Chromatin, auch Heterochromatin genannt, ist DNA im Zellkern, die kondensiert und manchmal in einen relativ inaktiven Zustand gebracht wurde. Der Großteil der menschlichen DNA existiert zu jeder Zeit in diesem kondensierten Zustand, wodurch ihre Länge von über XNUMX m in die mikroskopische Begrenzung des Zellkerns passt. Die DNA-Kondensation ist kein Zufall, und spezielle Mechanismen in der Zelle regulieren sorgfältig die Kondensation und Relaxation der Nukleinsäuren, je nachdem, welche Gene gerade für die Zellfunktion notwendig sind. Diese Mechanismen handhaben Aktionen, einschließlich DNA-Entwindung, Identifizierung von Genstellen und DNA-Reparatur, und jeder umfasst seine eigenen Proteine und Enzyme.
Die Bildung von Chromatin erfolgt im Allgemeinen durch einen Prozess namens Methylierung, bei dem Atomgruppen, die als Methylgruppen bezeichnet werden, an die DNA angefügt werden. Dies ist nicht die einzige DNA-Modifikation, die die Chromatinbildung anregen kann, aber sie ist eine der häufigsten. Die Methylierung signalisiert, dass eine bestimmte DNA-Region im Moment nicht gelesen oder für irgendetwas verwendet werden sollte, also sollte sie sich in ihre kondensierte Form wickeln, bis sie wieder benötigt wird. DNA-Kondensation geschieht nicht allein durch Methylierung, weil andere Proteine und Moleküle beteiligt sind, aber Methylierung ist oft der erste Schritt.
Der Prozess der Chromatinbildung kann manchmal so umfangreich sein, dass ein ganzes Chromosom im Wesentlichen inaktiviert wird. Dies geschieht häufig bei Tieren, bei denen zwei X-Chromosomen die Entwicklung eines Weibchens bezeichnen. Ein X-Chromosom in jeder Zelle wird zufällig deaktiviert, indem es ohne Schaden für den Organismus zu Chromatin kondensiert wird. Diese Inaktivierung des X-Chromosoms ist der Grund für die zufälligen Flecken der Fellfarbe bei Schildpattkatzen; Das Gen für die Fellfarbe befindet sich auf dem X-Chromosom, und die Farbe, die exprimiert wird, hängt vom aktiven Chromosom ab. Das kondensierte Chromosom, oft Barr-Körper genannt, kann vollständig inaktiv sein, behält aber oft ein geringes Maß an Aktivität bei.
Der Zugriff auf DNA, die zu Chromatin kondensiert wurde, ist oft ein zweifacher Prozess, der die Reorganisation der kondensierten DNA und die Entfernung aller Modifikationen, die zuvor eine Kondensation signalisierten, beinhaltet. Die Freisetzung von kondensierter DNA wird als Chromatin-Remodeling bezeichnet und kann sehr schnell erfolgen, normalerweise in Tausendstel- oder Millionstelsekunden. Die resultierende Struktur der freigesetzten DNA ist sehr wichtig dafür, wie Gene gelesen und translatiert werden. Das Mischen zwischen kondensierter und zugänglicher DNA ist für die ordnungsgemäße Funktion einer Zelle unerlässlich, und diese Übergänge finden im menschlichen Körper millionenfach pro Sekunde statt.