- štruktúra
- chromatínu
- Októnový oktamér histónu
- Euchromatín a heterochromatín
- Funkcie euchromatínu
- Prečo?
- Referencie
Euchromatin je časť eukaryotických chromozómov, ktoré sa skladá z ľahko naplnené chromatínu a obsahujúce väčšinu kódujúce génové sekvencie z mnohých organizmov genómu.
Táto oblasť eukaryotických chromozómov je spojená s transkripčne aktívnymi oblasťami, a preto má veľký význam pre bunky organizmu. Je jasne viditeľné v bunkách, ktoré sa nerozdeľujú, pretože sa pri kondenzácii alebo zhutňovaní stávajú heterochromatínom, krok pred mitotickým a / alebo meiotickým delením buniek.
Euchromatín je prístupný prepisu (Zdroj: Wenqiang Shi prostredníctvom Wikimedia Commons)
Takže euchromatín je jedným z dvoch typov štruktúrnej organizácie chromatínu, druhým je heterochromatín, ktorý môže byť fakultatívny alebo konštitutívny.
štruktúra
Štruktúru euchromatínu možno opísať presne ako štruktúru chromatínu nachádzajúcu sa v mnohých učebniciach, pretože jedným z mála rozdielov medzi posledným a heterochromatínom je úroveň zhutnenia alebo kondenzácie reťazca DNA + proteín.
chromatínu
DNA eukaryotických organizmov sa nachádza v jadre v úzkom spojení s veľkým počtom bielkovín. Medzi týmito proteínmi sú niektoré významné významy, históny, ktoré sú zodpovedné za "organizovanie" a kondenzáciu reťazcov chromozomálnej DNA, čo umožňuje týmto veľkým molekulám "vstúpiť" do tak malého priestoru a riadiť expresiu génov.
Každý eukaryotický chromozóm je tvorený jedným vláknom DNA a veľkým počtom histónových proteínov. Tieto štruktúry sú výrazne dynamické, pretože ich stupeň zhutnenia sa nemení len v závislosti od potrieb bunkovej transkripcie, ale tiež v závislosti od momentu bunkového cyklu a niektorých signálov prostredia.
Zmeny zhutnenia chromatínu ovplyvňujú tak či onak úroveň genetickej expresie (v niektorých oblastiach viac ako v iných), a preto zodpovedá úrovni epigenetickej regulácie informácií.
Históny umožňujú skrátiť dĺžku reťazcov DNA každého chromozómu takmer 50-krát, čo je obzvlášť dôležité pri delení buniek, pretože zhutňovanie chromatínu zaisťuje správnu segregáciu chromozómov medzi dcérskymi bunkami.
Októnový oktamér histónu
DNA molekuly eukaryotických chromozómov sú obalené okolo „valcovitej“ štruktúry pozostávajúcej z ôsmich histónových proteínov: H2A, H2B, H3 a H4. Oktamérne jadro je zložené z dvoch dimérov H2A a H2B a tetraméru proteínov H3 a H4.
Históny sú bázické proteíny, pretože majú veľké množstvo pozitívne nabitých aminokyselinových zvyškov, napríklad lyzín a arginín. Tieto pozitívne náboje interagujú elektrostaticky s negatívnymi nábojmi molekúl DNA, čo uprednostňuje jej spojenie s proteínovým jadrom.
Každý oktamér histónu stočí asi 146 párov báz, čím vytvára tzv. Nukleozóm. Chromatín je tvorený po sebe nasledujúcimi nukleozómami, ktoré sú navzájom spojené krátkym kúskom DNA a premosteným alebo spojovacím proteínom histónu nazývaným H1. Táto konfigurácia znižuje dĺžku DNA asi 7-krát vzhľadom na pôvodnú dĺžku.
Histónové proteíny majú tiež aminokyselinové „chvosty“, ktoré vyčnievajú z nukleozómov a ktoré môžu podstúpiť kovalentné modifikácie, ktoré môžu modifikovať úroveň zhutnenia chromatínu (zhutnenie je tiež ovplyvnené kovalentnými modifikáciami DNA, ako sú napr. , cytokínová metylácia, ktorá uprednostňuje zhutnenie).
V závislosti od doby života každej bunky sa vlákno tvorené nukleozómami môže ďalej zhutňovať, čím sa vytvorí vláknitá štruktúra známa ako „vlákno s 30 nm“, čo skracuje dĺžku molekuly DNA ďalších 7 krát.
Toto 30 nm vlákno môže byť usporiadané vo vnútri jadra vo forme radiálnych slučiek; tieto slučky sa vyznačujú uložením transkripčne aktívnych génov a zodpovedajú euchromatínu.
Euchromatín a heterochromatín
Euchromatín a heterochromatín sú dva typy chromatínovej organizácie. Heterochromatín je najkompaktnejšou alebo „uzavretou“ časťou chromozómu; vyznačuje sa biochemickými znakmi hypoacetylácie a hypermetylácie (pri vyšších eukaryotoch metylácia zvyšku 9 histónu H3).
S heterochromatínom sú spojené transkripčne tiché genómové oblasti, oblasti opakujúcich sa sekvencií a „pozostatkové“ oblasti napadajúcich transponovateľných prvkov a retrotranspozónov.
Organizácia chromatínu v jadre (Zdroj: Sha, K. a Boyer, LA. Chromatínový podpis pluripotentných buniek (31. mája 2009), StemBook, vyd. The Stem Cell Research Community, StemBook, doi / 10,3824 / kmeňová kniha. 1.45.1, http://www.stembook.org. Via Wikimedia Commons)
Heterochromatín obsahuje telomerické a centromerické oblasti chromozómov, ktoré sú funkčne dôležité pre ochranu koncov týchto štruktúr a pre ich správnu segregáciu počas udalostí delenia buniek.
Okrem toho, v závislosti od transkripčných potrieb bunky, časť chromatínu môže heterochromatín naraz a uvoľniť túto zhutnenie inou.
Naproti tomu sa euchromatín vyznačuje hyperacetyláciou a hypomethyláciou, konkrétnejšie acetylovými "značkami" na lyzínovom zvyšku 4 histónov H3 a H4.
Zodpovedá "voľnejším" oblastiam chromatínu a zvyčajne predstavuje najviac transkripčne aktívne časti, to znamená, kde je zoskupený najväčší počet kódujúcich génov.
Funkcie euchromatínu
Euchromatín je v bunkovom jadre veľmi hojný, keď sa bunky nedelia, to znamená, keď chromozómy nie sú kondenzované a nevykazujú svoj charakteristický tvar.
Vzhľadom na to, že táto časť chromatínu obsahuje najväčší počet transkripčne aktívnych génov, má euchromatín dôležité funkcie pri vývoji, ako aj pri metabolizme, fyziológii a regulácii životne dôležitých biologických procesov obsiahnutých v bunkách.
Prečo?
Pretože „aktívne“ gény kódujú všetky proteíny a enzýmy potrebné na uskutočnenie všetkých metabolických a fyziologických procesov bunky.
Gény, ktoré nekódujú proteíny, ale sú tiež aktívne z transkripčného hľadiska, majú obvykle regulačné funkcie, to znamená, že kódujú malé molekuly RNA, transkripčné faktory, ribozomálne RNA atď.
Preto regulácia transkripčných procesov tiež závisí od informácií obsiahnutých v euchromatíne, ako aj od regulácie procesov súvisiacich s delením a rastom buniek.
Referencie
- Brooker, R., Widmaier, E., Graham, L., Stiling, P., Hasenkampf, C., Hunter, F., … & Riggs, D. (2010). Biology.
- Eissenberg, J., Elgin, S. (2005) Heterochromatin and Euchromatin. Encyklopédia vied o živote. John Wiley & Sons, Ltd.
- Griffiths, AJ, Wessler, SR, Lewontin, RC, Gelbart, WM, Suzuki, DT, a Miller, JH (2005). Úvod do genetickej analýzy. Macmillan.
- Grunstein, M., Hecht, A., Fisher-Adams, G., Wan, J., Mann, RK, Strahl-Bolsinger, S., … & Gasser, S. (1995). Regulácia euchromatínu a heterochromatínu histónmi v kvasinkách. J Cell Sci, 1995 (Supplement 19), 29-36.
- Tamaru, H. (2010). Obmedzenie územia euchromatínu / heterochromatínu: línia jumonji. Gény a vývoj, 24 (14), 1465-1478.