Heterohromatīna ir daļa no hromatīna (DNS un histona proteīni) blīvi iepakoto eikariotu hromosomas. Parasti to saista ar genoma "klusajiem" reģioniem, tas ir, ar tiem, kas ir transkripcijā neaktīvi.
Heitss 1928. gadā bija pirmais, kas starpfāžu laikā izdalīja divus dažādus hromatīna veidus eikariotu hromosomās, aprakstot euchromatin un heterochromatin, pamatojoties uz to atšķirīgo sablīvēšanos.
Hromatīna organizācija kodolā (Avots: Sha, K. un Boyer, LA. Pluripotentu šūnu hromatīna paraksts (2009. gada 31. maijs), StemBook, ed. Cilmes šūnu pētniecības kopiena, StemBook, doi / 10.3824 / cilmes grāmata. 1.45.1, http://www.stembook.org. Izmantojot Wikimedia Commons)
Ja eikariotu hromosomas tiek krāsotas, izmantojot dažādas metodes, kas raksturīgas DNS, mikroskopiski novērojumi atklāj, ka ir šo struktūru reģioni, kas krāso intensīvāk nekā citi. Šie reģioni atbilst hetrochromatīna hiperkompaktajiem reģioniem.
DNS heterohromatinizācija, tas ir, tās iesaiņojums, šūnā var notikt, reaģējot uz dažādiem faktoriem, un tā var būt fakultatīva vai konstitutīva.
Konstitutīvs heterochromatīns ir pastāvīga iezīme, kas parasti ir iedzimta, turpretim fakultatīvs heterochromatīns jebkurā brīdī var būt vai nebūt hromosomā. Labākais konstitutīvā heterohromatīna piemērs ir viena no divām X hromosomām mātītēm.
Eikariotos heterochromatīns "uzglabā" un "sablīvē" lielos genomus, kas tos raksturo, īpaši tos reģionus, kas sastāv no atkārtotām sekvencēm, pārējām iebrūkošo retro transposonu frakcijām, transponējamiem elementiem, cita starpā.
Uzbūve
Heterohromatīnam nav ļoti atšķirīgas struktūras kā mazāk blīvi iesaiņotajam hromatīnam, eihromatīnam.
To saprotot, ir svarīgi atcerēties, ka eikariotu hromosomas veido DNS molekula, kas ir saistīta ar olbaltumvielām, kuras sauc par histoniem. Astoņi histoni veido astoņkāju kodolu, kas pazīstams kā “nukleosoma”, ap kuru ietina DNS.
DNS asociācija ar histona olbaltumvielām notiek, pateicoties elektrostatiskajai mijiedarbībai starp šo olbaltumvielu pamata atlikumu pozitīvajiem lādiņiem un DNS šķipsnas struktūras fosfātu grupu negatīvajiem lādiņiem.
Nukleosoma (Avots: Nucleosome_structure.png: Ričarda Veilera (Zephyris) atvasinājuma darbs (Nucleosome-2.png): Rekymanto caur Wikimedia Commons)
- Histonu oktamers
Katrs histonu oktamers sastāv no H3 un H4 histonu tetramera un no diviem H2A un H2B histonu dimēriem; Ap katru histonu kodolu ir izvietoti apmēram 146 DNS bāzes pāri.
Nukleosomas tiek "tuvinātas" viena otrai, pateicoties cita histona, kas pazīstams kā linkera histons, kas ir histons H1, līdzdalībai.
Pēc tam hromatīnu veido secīgas nukleosomas, kas sablīvējas, veidojot šķiedru struktūru ar lielāku biezumu, bet mazāku garumu.
Katru histona olbaltumvielu raksturo aminoskābes "astes" klātbūtne, kas var iziet kovalentas fermentatīvas modifikācijas. Tika konstatēts, ka šīs modifikācijas ietekmē ar nukleosomām saistīto gēnu ekspresijas vai apklusināšanas pakāpi, kā arī hromatīna sablīvēšanās līmeni.
Jo īpaši heterohromatīnam raksturīga histonu hipoacetilēšana visos eikariotos un histona H3 metilēšana pie lizīna atlikuma 9 tikai "augstākiem" eikariotiem.
Enzīmi, kas ir atbildīgi par šo modifikāciju veikšanu, ir attiecīgi zināmi kā histona deacetilases un histonemetiltransferāzes.
Papildus histonu modifikācijām var metilēt arī DNS, kas ietekmē hromatīna sablīvēšanās pakāpi un atbilst otrajam no diviem eikariotiskā genoma organizācijas epiģenētiskajiem mehānismiem.
Kur ir atrodams heterohromatīns?
Heterohromatīns, kā tika runāts sākumā, var būt konstitutīvs vai fakultatīvs.
Konstitutīvs heterohromatīns ir īpaši izplatīts genoma reģionos, kur ir augsts atkārtotu secību blīvums (piemēram, piemēram, satelītu elementi), kur ir daudz apklusinātu transponējamu elementu, centromēra reģionos un telomēros.
Tiek uzskatīts, ka tas ir konstitutīvs, jo šie genoma reģioni šūnu dalīšanās laikā paliek kondensēti vai kompakti. No otras puses, nesadalāmā šūnā lielākā daļa DNS ir euchromatiska, un ir tikai daži precīzi definēti konstitutīvā heterohromatīna reģioni.
Fakultatīvs heterohromatīns ir tāds, kas atrodams lokos, kurus regulē dažādos attīstības posmos; tātad tas faktiski attēlo “īslaicīgi kondensētos” reģionus, kas var mainīties atkarībā no šūnu signāliem un ģenētiskās aktivitātes.
Iespējas
Tā kā heterohromatīns ir svarīga telomēru un centromēru reģionu sastāvdaļa, tas no šūnu dalīšanas un hromosomu galu aizsardzības viedokļa veic transcendentālas funkcijas.
Centromeres aktīvi funkcionē šūnu dalīšanas laikā, ļaujot dublētām hromosomām virzīties uz abiem dalāmās šūnas poliem, bet pārējie gēni paliek neaktīvi un kompakti.
Konkrētu eikariotu hromosomu reģionu sablīvēšana ir sinonīms ģenētiskai klusēšanai, jo tas, ka heterohromatīns ir blīvi iesaiņots, nozīmē transkripcijas mehānismu nepieejamību pamatā esošajām gēnu sekvencēm.
Ciktāl tas attiecas uz rekombināciju, heterochromatīns nomāc šo procesu, aizsargājot genoma integritāti, aizliedzot "nelikumīgu" rekombināciju starp atkārtotām DNS sekvencēm, kas izkaisītas visā genomā. Tas ir īpaši svarīgi, lai kontrolētu "parazitārus" pārvietojamos elementus, kurus apklusina heterohromatinizācija.
Strukturālās funkcijas
Vēl pirms dažiem gadiem tika uzskatīts, ka heterohromatiskā DNS ir sava veida "nevēlamā DNS", jo zinātnieki nekonstatēja specifisku funkciju šajos reģionos iekļautajām sekvencēm; Atcerēsimies, ka, piemēram, vairāk nekā 80% cilvēka genoma DNS nekodē šūnu proteīnus vai RNS molekulas ar regulējošām funkcijām.
Tomēr tagad ir zināms, ka fakultatīvas heterohromatiskās DNS veidošanās ir ārkārtīgi svarīga daudzu procesu regulēšanai dzīvo būtņu attīstības un izaugsmes laikā un ka konstitutīvajiem heterohromatiskajiem reģioniem ir būtiska loma no no strukturālā viedokļa.
Daudzi autori ir ieteikuši, ka heterohromatīnam var būt eukariotu hromosomu struktūras funkcijas. Šis apgalvojums ir pamatots ar faktu, ka heterohromatiskie reģioni noteiktā hromosomā atdala tās daļas, kurām ir atšķirīgi ģenētiskās "aktivitātes" modeļi.
Citiem vārdiem sakot, heterohromatiskie reģioni kalpo kā “atstarpes” starp dažādiem transkripcijā aktīviem reģioniem, kam var būt liela nozīme no tur esošo gēnu transkripcijas viedokļa.
Atsauces
- Griffiths, AJ, Wessler, SR, Lewontin, RC, Gelbart, WM, Suzuki, DT, & Miller, JH (2005). Ievads ģenētiskajā analīzē. Makmillans.
- Brauns, SW (1966). Heterohromatīns. Zinātne, 151 (3709), 417–425.
- Elgins, SC, un Grevals, SI (2003). Heterohromatīns: klusums ir zeltains. Pašreizējā bioloģija, 13 (23), R895-R898.
- Grewal, SI, & Jia, S. (2007). Pārskatīts heterohromatīns. Dabas apskats Ģenētika, 8 (1), 35.
- Grevals, SI, un Moazed, D. (2003). Heterohromatīnu un gēnu ekspresijas epiģenētiskā kontrole. zinātne, 301 (5634), 798–802.
- Hennig, W. (1999). Heterohromatīns. Hromosoma, 108 (1), 1-9.