A cromatina é a estrutura na qual o DNA é empacotado e compactado no volume limitado do núcleo das células eucariotas . A cromatina é composta por uma combinação de DNA , RNA e proteínas de dois tipos: histonas e não histonas. É o principal constituinte dos cromossomos eucarióticos.
Na microscopia, podemos distinguir dois tipos de cromatina correspondentes a diferentes níveis de compactação:
- A ecromatina corresponde a uma cromatina menos condensada em que os genes, mais acessíveis, têm sua expressão facilitada.
- Heterocromatina corresponde à cromatina mais densa com DNA menos facilmente acessível.
Além da informação genética codificada exclusivamente no DNA, a cromatina também transmite informação epigenética , transportada tanto pelo DNA, algumas bases das quais podem ser modificadas por metilação , quanto por histonas que estão sujeitas a muitas formas. Modificações reversíveis (metilação, acetilação , fosforilação , ubiquitinilação ...). A combinação de modificações epigenéticas que afetam as histonas constitui um segundo código, denominado "código das histonas", que contribui de forma importante para a regulação das funções nucleares. Ao contrário da informação genética, que é idêntica em todas as células de um determinado organismo, a informação epigenética varia de acordo com o tipo de célula, o nível de diferenciação das células e seu progresso no ciclo celular. Como a informação genética transportada pelo DNA, a informação epigenética é transmissível durante a replicação do genoma e durante as divisões celulares.
A cromatina foi descoberta por volta de 1880 por Walther Flemming , que lhe deu esse nome por causa de sua afinidade com corantes. As histonas são descobertas logo depois em 1884 por Albrecht Kossel . Pouco progresso foi feito na estrutura da cromatina até a década de 1970 e as primeiras observações das fibras da cromatina na microscopia eletrônica , revelando a existência do nucleossomo , a unidade básica da cromatina, cuja estrutura detalhada será eventualmente resolvida por cristalografia de raios-X em 1997.
O bloco de construção básico da cromatina é o nucleossomo . Os nucleossomos são constituídos por um segmento de DNA de 146 pares de bases enrolado em torno de um disco de proteína octamérica, um conjunto de 8 moléculas de histona H2A, H2B, H3 e H4. Os nucleossomos são ligados entre si no DNA para formar uma estrutura semelhante a uma pérola (uma estrutura extremamente rara na célula, os nucleossomos são de fato empilhados uns sobre os outros). Com a adição das histonas H1 , o filamento nucleossômico, também chamado de fibra de 10 nm, é por sua vez compactado na forma de fibras de 30 nm de diâmetro, constituindo a unidade básica da cromatina. Essa fibra em si pode ser mais ou menos condensada (enrolada demais). No nível ultraestrutural , na microscopia eletrônica , podemos distinguir a eucromatina , esparsa, que contém os genes ativos , e a heterocromatina , densa.
No início da mitose , a cromatina se condensa na forma de cromossomos .
Dois tipos de cromatina podem ser distinguidos:
O controle da estrutura da cromatina também é uma forma de controlar a expressão gênica. Na verdade, o DNA a ser expresso deve ser descompactado, um complexo de remodelação, portanto, intervém para desorganizar as histonas a fim de permitir a ligação de fatores trans no DNA e sua expressão.
Também as histonas, como o DNA, são submetidas a modificações químicas que regulam a expressão gênica. Essas modificações dizem respeito apenas à parte N-Terminal das histonas H2A, H2B, H3 e H4, enquanto que se relacionam tanto ao C-Terminal quanto ao N-Terminal da histona H1. Um resíduo de metilação lisina terá geralmente um efeito inibidor, suprimindo a expressão do genoma; ao passo que sua acetilação juntamente com uma metilação de argininas terá um efeito ativador reduzindo as cargas positivas desta última e, portanto, participando de sua desorganização. De fato, é notado que certos complexos de repressão estão associados a atividades desacetilase .