The heterochromatin Je to hustě zabalená část chromatinu (DNA a histonových proteinů) eukaryotických chromozomů. Obvykle je spojován s „tichými“ oblastmi genomu, tj. S těmi, které jsou transkripčně neaktivní.
Heitz v roce 1928 jako první rozlišil dva různé typy chromatinu na eukaryotických chromozomech během mezifáze a popsal euchromatin a heterochromatin na základě jejich diferenciálního zhutnění..
Pokud jsou eukaryotické chromozomy obarveny různými technikami, specifickými pro DNA, mikroskopická pozorování odhalí, že existují oblasti těchto struktur, které se obarví intenzivněji než ostatní. Tyto oblasti odpovídají hyperkompaktním oblastem heterochromatinu.
Heterochromatinizace DNA, tj. Jejího obalu, může nastat v buňce v reakci na různé faktory a může být fakultativní nebo konstitutivní.
Konstitutivní heterochromatin je trvalý znak, který se obvykle dědí, zatímco fakultativní heterochromatin může nebo nemusí být na chromozomu v daném okamžiku. Nejlepším příkladem konstitutivního heterochromatinu je jeden ze dvou chromozomů X u žen.
V eukaryotech heterochromatin „uchovává“ a „zhutňuje“ velké genomy, které je charakterizují, zejména ty oblasti, které se skládají z opakujících se sekvencí, zbývajících částí napadajících retro transpozonů, transponovatelných prvků, mezi ostatními..
Rejstřík článků
Heterochromatin nemá mnohem jinou strukturu než chromatin, který je méně hustě zabalený, euchromatin.
Pochopení toho je důležité si uvědomit, že eukaryotické chromozomy jsou tvořeny molekulou DNA, která je spojena s proteiny zvanými histony. Osm histonů tvoří oktamerické jádro známé jako „nukleosom“, kolem kterého se obaluje DNA..
Asociace DNA s histonovými proteiny nastává díky elektrostatickým interakcím mezi kladnými náboji bazických zbytků těchto proteinů a negativními náboji fosfátových skupin struktury řetězce DNA..
Každý histonový oktamer se skládá z tetrameru histonů H3 a H4 a ze dvou dimerů histonů H2A a H2B; asi každé jádro histonů pojme asi 146 párů bází DNA.
Nukleosomy se k sobě „přiblíží“ díky účasti dalšího histonu známého jako spojení nebo spojovací histon (linker, v angličtině), což je histon H1.
Chromatin je poté složen z postupných nukleosomů, které se zhutňují a vytvářejí vláknitou strukturu větší tloušťky, ale kratší délky..
Každý histonový protein je charakterizován přítomností „ocasu“ aminokyseliny, který může podstoupit kovalentní enzymatické modifikace. Ukázalo se, že tyto modifikace ovlivňují stupeň exprese nebo umlčování genů asociovaných s nukleosomy, stejně jako úroveň zhutnění chromatinu..
Zejména je heterochromatin charakterizován hypoacetylací histonů u všech eukaryot a methylací histonu H3 na lysinovém zbytku 9, pouze u „vyšších“ eukaryot..
Enzymy odpovědné za provádění těchto modifikací jsou známé jako histon-deacetylázy a histon-methyltransferázy..
Kromě modifikací v histonech může být DNA také methylována, což ovlivňuje stupeň zhutnění chromatinu a odpovídá druhému ze dvou epigenetických mechanismů organizace eukaryotického genomu..
Heterochromatin, jak bylo uvedeno na začátku, může být konstitutivní nebo fakultativní.
Konstitutivní heterochromatin je zvláště hojný v genomových oblastech, které mají vysokou hustotu opakujících se sekvencí (například satelitní prvky), kde jsou hojné umlčené transponovatelné prvky, v centromerických oblastech a v telomerách.
Říká se, že je to konstitutivní, protože tyto oblasti genomu zůstávají kondenzované nebo kompaktní během dělení buněk. V nedělící se buňce je naopak většina DNA euchromatická a existuje jen několik dobře definovaných oblastí konstitutivního heterochromatinu.
Fakultativní heterochromatin je ten, který se nachází v lokusech, které jsou regulovány během různých fází vývoje; ve skutečnosti tedy představuje „přechodně kondenzované“ oblasti, které se mohou měnit podle buněčných signálů a genetické aktivity.
Protože heterochromatin je důležitou součástí telomerických a centromerických oblastí, vykonává transcendentální funkce z hlediska buněčného dělení a ochrany chromozomálních konců..
Centromery fungují aktivně během buněčného dělení, což umožňuje duplicitním chromozomům pohybovat se k oběma pólům dělící se buňky, zatímco ostatní geny zůstávají neaktivní a kompaktní..
Zhutnění specifických oblastí eukaryotických chromozomů je synonymem genetického umlčování, protože skutečnost, že heterochromatin je hustě zabalen, znamená nepřístupnost transkripčního aparátu k základním genovým sekvencím.
Pokud jde o rekombinaci, heterochromatin potlačuje tento proces a chrání integritu genomu tím, že zakazuje „nelegitimní“ rekombinaci mezi opakujícími se sekvencemi DNA rozptýlenými po celém genomu. To je důležité zejména pro kontrolu „parazitických“ transponovatelných prvků, které jsou umlčeny heterochromatinizací..
Ještě před několika lety se předpokládalo, že heterochromatická DNA je jakousi „nevyžádanou DNA“, protože vědci nenašli specifickou funkci pro sekvence obsažené v těchto oblastech; pamatujte, že více než 80% genomové DNA člověka například nekóduje buněčné proteiny nebo molekuly RNA s regulačními funkcemi.
Nyní je však známo, že tvorba fakultativní heterochromatické DNA má zásadní význam pro regulaci mnoha procesů během vývoje a růstu živých bytostí a že konstitutivní heterochromatinové oblasti hrají zásadní roli z hlediska strukturálního pohledu.
Mnoho autorů tvrdí, že heterochromatin může mít strukturní funkce na eukaryotických chromozomech. Toto tvrzení je založeno na skutečnosti, že heterochromatické oblasti daného chromozomu oddělují jeho části, které mají různé vzorce genetické „aktivity“.
Jinými slovy, heterochromatické oblasti slouží jako „spacery“ mezi různými transkripčně aktivními oblastmi, což může mít velký význam z hlediska transkripce tam umístěných genů..
Zatím žádné komentáře