Zmenšení chromatinu (z latinského diminutio - redukce) je obecný název pro buněčné genetické procesy, během kterých jsou během embryonálního vývoje některých mnohobuněčných živočichů (zejména bezobratlých ) somatické buňky naprogramovány tak, aby ztratily část genetického materiálu, který byl přítomen v zygotě . a zůstává nedotčena v zárodečných buňkách . Snížení chromatinu je pozorováno u některých zástupců dvoukřídlého hmyzu, parazitických škrkavek (háďátek), veslonnožců a hagfish [1] . Mechanismy zmenšování se u různých organismů liší, ale spojuje je skutečnost, že dochází ke ztrátě většinou repetitivní a nekódující DNA, k čemuž dochází pouze v počátcích somatických tkání [2] . Podobný proces existuje také u prvoků , a to u nálevníků , u některých z nich se při reorganizaci vegetativního jádra (makronucleus) ztrácí významná část genetického materiálu přítomného v generativním jádru (mikronukleu) - analog zárodku liniových buněk mnohobuněčných živočichů.
Fenomén zmenšování chromatinu objevil a popsal pomocí cytologických metod u škrkavek v 80. letech 19. století vynikající německý biolog Theodor Boveri [3] .
Snížení chromatinu bylo pozorováno u 12 druhů parazitických hlístic a nebylo nalezeno u volně žijících hlístic. Jak bylo uvedeno výše, zmenšování chromatinu u škrkavek objevil v 19. století Theodore Boveri, který studoval embryonální vývoj Ascaris megalocephala [3] . Významný příspěvek ke studiu mechanismů zmenšování chromatinu u háďátek přinesli ve 20. století švýcarští zoologové Heinz Tobler ( Heinz Tobler ) a Fritz Müller ( Fritz Müller ), jejichž hlavními předměty studia byli axarid Parascaris univalens a škrkavka prasečí Ascaris suum [4] .
V průběhu úbytku chromatinu u hlístic dochází k nevratné diferenciaci buněk somatické a zárodečné linie, která spočívá ve fragmentaci chromozomů v buňkách somatické linie, přidání nových telomerických sekvencí k výsledným fragmentům a následné eliminace heterochromatických segmentů chromozomů. V důsledku tohoto procesu se buňky zárodečné a somatické linie liší diploidním počtem chromozomů, množstvím DNA a strukturou jaderného chromatinu [5] .
Snížení chromatinu u P.univalens nastává postupně od 2. do 6. štěpného dělení. Cytologická analýza holocentrických chromozomů Parascaris Ascaris ukázala, že v anafázi deminutivního dělení migrují pouze euchromatické segmenty chromozomů k pólům vřeténka, zatímco telomerické bloky heterochromatinu zůstávají v ekvatoriální zóně a následně migrují do cytoplazmy, kde brzy degradují . Diploidní počet chromozomů v buňkách somatické linie se zvyšuje ze dvou na šedesát. Podle různých odhadů je u P.univalens během úbytku chromatinu eliminováno asi 80–90 % celkové DNA [1] .
V současnosti bylo zmenšování chromatinu zjištěno u 22 druhů veslonnožců Cyclopoida ( Copepoda , Crustacea ) [1] . První pozorování úbytku chromatinu u klanonožců pocházejí z roku 1911 [6] . Zmenšování chromatinu u veslonnožců studovala v 60. až 70. letech 20. století německá badatelka Sigrid Beermannová a od 80. let 20. století také ruští vědci A. P. Akifiev , A. K. Grishanin a I. F. Zhimulev [7] .
Na rozdíl od hlístic, kde dochází k úbytku chromatinu postupně v několika štěpných děleních, dochází k úbytku chromatinu u Cyclops kolensis téměř současně. Takže úbytek chromatinu nastává během 4. štěpení současně v 6 z osmi buněk; v 7. buňce dochází ke zmenšení v době, kdy dochází k pátému dělení v buňkách, které již prošly zmenšením; zbývající 8. buňka nepodléhá zmenšení a tvoří zárodečnou linii. V důsledku úbytku chromatinu u Cyclops kolensis obsahují somatické buňky asi o 90 % méně DNA než buňky zárodečné [7] .
Proces zmenšování chromatinu je charakteristický pro všechny zástupce brvitých rodů Tertahymena , Paramecium (třída Oligohymenophorea ), Stylonychia , Euplotes a Oxytricha (třída Spirotrichea ) [1] . Zmenšení chromatinu bylo objeveno u nálevníků americkými výzkumníky Davidem M. Prescottem v 80. letech 20. století, sto let po objevu tohoto procesu u škrkavek Theodorem Boverim [8] .
Mikronukleus nálevníků je analogický k zárodečným buňkám mnohobuněčných organismů, zatímco makronukleus je somatické jádro, které je tvořeno z kopie mikrojádra a které podporuje existenci tohoto konkrétního jedince. Mikronukleus obsahuje chromozomy typické velikostí a složením pro eukaryota. Telomery mikronukleárních chromozomů jsou stokrát opakované sekvence 5'-CCCCAAAA-3'. Makronukleární DNA se skládá z fragmentů o velikosti od několika set párů bází (bp) do přibližně 15 tisíc bp. s průměrnou hodnotou cca 2 tisíce b.p. Až na několik málo výjimek je každý z fragmentů makronukleární DNA jeden gen (jeden čtecí rámec ) s 5' nekódující regulační sekvencí a 3' nekódujícím koncem. Konce těchto fragmentů mají ve srovnání s mikronukleárními chromozomy odlišnou telomerovou strukturu a skládají se z mnohočetných repetic 5'-C 4 A 4 C 4 A 4 C 4 - 3' sekvence [8] .
Během dozrávání makronukleu se mikronukleové chromozomy nejprve stanou polytenními , poté jsou tyto polytenní chromozomy rozřezány na fragmenty, ke kterým telomeráza přidá telomerické repetice, poté je eliminována spacer (mezigenová) DNA a zbývající fragmenty obsahující geny jsou opakovaně amplifikovány. U řasnatého Oxytricha nova je eliminováno asi 95 % DNA původně přítomné v mikronukleu a makronukleus má v důsledku reorganizace asi 25 * 10 6 krátkých fragmentů DNA [8] . Nejnápadnější na těchto reorganizacích je změna v pořadí segmentů strukturálních genů, nazývaných „makronukleární destinované sekvence“ – MDS ( anglicky macronuclear destined sequence ). Například gen pro aktin 1 v Oxytricha nova má pořadí segmentů MDS v mikronukleu 3-4-6-5-7-9-2-1 a v makronukleu se segmenty MDS stávají 1-2-3-4 -5- 6-7-8-9, který zajišťuje normální genovou transkripci [9] .