EUCHROMATIN: RAKENNE JA TOIMINNOT - BIOLOGIA - 2025

Eukromatiinilla on osa eukaryoottisten kromosomien, joka koostuu kevyesti pakattu kromatiinin ja joka sisältää suurimman osan koodaavan geenin sekvenssit monien organismien genomiin.

Tämä eukaryoottisten kromosomien alue liittyy transkriptionaalisesti aktiivisiin alueisiin, minkä vuoksi sillä on suuri merkitys organismin soluille. Se on selvästi näkyvissä soluissa, jotka eivät jaa, koska siitä tulee heterokromatiini kondensoituessaan tai tiivistyessä, edellinen vaihe mitoottiseen ja / tai meioottiseen solujakautumiseen.

Eukromaattille pääsee transkriptionaalisesti (Lähde: Wenqiang Shi Wikimedia Commonsin kautta)

Joten, euchromatiini on yksi kahdesta kromatiinin rakenteellisesta organisaatiotyypistä, toinen on heterokromatiini, joka voi olla fakultatiivinen tai konstitutiivinen.

Rakenne

Euchromatiinin rakenne voidaan kuvata täsmälleen kuten kromatiinin rakenne, jota löytyy monista oppikirjoista, koska yksi harvoista eroista viimeksi mainitun ja heterokromatiinin välillä on DNA + -proteiini-juosteen tiivistymis- tai kondensaatiotaso.

chromatin

Eukaryoottisten organismien DNA: ta löytyy ytimestä läheisessä yhteydessä suuren määrän proteiineja. Näiden proteiinien joukossa on joitain huomattavan tärkeitä, histoneja, jotka vastaavat kromosomaalisten DNA-juosteiden "järjestämisestä" ja kondensoinnista, sallien näiden suurten molekyylien "tulla" niin pieneen tilaan ja sääteleen geenien ilmentymistä.

Jokainen eukaryoottinen kromosomi koostuu yhdestä DNA-juosteesta ja suuresta määrästä histoniproteiineja. Nämä rakenteet ovat merkittävästi dynaamisia, koska niiden tiivistysastetta muutetaan paitsi solun transkription tarpeista riippuen, myös riippuen solusyklin hetkestä ja eräistä ympäristön signaaleista.

Kromatiinin tiivistymisen muutokset vaikuttavat tavalla tai toisella geneettisen ilmentymisen tasoon (joillakin alueilla enemmän kuin toisilla), joten se vastaa tiedon epigeneettisen säätelyn tasoa.

Histonien avulla kunkin kromosomin DNA-juosteiden pituutta voidaan lyhentää lähes 50-kertaisesti, mikä on erityisen tärkeää solunjakautumisen aikana, koska kromatiinin tiivistys varmistaa kromosomien oikean segregaation tyttäresolujen välillä.

Histonioktameeri

Eukaryoottisten kromosomien DNA-molekyylit kääritään "lieriömäisen" rakenteen ympärille, joka koostuu kahdeksasta histoniproteiinista: H2A, H2B, H3 ja H4. Oktameerinen ydin koostuu kahdesta H2A: n ja H2B: n dimeeristä ja H3- ja H4-proteiinien tetrameeristä.

Histonit ovat emäksisiä proteiineja, koska niissä on suuri määrä positiivisesti varautuneita aminohappotähteitä, kuten esimerkiksi lysiini ja arginiini. Nämä positiiviset varaukset ovat vuorovaikutuksessa sähköstaattisesti DNA-molekyylien negatiivisten varausten kanssa, mikä edistää sen liittymistä proteiinin ytimeen.

Jokainen histonioktameeri käämi noin 146 emäsparia, muodostaen niin kutsutun nukleosomin. Kromatiini koostuu peräkkäisistä nukleosomeista, jotka on kytketty toisiinsa lyhyellä DNA-kappaleella ja histonin silta- tai liitosproteiinilla, nimeltään H1. Tämä konfiguraatio pienentää DNA: n pituutta noin 7 kertaa alkuperäiseen pituuteen nähden.

Histoniproteiineilla on myös aminohappopäästöjä, jotka työntyvät esiin nukleosomeista ja joihin voidaan tehdä kovalenttisia modifikaatioita, jotka voivat muuttaa kromatiinin tiivistymisastetta (tiivistymiseen vaikuttavat myös DNA: n kovalenttiset muunnokset, kuten, sytokiinimetylointi, joka suosii tiivistymistä).

Kummankin solun elämäajasta riippuen, nukleosomeista koostuva juoste voi tiivistyä vielä enemmän, jolloin muodostuu kuitumainen rakenne, joka tunnetaan nimellä "30 nm kuitu", mikä lyhentää DNA-molekyylin pituutta vielä 7 kertaa.

Tämä 30 nm kuitu voidaan järjestää ytimen sisään radiaalisilmukoiden muodossa; näille silmukoille on tunnusomaista, että niissä on transkriptionaalisesti aktiivisia geenejä, ja ne vastaavat euchromatiinia.

Eukromatiini ja heterokromatiini

Eukromatiini ja heterokromatiini ovat kahta kromatiiniorganisaation tyyppiä. Heterokromatiini on kromosomin kompaktiin tai "suljettu" osa; sille on tunnusomaista hypoasetyloinnin ja hypermetylaation biokemialliset merkit (korkeammissa eukaryooteissa histonin H3 tähteen 9 metylointi).

Yhdistettynä heterokromatiiniin ovat transkriptionaalisesti hiljaiset genomiset alueet, toistuvien sekvenssien alueet ja siirrettävien elementtien ja retrotransposonien tunkeutumisen "vestigiaaliset" alueet, muutamia mainitakseni.

Kromatiinin organisoituminen ytimeen (Lähde: Sha, K. ja Boyer, LA. Pluripotenttisten solujen kromatiini-allekirjoitus (31. toukokuuta 2009), StemBook, toim. Stem Cell Research Community, StemBook, doi / 10.3824 / stembook. 1.45.1, http://www.stembook.org. Wikimedia Commonsin kautta)

Heterokromatiini yhdistää kromosomien telomeeriset ja sentromeeriset alueet, jotka ovat toiminnallisesti tärkeitä näiden rakenteiden päiden suojaamiseksi ja niiden oikean segregaation aikaansaamiseksi solujakautumistapahtumien aikana.

Lisäksi, riippuen solun transkription tarpeista, osa kromatiinista voi heterokromatiinia kerrallaan ja vapauttaa tämän tiivistyksen toisessa.

Euchromatiinille sitä vastoin on tunnusomaista hyperasetylaatio ja hypometylaatio, tarkemmin asetyyliryhmän "merkeillä" histonien H3 ja H4 lysiinitähteessä 4.

Se vastaa kromatiinin "löysämpiä" alueita ja edustaa yleensä kaikkein transkriptionaalisesti aktiivisia osia, ts. Missä suurin osa koodaavista geeneistä on ryhmitelty.

Euchromatiinin toiminnot

Euchromatiinia on hyvin runsaasti solutuumassa, kun solut eivät jakaannu, ts. Kun kromosomit eivät ole tiivistyneet eivätkä osoita ominaista muotoaan.

Koska tämä kromatiiniosuus sisältää suurimman määrän transkriptionaalisesti aktiivisia geenejä, euchromatiinilla on tärkeitä toimintoja kehityksessä sekä aineenvaihdunnassa, fysiologiassa ja soluille ominaisten elintärkeiden biologisten prosessien säätelyssä.

Miksi?

Koska "aktiiviset" geenit koodaavat kaikkia proteiineja ja entsyymejä, jotka ovat tarpeen kaikkien solun metabolisten ja fysiologisten prosessien suorittamiseksi.

Niillä geeneillä, jotka eivät koodaa proteiineja, mutta ovat myös aktiivisia transkription näkökulmasta, on yleensä sääteleviä toimintoja, ts. Ne koodaavat pieniä RNA-molekyylejä, transkriptiotekijöitä, ribosomaalisia RNA: ita jne.

Siksi transkriptionaalisten prosessien säätely riippuu myös euchromatiinin sisältämästä informaatiosta, samoin kuin solujen jakautumiseen ja kasvuun liittyvien prosessien säätelystä.

Viitteet

1. Brooker, R., Widmaier, E., Graham, L., Stiling, P., Hasenkampf, C., Hunter, F.,… ja Riggs, D. (2010). Biologia.
2. Eissenberg, J., Elgin, S. (2005), heterochromatin ja Euchromatin. Biotieteiden tietosanakirja. John Wiley & Sons, Ltd.
3. Griffiths, AJ, Wessler, SR, Lewontin, RC, Gelbart, WM, Suzuki, DT, ja Miller, JH (2005). Johdanto geenianalyysiin. Macmillan.
4. Grunstein, M., Hecht, A., Fisher-Adams, G., Wan, J., Mann, RK, Strahl-Bolsinger, S.,… & Gasser, S. (1995). Euchromatiinin ja heterokromatiinin säätely histooneilla hiivassa. J Cell Sci, 1995 (täydennys 19), 29 - 36.
5. Tamaru, H. (2010). Rajoittava eukromatiini / heterokromatiini-alue: jumonji ylittää viivan. Geenit ja kehitys, 24 (14), 1465 - 1478.