Heterochromatin yra chromatino (DNR ir histonų baltymų) tankiai supakuoti eukariotinių chromosomų dalis. Paprastai tai siejama su „tyliais“ genomo regionais, tai yra su tais, kurie transkripciniu požiūriu neaktyvūs.
1928 m. Heitzas pirmasis išskyrė du skirtingus chromatino tipus eukariotų chromosomose tarpfazių metu, apibūdindamas euchromatiną ir heterochromatiną pagal jų diferencinį sutankinimą.
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“)
Jei eukariotinės chromosomos dažomos įvairiais būdais, būdingiems DNR, atliekant mikroskopinius stebėjimus paaiškėja, kad yra šių struktūrų regionų, kurie dažosi intensyviau nei kiti. Šie regionai atitinka hitrokompaktus hetrochromatino regionus.
DNR heterochromatinizacija, tai yra, jos pakavimas, ląstelėje gali vykti reaguojant į įvairius veiksnius ir gali būti fakultatyvi arba konstitucinė.
Konstitutinis heterochromatinas yra nuolatinis bruožas, paprastai paveldimas, tuo tarpu fakultatyvus heterochromatinas gali arba negali būti chromosomoje tam tikru metu. Geriausias konstitucinio heterochromatino pavyzdys yra vienos iš dviejų X chromosomų patelės.
Eukariotuose heterochromatinas „kaupia“ ir „sutankina“ juos apibūdinančius didelius genomus, ypač tuos regionus, kurie susideda iš pasikartojančių sekų, likusių įsiskverbiančių retro transposonų frakcijų, perkeliamų elementų, be kita ko.
Struktūra
Heterochromatinas neturi labai skirtingos struktūros nei mažiau tankiai supakuotas chromatinas, euchromatinas.
Tai suprantant, svarbu atsiminti, kad eukariotų chromosomos yra sudarytos iš DNR molekulės, susijusios su baltymais, vadinamais histonais. Aštuoni histonai sudaro aštuonkampį branduolį, vadinamą „nukleosoma“, aplink kurį įvynioja DNR.
DNR susiejimas su histono baltymais atsiranda dėl elektrostatinės sąveikos tarp teigiamų šių baltymų likučių krūvių ir neigiamų DNR grandinės struktūros fosfato grupių krūvių.
Nukleosomos (Šaltinis: Nucleosome_structure.png: Ričardo Wheelerio (Zephyris) darinys (Nucleosome-2.png): Rekymanto per Wikimedia Commons)
- Histonų oktameras
Kiekvienas histonų oktameras yra sudarytas iš H3 ir H4 histonų tetramero ir iš dviejų H2A ir H2B histonų dimerų; Maždaug 146 bazinės poros DNR yra išdėstytos aplink kiekvieną histonų branduolį.
Nukleosomos „priartėja“ viena prie kitos, nes joje dalyvauja kitas histonas, žinomas kaip sąjungos arba tilto histonas (angliškai „linker“), kuris yra histonas H1.
Tada chromatinas yra sudarytas iš vienas po kito einančių nukleosomų, kurios sutankėja ir sudaro pluoštinę struktūrą, kurios storis yra didesnis, bet mažesnis.
Kiekvienam histono baltymui būdinga aminorūgšties „uodega“, kuri gali patirti kovalentines fermentines modifikacijas. Nustatyta, kad šios modifikacijos turi įtakos genų, susijusių su nukleozomomis, ekspresijos ar nutildymo laipsniui, taip pat chromatino sutankėjimo lygiui.
Visų pirma, heterochromatinui būdingas histonų hipoacetilinimas visuose eukariotuose ir hist3 H3 metilinimas ties 9 lizino liekana tik „aukštesniems“ eukariotams.
Fermentai, atsakingi už šių modifikacijų atlikimą, yra atitinkamai žinomi kaip histono deacetilazės ir histono metiltransferazės.
Be histonų modifikacijų, DNR taip pat gali būti metilinta, o tai daro įtaką chromatino sutankinimo laipsniui ir atitinka antrąjį iš dviejų epigenetinių eukariotų genomo organizavimo mechanizmų.
Kur randamas heterochromatinas?
Heterochromatinas, kaip aptarta pradžioje, gali būti konstitucinis arba fakultatyvus.
Konstitutinis heterochromatinas ypač gausus genominiuose regionuose, kuriuose yra didelis pasikartojančių sekų tankis (pavyzdžiui, palydovo elementuose, pavyzdžiui), kur yra gausybė nutildytų transponuojamųjų elementų, centromeriniuose ir telomeruose.
Teigiama, kad tai yra konstitucinė, nes šios genomo dalys ląstelių dalijimosi metu išlieka kondensuotos arba kompaktiškos. Kita vertus, nedalijančioje ląstelėje didžioji dalis DNR yra euchromatinė ir yra tik keli gerai apibrėžti konstitucinio heterochromatino regionai.
Fakultatyvusis heterochromatinas yra tas, kuris randamas lokusuose, kurie yra reguliuojami skirtingais vystymosi etapais; taigi iš tikrųjų tai yra „laikinai sutirštėjusios“ sritys, kurios gali kisti atsižvelgiant į ląstelės signalus ir genetinį aktyvumą.
funkcijos
Kadangi heterochromatinas yra svarbi telomerinių ir centromerinių sričių dalis, ląstelių dalijimosi ir chromosomų galų apsaugos požiūriu jis atlieka transcendentines funkcijas.
Centromerai aktyviai funkcionuoja ląstelių dalijimosi metu, leisdami dubliuotoms chromosomoms judėti link abiejų dalijančiosios ląstelės polių, o likusieji genai išlieka neaktyvūs ir kompaktiški.
Konkrečių eukariotų chromosomų sričių sutankinimas yra genetinio nutildymo sinonimas, nes tai, kad heterochromatinas yra tankiai supakuotas, reiškia transkripcijos mechanizmo neprieinamumą prie pagrindinių genų sekų.
Rekombinacijos atžvilgiu heterochromatinas slopina šį procesą, saugant genomo vientisumą, uždraudžiant „neteisėtą“ rekombinaciją tarp pasikartojančių DNR sekų, išsibarsčiusių visame genome. Tai ypač svarbu kontroliuojant „parazitinius“ perkeliamus elementus, kurie nutildomi heterochromatinizacijos būdu.
Struktūrinės funkcijos
Dar prieš kelerius metus buvo manoma, kad heterochromatinė DNR yra savotiška „nepageidaujama DNR“, nes mokslininkai nerado specifinės sekų, įtrauktų į šiuos regionus, funkcijos; Prisiminkime, kad, pavyzdžiui, daugiau nei 80% žmogaus genominės DNR nekoduoja ląstelių baltymų ar RNR molekulių, turinčių reguliavimo funkcijas.
Tačiau dabar žinoma, kad fakultatyvios heterochromatinės DNR formavimas yra nepaprastai svarbus daugelio procesų, vykstančių gyvų būtybių vystymosi ir augimo metu, reguliavimui, ir kad konstituciniai heterochromatinų regionai vaidina pagrindinį vaidmenį struktūriniu požiūriu.
Daugelio autorių nuomone, heterochromatinas gali turėti struktūrinių funkcijų eukariotų chromosomose. Šis teiginys grindžiamas tuo, kad heterochromatiniai regionai tam tikroje chromosomoje atskirose jo dalyse, turinčiose skirtingus genetinio „aktyvumo“ modelius.
Kitaip tariant, heterochromatinės sritys tarnauja kaip „tarpinės“ tarp skirtingų transkripciniu požiūriu aktyvių regionų, o tai gali turėti didelę reikšmę ten esančių genų transkripcijos požiūriu.
Nuorodos
- Griffiths, AJ, Wessler, SR, Lewontin, RC, Gelbart, WM, Suzuki, DT ir Miller, JH (2005). Įvadas į genetinę analizę. Macmillanas.
- Brown, SW (1966). Heterochromatinas. Science, 151 (3709), 417–425.
- Elgin, SC, ir Grewal, SI (2003). Heterochromatinas: tyla yra auksinė. Dabartinė biologija, 13 (23), R895-R898.
- Grewal, SI ir Jia, S. (2007). Heterochromatinas peržiūrėtas. „Nature Reviews Genetics“, 8 (1), 35.
- Grewal, SI ir Moazed, D. (2003). Heterochromatinas ir epigenetinė genų ekspresijos kontrolė. mokslas, 301 (5634), 798–802.
- Hennig, W. (1999). Heterochromatinas. Chromosoma, 108 (1), 1-9.