EUCHROMATINAS: STRUKTŪRA IR FUNKCIJOS - BIOLOGIJA - 2025

Euchromatyna yra eukariotinių chromosomų dalis, kuri yra sudaryta iš lengvai supakuoti chromatino ir kurių sudėtyje yra dauguma kodavimo genų sekas ir daug kitų mikroorganizmų genome.

Ši eukariotų chromosomų sritis yra susijusi su transkripciniu požiūriu aktyviomis sritimis, todėl ji turi didelę reikšmę organizmo ląstelėms. Tai aiškiai matoma ląstelėse, kurios nesiskirsto, nes kondensuodamasis ar sutankėjant, jis tampa heterochromatinu prieš žingsnį prieš mitozinį ir (arba) meiotinį ląstelių dalijimąsi.

Euchromatinas prieinamas transkripcijos įrenginiams (Šaltinis: Wenqiang Shi per Wikimedia Commons)

Taigi, euchromatinas yra vienas iš dviejų chromatino struktūrinio organizavimo tipų, antrasis yra heterochromatinas, kuris gali būti fakultatyvus arba konstitucinis.

Struktūra

Euchromatino struktūra gali būti apibūdinta lygiai taip pat, kaip ir chromatino struktūra, aptinkama daugelyje vadovėlių, nes vienas iš nedaugelio skirtumų tarp pastarojo ir heterochromatino yra DNR + baltymo grandinės sutankinimo ar kondensacijos lygis.

Chromatinas

Eukariotinių organizmų DNR randama branduolyje, glaudžiai bendradarbiaujant su daugybe baltymų. Tarp šių baltymų yra keletas reikšmingų histonų, atsakingų už chromosomų DNR grandinių „organizavimą“ ir kondensavimą, leidžiančią šioms didelėms molekulėms „patekti“ į tokią mažą erdvę ir kontroliuojančią genų ekspresiją.

Kiekvieną eukariotinę chromosomą sudaro viena DNR grandinė ir daugybė histonų baltymų. Šios struktūros yra labai dinamiškos, nes jų tankinimo laipsnis yra keičiamas ne tik atsižvelgiant į ląstelės transkripcijos poreikius, bet ir atsižvelgiant į ląstelės ciklo momentą bei kai kuriuos aplinkos signalus.

Chromatino tankinimo pokyčiai vienaip ar kitaip veikia genetinės raiškos lygį (kai kuriuose regionuose labiau nei kituose), todėl atitinka informacijos epigenetinio reguliavimo lygį.

Histonai leidžia beveik 50 kartų sutrumpinti kiekvienos chromosomos DNR grandinių ilgį, o tai ypač svarbu ląstelių dalijimosi metu, nes chromatino tankinimas užtikrina teisingą chromosomų atskyrimą tarp dukterinių ląstelių.

Histono oktameras

Eukariotų chromosomų DNR molekulės yra apvyniotos „cilindrine“ struktūra, sudaryta iš aštuonių histonų baltymų: H2A, H2B, H3 ir H4. Aštuonkampį branduolį sudaro du H2A ir H2B dimerai ir H3 ir H4 baltymų tetrameras.

Histonai yra pagrindiniai baltymai, nes jie turi daug teigiamai įkrautų aminorūgščių liekanų, pavyzdžiui, lizino ir arginino. Šie teigiami krūviai elektrostatiškai sąveikauja su neigiamais DNR molekulių krūviais, palaikydami jo sąjungą su baltymo branduoliu.

Kiekvienas histono oktameras rišo apie 146 bazines poras, sudarydamas tai, kas vadinama nukleosoma. Chromatinas yra sudarytas iš nuoseklių nukleosomų, sujungtų trumpu DNR gabalėliu ir histono jungiamąjį arba jungiamąjį baltymą, vadinamą H1. Ši konfigūracija sumažina DNR ilgį 7 kartus, palyginti su pradiniu ilgiu.

Histonų baltymai taip pat turi aminorūgščių „uodegas“, išsikišančias iš nukleosomų ir galinčias atlikti kovalentines modifikacijas, galinčias pakeisti chromatino sutankėjimo lygį (sutankėjimui įtakos turi ir kovalentinės DNR modifikacijos, tokios kaip , citokinų metilinimas, kuris skatina tankinimą).

Priklausomai nuo kiekvienos ląstelės gyvenimo laiko, nukleosomų sudaryta gija gali dar labiau sutankėti ir sudaryti pluoštinę struktūrą, vadinamą „30 nm pluoštu“, o tai dar 7 kartus sutrumpina DNR molekulės ilgį.

Šis 30 nm pluoštas gali būti organizuotas šerdies viduje radialinių kilpų pavidalu; šioms kilpoms būdingi transkripciškai aktyvūs genai ir jie atitinka euchromatiną.

Euchromatinas ir heterochromatinas

Euchromatinas ir heterochromatinas yra dvi chromatino organizavimo rūšys. Heterochromatinas yra kompaktiškiausia arba „uždara“ chromosomos dalis; jam būdingi biocheminiai hipoacetiliacijos ir hipermetilinimo požymiai (aukštesniuose eukariotuose yra histono H3 liekanos 9 metilinimas).

Su heterochromatinais siejamos transkripcijos tylūs genominiai regionai, pasikartojančių sekų regionai ir „vestigialiniai“ regionai, įsibroviantys perkeliamieji elementai ir retrotransposonai.

Chromatino organizacija branduolyje (Šaltinis: Sha, K. ir Boyer, LA. Pluripotentinių ląstelių chromatino parašas (2009 m. Gegužės 31 d.), „StemBook“, ed., Kamieninių ląstelių tyrimų bendruomenė, „StemBook“, doi / 10.3824 / kamieninė knyga. 1.45.1, http://www.stembook.org. Per „Wikimedia Commons“)

Heterochromatinas sudaro telomerinius ir centromerinius chromosomų regionus, kurie yra svarbūs šių struktūrų galų apsaugai ir teisingam atskyrimui ląstelių dalijimosi metu.

Be to, atsižvelgiant į ląstelės transkripcijos poreikius, dalis chromatino gali vienu metu heterochromatiną, o kitą - atpalaiduoti.

Euchromatinui, priešingai, būdingas hiperacetilinimas ir hipometilinimas, konkrečiau - acetilų grupės „žymės“ H3 ir H4 histonų 4 lizino liekanoje.

Jis atitinka „laisvesnes“ chromatino sritis ir paprastai žymi aktyviausias transkripcijos dalis, tai yra, kur sugrupuotas didžiausias koduojančių genų skaičius.

Euchromatino funkcijos

Euchromatino yra labai gausu ląstelės branduolyje, kai ląstelės nesiskirsto, tai yra, kai chromosomos nėra kondensuotos ir neturi būdingos formos.

Atsižvelgiant į tai, kad šioje chromatino dalyje yra daugiausiai transkripciniu požiūriu aktyvių genų, euchromatinas turi svarbių funkcijų vystymuisi, metabolizmui, fiziologijai ir ląstelių natūralių gyvybinių biologinių procesų reguliavimui.

Kodėl?

Nes „aktyvūs“ genai koduoja visus baltymus ir fermentus, reikalingus visiems metaboliniams ir fiziologiniams ląstelės procesams vykdyti.

Tie genai, kurie nekoduoja baltymų, bet yra aktyvūs ir transkripcijos požiūriu, paprastai turi reguliavimo funkcijas, tai yra, jie koduoja mažas RNR molekules, transkripcijos faktorius, ribosomines RNR ir kt.

Todėl transkripcijos procesų reguliavimas taip pat priklauso nuo informacijos, esančios euchromatine, taip pat nuo procesų, susijusių su ląstelių dalijimu ir augimu, reguliavimo.

Nuorodos

1. Brookeris, R., Widmaieris, E., Grahamas, L., Stilingas, P., Hasenkampfas, C., Hunteris, F.,… ir Riggsas, D. (2010). Biologija.
2. Eissenberg, J., Elgin, S. (2005) Heterochromatin and Euchromatin. Gyvybės mokslų enciklopedija. John Wiley & Sons, Ltd.
3. Griffiths, AJ, Wessler, SR, Lewontin, RC, Gelbart, WM, Suzuki, DT ir Miller, JH (2005). Įvadas į genetinę analizę. Macmillanas.
4. Grunstein, M., Hecht, A., Fisher-Adams, G., Wan, J., Mann, RK, Strahl-Bolsinger, S., … & Gasser, S. (1995). Euchromatino ir heterochromatino reguliavimas histonuose mielėse. J Cell Sci, 1995 (19 priedas), 29-36.
5. Tamaru, H. (2010). Apribota euchromatino / heterochromatino teritorija: jumonji kerta liniją. Genai ir vystymasis, 24 (14), 1465–1478.