكروماتين إلى مشكلة الوصول إلى الحمض النووي بواسطة اإلنزيمات المشاركة في‬ ‫تكرار الحمض النووي ونسخه‪.‬يوجد الكروماتين في واحدة من حالتين‪ ،heterochromatin :‬الذي يتم‬ ‫تكثيفه ويسمح بالوصول القليل عن طريق إنزيمات النسخ‪ ،‬و‪ ،euchromatin‬وهو فضفاض للسماح‬ ‫بالتفاعل مع إنزيمات النسخ‪.‬يتم تحديد االنتقال بين هاتين الحالتين من خالل التفاعالت بين الحمض النووي‬ ‫وبروتينات الهستون عن طريق تعديالت ما بعد الترجمة على بروتينات الهستون مثل المثيلة واألسيتيل‪.‬‬ ‫‪15‬‬ Human Genetics B1 ‫عـــبود‬ Asst.Inst. Omer S. Ghalib Lec: 6 3rd stage. Methylation generally increases interactions between the DNA and histone, thus suppressing gene expression, whereas acetylation will loosen interactions resulting in greater access by transcription enzymes resulting in increased gene expression. The post-translational modifications to histone proteins underlie the mechanisms of epigenetics, which are defined as alterations to gene expression without changes to the DNA sequence. ،‫ وبالتالي قمع التعبير الجيني‬،‫تزيد المثيلة بشكل عام من التفاعالت بين الحمض النووي والهيستون‬ ‫في حين أن األسيتيل سيخفف من التفاعالت مما يؤدي إلى زيادة الوصول عن طريق إنزيمات النسخ‬ ‫ تكمن تعديالت ما بعد الترجمة على بروتينات الهستون وراء‬.‫مما يؤدي إلى زيادة التعبير الجيني‬ ‫ والتي تعرف بأنها تغييرات في التعبير الجيني دون تغييرات في تسلسل الحمض‬،‫آليات علم التخلق‬.‫النووي‬ - The ability for DNA packaging to be modified at various stages of the cell cycle is important in both DNA replication and cell division as well as transcription. ‫تعد القدرة على تعديل عبوات الحمض النووي في مراحل مختلفة من دورة الخلية مهمة في كل‬.‫من تكرار الحمض النووي وانقسام الخاليا وكذلك النسخ‬ Replication occurs at many origins of replication throughout the DNA strand to accelerate the replication of the entire genome, with each origin separated by approximately 100,000 base pairs. The DNA does not interact with histones during this process to allow for the propagation of the polymerase enzymes. However, when the process is complete, the DNA must reintegrate with the histones to reform nucleosomes and eventually the supercoiled chromosome structure during mitosis. 16 ‫عـــبود ‪Human Genetics B1‬‬ ‫‪Asst.Inst. Omer S.‬‬ ‫‪Ghalib Lec: 6‬‬ ‫‪3rd stage‬‬ ‫يحدث النسخ المتماثل في العديد من أصول النسخ المتماثل في جميع أنحاء حبال الحمض النووي‬ ‫لتسريع تكرار الجينوم بأكمله‪ ،‬مع فصل كل أصل بحوالي ‪ 100000‬زوج أساسي‪.‬ال يتفاعل الحمض‬ ‫النووي مع الهستونات خالل هذه العملية للسماح بانتشار إنزيمات البلمرة‪.‬ومع ذلك‪ ،‬عند اكتمال‬ ‫العملية‪ ،‬يجب إعادة دمج الحمض النووي مع الهستونات إلصالح النيوكليوسومات وفي النهاية بنية‬ ‫الكروموسومات فائقة اللف أثناء االنقسام‪.‬‬ ‫‪Following cell division, the DNA must again separate from the histone proteins‬‬ ‫‪to undergo transcription. This capability for the DNAhistone interactions to be‬‬ ‫‪modulated is crucial for the proper growth and function of a cell with‬‬ ‫‪malfunctions contributing to disease like hypermethylation in‬‬ ‫‪cancer.‬‬ ‫بعد انقسام الخاليا‪ ،‬يجب أن ينفصل الحمض النووي مرة أخرى عن بروتينات الهستون للخضوع‬ ‫للنسخ‪.‬هذه القدرة على تعديل تفاعالت الحمض النووي والهستون أمر بالغ األهمية للنمو السليم‬ ‫للخلية ووظيفتها مع األعطال التي تساهم في مرض مثل فرط مثيلة في‬ ‫سرطان‪.‬‬ ‫‪17‬‬ Human Genetics B1 ‫عـــبود‬ Asst.Inst. Omer S. Ghalib Lec: 6 3rd stage 18

Use Quizgecko on...
Browser
Browser