Эухроматин представляет собой часть эукариотических хромосом , которая состоит из слегка упакованного хроматина и содержащий большую часть гена , кодирующего последовательности генома многих организмов.
Этот участок хромосом эукариот связан с транскрипционно активными участками, поэтому он имеет большое значение для клеток организма. Это хорошо видно в клетках, которые не делятся, поскольку он становится гетерохроматином при конденсации или уплотнении, предшествующем этапу митотического и / или мейотического деления клеток.
Эухроматин доступен для транскрипционной машины (Источник: Wenqiang Shi через Wikimedia Commons)
Итак, эухроматин - это один из двух типов структурной организации хроматина, второй - гетерохроматин, который может быть факультативным или конститутивным.
Структура
Структуру эухроматина можно описать точно так же, как структуру хроматина, найденную во многих учебниках, поскольку одно из немногих различий между последним и гетерохроматином - это уровень уплотнения или конденсации цепи ДНК + белок.
хроматин
ДНК эукариотических организмов находится в ядре в тесной связи с большим количеством белков. Среди этих белков есть некоторые очень важные гистоны, которые отвечают за «организацию» и конденсацию цепей хромосомной ДНК, позволяя этим большим молекулам «входить» в такое маленькое пространство и контролируя экспрессию генов.
Каждая эукариотическая хромосома состоит из одной цепи ДНК и большого количества гистоновых белков. Эти структуры в значительной степени динамичны, так как их степень уплотнения изменяется не только в зависимости от транскрипционных потребностей клетки, но также в зависимости от момента клеточного цикла и некоторых сигналов окружающей среды.
Изменения в уплотнении хроматина так или иначе влияют на уровень генетической экспрессии (в одних регионах больше, чем в других), следовательно, это соответствует уровню эпигенетической регуляции информации.
Гистоны позволяют сократить длину цепей ДНК каждой хромосомы почти в 50 раз, что особенно важно во время деления клеток, поскольку уплотнение хроматина обеспечивает правильное разделение хромосом между дочерними клетками.
Гистоновый октамер
Молекулы ДНК эукариотических хромосом обернуты вокруг «цилиндрической» структуры, состоящей из восьми гистоновых белков: H2A, H2B, H3 и H4. Октамерное ядро состоит из двух димеров H2A и H2B и тетрамера белков H3 и H4.
Гистоны - это основные белки, так как они имеют большое количество положительно заряженных аминокислотных остатков, таких как, например, лизин и аргинин. Эти положительные заряды электростатически взаимодействуют с отрицательными зарядами молекул ДНК, способствуя их объединению с ядром белка.
Каждый октамер гистонов скручивает около 146 пар оснований, образуя так называемую нуклеосому. Хроматин состоит из последовательных нуклеосом, связанных вместе коротким фрагментом ДНК и связывающим или связывающим гистоновым белком, называемым H1. Эта конфигурация уменьшает длину ДНК примерно в 7 раз по сравнению с исходной длиной.
Гистоновые белки также имеют аминокислотные «хвосты», которые выступают из нуклеосом и могут подвергаться ковалентным модификациям, которые могут изменять уровень уплотнения хроматина (на уплотнение также влияют ковалентные модификации ДНК, такие как , метилирование цитокинов, которое способствует уплотнению).
В зависимости от времени жизни каждой клетки нить, состоящая из нуклеосом, может дополнительно уплотняться, образуя волокнистую структуру, известную как «30-нм волокно», которая укорачивает длину молекулы ДНК еще в 7 раз.
Это 30-нм волокно может быть организовано внутри сердцевины в виде радиальных петель; эти петли характеризуются наличием транскрипционно активных генов и соответствуют эухроматину.
Эухроматин и гетерохроматин
Эухроматин и гетерохроматин - два типа организации хроматина. Гетерохроматин - самая компактная или «закрытая» часть хромосомы; он характеризуется биохимическими признаками гипоацетилирования и гиперметилирования (у высших эукариот метилирование остатка 9 гистона H3).
С гетерохроматином связаны транскрипционно молчащие области генома, области повторяющихся последовательностей и «рудиментарные» области вторжения мобильных элементов и ретротранспозонов, и это лишь некоторые из них.
Организация хроматина в ядре (Источник: Sha, K. и Boyer, LA. Сигнатура хроматина плюрипотентных клеток (31 мая 2009 г.), StemBook, ed. The Stem Cell Research Community, StemBook, doi / 10.3824 / stembook. 1.45.1, http://www.stembook.org. Через Wikimedia Commons)
Гетерохроматин составляет теломерные и центромерные области хромосом, которые функционально важны для защиты концов этих структур и для их правильной сегрегации во время событий клеточного деления.
Кроме того, в зависимости от транскрипционных потребностей клетки, часть хроматина может гетерохроматин в одно время и высвобождать это уплотнение в другое время.
Эухроматин, напротив, характеризуется гиперацетилированием и гипометилированием, более конкретно, «метками» ацетильных групп на остатке лизина 4 гистонов H3 и H4.
Он соответствует «более рыхлым» участкам хроматина и обычно представляет собой наиболее транскрипционно активные участки, то есть там, где сгруппировано наибольшее количество кодирующих генов.
Функции эухроматина
Эухроматин очень распространен в ядре клетки, когда клетки не делятся, то есть когда хромосомы не конденсируются и не имеют своей характерной формы.
Учитывая, что эта часть хроматина содержит наибольшее количество транскрипционно активных генов, эухроматин выполняет важные функции в развитии, а также в метаболизме, физиологии и регуляции жизненно важных биологических процессов, присущих клеткам.
Зачем?
Потому что «активные» гены кодируют все белки и ферменты, необходимые для выполнения всех метаболических и физиологических процессов клетки.
Те гены, которые не кодируют белки, но также активны с точки зрения транскрипции, обычно имеют регуляторные функции, то есть они кодируют небольшие молекулы РНК, факторы транскрипции, рибосомные РНК и т. Д.
Следовательно, регуляция транскрипционных процессов также зависит от информации, содержащейся в эухроматине, а также от регуляции процессов, связанных с делением и ростом клеток.
Ссылки
- Брукер, Р., Видмайер, Э., Грэм, Л., Стилинг, П., Хазенкампф, К., Хантер, Ф.,… и Риггс, Д. (2010). Биология.
- Айссенберг, Дж., Элгин, С. (2005) Гетерохроматин и эухроматин. Энциклопедия наук о жизни. John Wiley & Sons, Ltd.
- Гриффитс, А.Дж., Весслер, С.Р., Левонтин, Р.С., Гелбарт, В.М., Сузуки, Д.Т., и Миллер, Дж. Введение в генетический анализ. Macmillan.
- Грюнштейн, М., Хехт, А., Фишер-Адамс, Г., Ван, Дж., Манн, Р.К., Страл-Болзингер, С., … и Гассер, С. (1995). Регулирование эухроматина и гетерохроматина гистонами в дрожжах. J. Cell Sci., 1995 (Приложение 19), 29–36.
- Тамару, Х. (2010). Ограничение территории эухроматина / гетерохроматина: jumonji пересекает черту. Гены и развитие, 24 (14), 1465-1478.