Heterochromatinstruktur und Funktionen

Der Heterochromatin Es ist ein Teil von Chromatin (DNA- und Histonproteinen) dicht verpackt von eukaryotischen Chromosomen. Es ist normalerweise mit den „stillen“ Regionen des Genoms verbunden, dh mit denen, die transkriptionell inaktiv sind.

Heitz war 1928 der erste, der zwei verschiedene Arten von Chromatin in eukaryotischen Chromosomen während der Grenzfläche unterscheidet und Euchromatin und Heterochromatin basierend auf seiner differentiellen Verdichtung beschrieb.

Die Organisation von Chromatin im Kern (Quelle: SHA, K. und Boyer, l. ZU. Die Chromatin -Signatur pluripotenter Zellen (31. Mai 2009), Stembook, ed. Die STEM Cell Research Community, Stembook, doi/10.3824/Stembook.1.Vier fünf.1, http: // www.STEMBOOK.Org. [CC von 3.0 (https: // creativecommons.Org/lizenzen/bis/3.0)] über Wikimedia Commons)

Wenn eukaryotische Chromosomen durch verschiedene Techniken gefärbt werden, die für DNA spezifisch sind, zeigen mikroskopische Beobachtungen, dass es Regionen dieser Strukturen gibt, die stärker gefärbt sind als andere als andere. Diese Regionen entsprechen den Hyperkompaktregionen von Hektochromatin.

Die Heterochromatinisierung der DNA, dh seine Verpackung, kann in einer Zelle als Reaktion auf verschiedene Faktoren auftreten und können optional oder konstitutiv sein.

Konstitutives Heterochromatin ist ein dauerhaft. Das beste Beispiel für konstitutives Heterochromatin ist das eines der beiden X -Chromosomen bei Frauen.

In Eukaryoten, Heterochromatin "speichern" und "kompakt" zu den großen Genomen, die sie charakterisieren, insbesondere jene Regionen, die aus sich wiederholenden Sequenzen bestehen, verbleibende Fraktionen von Retro -Eindringläden transposons, transponable Elemente, unter anderem.

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Struktur

Heterochromatin hat keine sehr unterschiedliche Struktur von der von Chromatin, die weniger dicht verpackt ist, Euchromatin.

Wenn Sie dies verstehen, ist es wichtig, sich daran zu erinnern, dass eukaryotische Chromosomen aus einem DNA. Acht Histone bilden einen octamerischen Kern, der als "Nucleosom" bekannt ist, um den die DNA gerollt ist.

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Die Assoziation von DNA mit Histonproteinen tritt dank elektrostatischer Wechselwirkungen zwischen den positiven Lasten des Grundabfalls dieser Proteine ​​und den negativen Lasten der Phosphatgruppen der Struktur des DNA -Strangs auf.

El Nucleosoma (Quelle: Nucleosom_structure.PNG: Richard Wheeler (Zephyris) Derivates Werk (Nucleosom-2.PNG): Rekymanto [CC BY-SA 3.0 (https: // creativecommons.Org/lizenzen/by-sa/3.0)] über Wikimedia Commons)

- Die Histonas Octmer

Jeder Histon -Octamer besteht aus einem Tester der H3- und H4 -Histone sowie zwei Tagen von H2A- und H2B -Histonen; Um jeden Histonkern sind mehr oder weniger 146 DN -Basenpaare untergebracht.

Nucleosomen "nähern" sich dank der Teilnahme eines anderen Histons, der als Histona de Unión oder Puente (Histona de Unión oder Puente) bekannt istLinker, Auf Englisch), das ist Histon H1.

Chromatin besteht dann aus aufeinanderfolgenden Nukleosomen, die verdichtet werden, um eine fibröse Struktur mit größerer Dicke, aber weniger Länge zu bilden.

Jedes Histonprotein ist durch das Vorhandensein eines "Schwanzes" von Aminosäuren gekennzeichnet, die kovalente enzymatische Modifikationen durchlaufen können. Es wurde nachgewiesen, dass diese Modifikationen den Expressionsgrad oder die Stummschaltung der mit Nukleosomen assoziierten Gene sowie den Grad der Chromatinverdichtung beeinflussen.

Insbesondere ist Heterochromatin durch die Hypacetilation von Histonen in allen Eukaryoten und durch die Methylierung von Histon H3 im Lysina 9 -Rest nur für die "überlegenen" Eukaryoten gekennzeichnet.

Die Enzyme, die für die Durchführung dieser Modifikationen verantwortlich sind.

Zusätzlich zu den Modifikationen in Histonen kann auch DNA methyliert werden, was den Verdichtungsgrad von Chromatin beeinflusst und der zweiten der beiden epigenetischen Mechanismen der eukaryotischen Genomorganisation entspricht.

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Wo ist Heterochromatin?

Heterochromatin kann, wie zu Beginn erläutert, konstitutiv oder optional sein.

Konstitutives Heterochromatin ist in den genomischen Regionen, die z. B. in zentromeren Regionen und in Telomeren vorhanden sind.

Es wird gesagt, dass es konstitutiv ist, weil diese Genomregionen während der Zellteilung kondensiert oder kompakt bleiben. In einer nicht geteilten Zelle ist der größte Teil der DNA euchromatisch und es gibt nur einige gut definierte Regionen konstitutiver Heterochromatin.

Das optionale Heterochromatin befindet sich in den Loci, die während der verschiedenen Entwicklungsstadien reguliert werden. Für das, was es wirklich darstellt, "die Regionen" vorübergehend kondensiert ", die sich entsprechend zellulärer Signale und genetischer Aktivität ändern können.

Funktionen

Da Heterochromatin ein wichtiger Bestandteil der telomeren und zentromeren Regionen ist, übt es transzendentale Funktionen aus der Sicht der Zellteilung und des Schutzes von chromosomalen Extremen aus.

Die Zentromere arbeiten aktiv während der Zellteilung und ermöglichen die Vertreibung doppelter Chromosomen zu beiden Polen der Zelle, die geteilt wird, während der Rest der Gene inaktiv und kompakt bleibt.

Die Verdichtung spezifischer Regionen eukaryotischer Chromosomen ist gleichbedeutend mit genetischer Stummschaltung, da die Tatsache, dass Heterochromatin dicht verpackt ist.

In Bezug auf die Rekombination unterdrückt Heterochromatin diesen Prozess und schützt die Integrität des Genoms durch Verbot der „illegitimen“ Rekombination zwischen repetitiven DNA -Sequenzen, die im Genom verteilt sind. Dies ist besonders wichtig für die Kontrolle von "parasitären" transpononbaren Elementen, die durch Heterochromatinisierung zum Schweigen gebracht werden.

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Strukturfunktionen

Bis vor einigen Jahren wurde angenommen, dass eine heterochromatische DNA eine Art "Müll -DNA" war, da Wissenschaftler keine spezifische Funktion für die in diesen Regionen enthaltenen Sequenzen fanden. Erinnern Sie sich daran, dass mehr als 80% der genomischen DNA eines Menschen beispielsweise nicht für Zellproteine ​​oder RNA -Moleküle mit regulatorischen Funktionen kodieren.

Es ist jedoch derzeit bekannt Sicht.

Viele Autoren haben vorgeschlagen, dass Heterochromatin strukturelle Funktionen in eukaryotischen Chromosomen haben kann. Diese Aussage basiert auf der Tatsache, dass die heterochromatischen Regionen eines bestimmten Chromosoms getrennten Teile davon, die unterschiedliche Muster der genetischen "Aktivität" aufweisen, aufweisen.

Mit anderen Worten, heterochromatische Regionen dienen als "Spacer" zwischen verschiedenen transkriptiv aktiven Regionen, was aus Sicht der Transkription der dort befindlichen Gene von großer Bedeutung sein kann.

Verweise

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