Heterokromatin kromatin (DNA ve histon proteinleri) yoğun şekilde paketlenmiş Ökaryotik kromozomların bir kısmıdır. Genellikle genomun "sessiz" bölgeleriyle, yani transkripsiyonel olarak inaktif olanlarla ilişkilidir.
Heitz, 1928'de, ökaryotik kromozomlar üzerindeki iki farklı kromatini fazlar arası sırasında ayırt eden ilk kişi oldu ve ökromatin ve heterokromatini diferansiyel sıkıştırma temelinde tanımladı.
Çekirdekteki kromatinin organizasyonu (Kaynak: Sha, K. ve Boyer, LA Pluripotent hücrelerin kromatin imzası (31 Mayıs 2009), StemBook, ed. The Stem Cell Research Community, StemBook, doi / 10.3824 / stembook. 1.45.1, http://www.stembook.org. Wikimedia Commons aracılığıyla)
Ökaryotik kromozomlar, DNA'ya özgü çeşitli tekniklerle boyanırsa, mikroskobik gözlemler, bu yapıların diğerlerinden daha yoğun lekelenen bölgeleri olduğunu ortaya koymaktadır. Bu bölgeler heterokromatinin hiper kompakt bölgelerine karşılık gelir.
DNA'nın heterokromatinizasyonu, yani paketlenmesi, bir hücrede farklı faktörlere yanıt olarak meydana gelebilir ve isteğe bağlı veya kurucu olabilir.
Kurucu heterokromatin, genellikle kalıtsal olan kalıcı bir özelliktir, oysa fakültatif heterokromatin herhangi bir zamanda bir kromozom üzerinde olabilir veya olmayabilir. Yapısal heterokromatinin en iyi örneği, dişilerdeki iki X kromozomundan biridir.
Ökaryotlarda heterokromatin, onları karakterize eden büyük genomları, özellikle tekrarlayan dizilerden, istilacı retro transpozonların kalan fraksiyonlarından, yer değiştirebilir elemanlardan oluşan bölgeleri "depolar" ve "sıkıştırır".
yapı
Heterokromatin, daha az yoğun şekilde paketlenmiş kromatin ökromatinden çok farklı bir yapıya sahip değildir.
Bunu anlamak, ökaryotik kromozomların, histon adı verilen proteinlerle ilişkili bir DNA molekülünden oluştuğunu hatırlamak önemlidir. Sekiz histon, DNA'nın etrafını saran "nükleozom" olarak bilinen bir oktamerik çekirdek oluşturur.
DNA'nın histon proteinleri ile ilişkisi, bu proteinlerin temel kalıntılarının pozitif yükleri ile DNA zincirinin yapısının fosfat gruplarının negatif yükleri arasındaki elektrostatik etkileşimler sayesinde gerçekleşir.
Nükleozom (Kaynak: Nucleosome_structure.png: Richard Wheeler (Zephyris) türev çalışması (Nucleosome-2.png): Rekymanto, Wikimedia Commons aracılığıyla)
- Histonların oktameri
Histonların her oktameri, H3 ve H4 histonlarının bir tetramerinden ve H2A ve H2B histonlarının iki dimerinden oluşur; Histonların her çekirdeğinin etrafında yaklaşık 146 baz DNA çifti bulunur.
Histon H1 olan birleşme veya köprü histonu (İngilizce bağlayıcı) olarak bilinen başka bir histonun katılımı sayesinde nükleozomlar birbirlerine "yaklaşırlar".
Kromatin daha sonra daha büyük kalınlıkta ancak daha az uzunlukta lifli bir yapı oluşturmak için sıkıştırılan ardışık nükleozomlardan oluşur.
Her bir histon proteini, kovalent enzimatik modifikasyonlara uğrayabilen bir amino asit "kuyruğunun" varlığı ile karakterize edilir. Bu modifikasyonların, nükleozomlarla ilişkili genlerin ekspresyon veya susturulma derecesini ve ayrıca kromatinin sıkıştırma seviyesini etkilediği bulunmuştur.
Özellikle heterokromatin, tüm ökaryotlarda histonların hipoasetilasyonu ve sadece "yüksek" ökaryotlar için lizin kalıntısı 9'da histon H3'ün metilasyonu ile karakterize edilir.
Bu modifikasyonları gerçekleştirmekten sorumlu enzimler, sırasıyla histon deasetilazlar ve histon metiltransferazlar olarak bilinir.
Histonlardaki modifikasyonlara ek olarak DNA, kromatinin sıkıştırma derecesini etkileyen ve ökaryotik genomun iki epigenetik organizasyon mekanizmasının ikincisine karşılık gelen metillenebilir.
Heterokromatin nerede bulunur?
Heterokromatin, başta tartışıldığı gibi, kurucu veya isteğe bağlı olabilir.
Yapısal heterokromatin, sentromerik bölgelerde ve telomerlerde bol miktarda susturulmuş yer değiştirebilir öğelerin bulunduğu yüksek yoğunluklu tekrarlayan dizilere (örneğin uydu öğeleri gibi) sahip genomik bölgelerde özellikle bol miktarda bulunur.
Yapıcı olduğu söylenir çünkü genomun bu bölgeleri hücre bölünmesi sırasında yoğunlaşmış veya kompakt kalır. Öte yandan bölünmeyen bir hücrede, DNA'nın çoğu ökromatiktir ve yapıcı heterokromatinin sadece birkaç iyi tanımlanmış bölgesi vardır.
İstemsel heterokromatin, gelişimin farklı aşamalarında düzenlenen lokuslarda bulunan; bu yüzden aslında hücresel sinyallere ve genetik aktiviteye göre değişebilen "geçici olarak yoğunlaşmış" bölgeleri temsil eder.
Özellikleri
Heterokromatin, telomerik ve sentromerik bölgelerin önemli bir parçası olduğundan, hücre bölünmesi ve kromozomal uçların korunması açısından önemli işlevler yerine getirir.
Centromeres, hücre bölünmesi sırasında aktif olarak işlev görür ve çift kromozomların bölünen hücrenin her iki kutbuna doğru hareket etmesine izin verirken, genlerin geri kalanı inaktif ve kompakt kalır.
Ökaryotik kromozomların belirli bölgelerinin sıkıştırılması, genetik susturma ile eş anlamlıdır, çünkü heterokromatinin yoğun şekilde paketlenmiş olması, transkripsiyon mekanizmasının altta yatan gen dizilerine erişilemezliğini ima eder.
Rekombinasyon söz konusu olduğunda heterokromatin, genom boyunca dağılmış tekrarlayan DNA dizileri arasındaki "yasadışı" rekombinasyonu yasaklayarak genomun bütünlüğünü koruyarak bu süreci bastırır. Bu, heterokromatinizasyonla susturulan "parazitik" yeri değiştirilebilen elementlerin kontrolü için özellikle önemlidir.
Yapısal fonksiyonlar
Birkaç yıl öncesine kadar heterokromatik DNA'nın bir tür "hurda DNA" olduğu düşünülüyordu, çünkü bilim adamları bu bölgelerdeki diziler için belirli bir işlev bulamadılar; Örneğin bir insanın genomik DNA'sının% 80'den fazlasının hücresel proteinleri veya düzenleyici işlevlere sahip RNA moleküllerini kodlamadığını hatırlayalım.
Ancak artık fakültatif heterokromatik DNA'nın oluşumunun, canlıların gelişimi ve büyümesi sırasında birçok sürecin düzenlenmesinde büyük önem taşıdığı ve kurucu heterokromatin bölgelerinin bakış açısından temel bir rol oynadığı artık bilinmektedir. yapısal bir bakış açısından.
Birçok yazar, heterokromatinin ökaryotik kromozomlar üzerinde yapısal işlevlere sahip olabileceği öne sürülmüştür. Bu iddia, belirli bir kromozom üzerindeki heterokromatik bölgelerin, kromozomun farklı genetik "aktivite" modellerine sahip kısımlarını ayrı tutması gerçeğine dayanmaktadır.
Başka bir deyişle, heterokromatik bölgeler, farklı transkripsiyonel olarak aktif bölgeler arasında "aralayıcılar" olarak görev yapar ve bu, orada bulunan genlerin transkripsiyonu açısından büyük önem taşıyabilir.
Referanslar
- Griffiths, AJ, Wessler, SR, Lewontin, RC, Gelbart, WM, Suzuki, DT ve Miller, JH (2005). Genetik analize giriş. Macmillan.
- Kahverengi, SW (1966). Heterokromatin. Bilim, 151 (3709), 417-425.
- Elgin, SC ve Grewal, SI (2003). Heterokromatin: sessizlik altındır. Güncel Biyoloji, 13 (23), R895-R898.
- Grewal, SI ve Jia, S. (2007). Heterokromatin yeniden ziyaret edildi. Doğa İncelemeleri Genetik, 8 (1), 35.
- Grewal, SI ve Moazed, D. (2003). Heterokromatin ve gen ekspresyonunun epigenetik kontrolü. bilim, 301 (5634), 798-802.
- Hennig, W. (1999). Heterokromatin. Kromozom, 108 (1), 1-9.