Diminuarea cromatinei (din latină diminutio - reducere) este denumirea generală pentru procesele genetice celulare în timpul cărora, în timpul dezvoltării embrionare a unor animale multicelulare (în principal nevertebrate ), celulele somatice sunt programate să piardă o parte din materialul genetic prezent în zigot . și rămâne intactă în celulele germinale . Scăderea cromatinei se observă la unii reprezentanți ai insectelor diptere , a viermilor rotunzi paraziți (nematode), a copepodelor și ai miincilor [1] . Mecanismele de diminuare în diferite organisme diferă, dar ele sunt unite de faptul că se pierde în mare parte ADN-ul repetitiv și necodant și acest lucru se întâmplă doar la începuturile țesuturilor somatice [2] . Un proces similar există și la protozoare , și anume la ciliați , în unele dintre ele, în timpul reorganizării nucleului vegetativ (macronucleu), o parte semnificativă a materialului genetic prezent în nucleul generator (micronucleu) se pierde - un analog al germenului. celule de linie ale animalelor multicelulare.
Fenomenul de diminuare a cromatinei a fost descoperit și descris folosind metode citologice la viermi rotunzi în anii 80 ai secolului al XIX-lea de remarcabilul biolog german Theodor Boveri [3] .
Scăderea cromatinei a fost observată la 12 specii de nematozi paraziți și nu a fost găsită la nematozii cu viață liberă. După cum am menționat mai sus, diminuarea cromatinei la viermi rotunzi a fost descoperită în secolul al XIX-lea de către Theodore Boveri, care a studiat dezvoltarea embrionară a Ascaris megalocephala [3] . O contribuție semnificativă la studiul mecanismelor diminuării cromatinei la nematozi a avut-o în secolul al XX-lea zoologii elvețieni Heinz Tobler ( Heinz Tobler ) și Fritz Müller ( Fritz Müller ), ale căror principale obiecte de studiu au fost axarida Parascaris univalens și ascaris de porc Ascaris suum [4] .
În cursul diminuării cromatinei la nematozi, are loc diferențierea ireversibilă a celulelor liniilor somatice și germinale, care constă în fragmentarea cromozomilor în celulele liniei somatice, adăugarea de noi secvențe telomerice la fragmentele rezultate și ulterior eliminarea segmentelor heterocromatice ale cromozomilor. Ca rezultat al acestui proces, celulele liniei germinale și ale liniilor somatice diferă în numărul diploid de cromozomi, cantitatea de ADN și structura cromatinei nucleare [5] .
Diminuarea cromatinei la P.univalens are loc secvenţial de la a 2-a la a 6-a diviziune de clivaj. Analiza citologică a cromozomilor holocentrici ai Parascaris Ascaris a arătat că în anafaza diviziunii diminutive, doar segmentele eucromatice ale cromozomilor migrează către polii fusului, în timp ce blocurile telomerice de heterocromatine rămân în zona ecuatorială și migrează ulterior către citoplasmă, unde se degradează în curând. . Numărul diploid de cromozomi din celulele liniei somatice crește de la doi la șaizeci. Conform diverselor estimări, aproximativ 80-90% din ADN total este eliminat în P.univalens în timpul diminuării cromatinei [1] .
În prezent, diminuarea cromatinei a fost găsită la 22 de specii de copepode Cyclopoida ( Copepoda , Crustacea ) [1] . Primele observații ale diminuării cromatinei la copepode datează din 1911 [6] . Scăderea cromatinei la copepode a fost studiată în anii 60-70 ai secolului XX de către cercetătorul german Sigrid Beermann și, de asemenea, începând cu anii 80 ai secolului XX, de oamenii de știință ruși A.P. Akifiev , A.K. Grishanin și I. F. Zhimulev [7 ]
Spre deosebire de nematode, unde diminuarea cromatinei are loc secvenţial în mai multe diviziuni de clivaj, diminuarea cromatinei la Cyclops kolensis are loc aproape simultan. Deci, diminuarea cromatinei are loc în timpul celei de-a patra diviziuni de clivaj simultan în 6 din opt celule; în celula a 7-a, diminuarea are loc în momentul în care are loc a cincea diviziune în celulele care au suferit deja diminuare; celula a 8-a rămasă nu suferă diminuare, formând linia germinativă. Ca urmare a diminuării cromatinei la Cyclops kolensis , celulele somatice conțin cu aproximativ 90% mai puțin ADN decât celulele germinale [7] .
Procesul de diminuare a cromatinei este caracteristic tuturor reprezentanților genurilor ciliate Tertahymena , Paramecium (clasa Oligohymenophorea ), Stylonychia , Euplotes și Oxytricha (clasa Spirotrichea ) [1] . Diminuarea cromatinei a fost descoperită la ciliați de cercetătorii americani David M. Prescott în anii 80 ai secolului XX, la o sută de ani de la descoperirea acestui proces la viermi rotunzi de către Theodore Boveri [8] .
Micronucleul ciliatilor este analog cu celulele germinale ale organismelor multicelulare, în timp ce macronucleul este nucleul somatic care se formează dintr-o copie a micronucleului și care susține existența acestui individ particular. Micronucleul conține cromozomi tipici ca mărime și compoziție pentru eucariote. Telomerii cromozomilor micronucleu sunt secvențe repetate de sute de ori 5'-CCCCAAAA-3'. ADN-ul macronuclear constă din fragmente cu dimensiuni variate de la câteva sute de perechi de baze (bp) până la aproximativ 15 mii bp. cu o valoare medie de circa 2 mii b.p. Cu foarte puține excepții, fiecare dintre fragmentele de ADN macronuclear este o singură genă (un cadru de citire ) cu o secvență de reglare 5' necodifică și o coadă 3' necodifică. Capetele acestor fragmente au o structură telomerică diferită în comparație cu cromozomii micronucleari și constau din repetări multiple ale secvenței 5'-C 4 A 4 C 4 A 4 C 4 - 3' [8] .
În timpul maturării macronucleului, cromozomii micronucleului devin mai întâi politen , apoi acești cromozomi politenici sunt tăiați în fragmente, la care telomeraza adaugă repetări telomerice, apoi ADN-ul distanțier (intergen) este eliminat, iar fragmentele rămase care conțin gene sunt amplificate în mod repetat. La ciliatul Oxytricha nova , aproximativ 95% din ADN-ul prezent inițial în micronucleu este eliminat, iar macronucleul, ca urmare a reorganizării, are aproximativ 25 * 10 6 fragmente scurte de ADN [8] . Cel mai frapant lucru la aceste reorganizări este modificarea ordinii segmentelor genelor structurale, numite „secvențe destinate macronucleare” - MDS ( în engleză macronuclear destined sequence ). De exemplu, gena actinei 1 din Oxytricha nova are ordinul segmentelor MDS din micronucleu 3-4-6-5-7-9-2-1, iar în macronucleu segmentele MDS devin 1-2-3-4. -5- 6-7-8-9, care asigură transcripția genică normală [9] .