Kluczowa różnica – konstytutywna a fakultatywna heterochromatyna
Chromosomy to skondensowane struktury złożone z kwasów nukleinowych dezoksyrybozy (DNA). Jest to dobrze zorganizowana struktura, a podstawową jednostką opakowania DNA jest nukleosom. Umieszczanie DNA w chromosomie obejmuje wiele etapów. Gdy chromosomy są obserwowane pod mikroskopem po wybarwieniu, można zaobserwować różne regiony, takie jak regiony ciemno zabarwione i regiony słabo zabarwione. Ciemno zabarwione regiony są znane jako heterochromatyna i są to regiony, które mają gęsto upakowane DNA. Słabo wybarwione regiony są znane jako Euchromatyna i są to regiony, które mają luźno upakowane DNA. Heterochromatynę można dalej klasyfikować jako heterochromatynę konstytutywną i heterochromatynę fakultatywną. Konstytutywna heterochromatyna odnosi się do regionów DNA w chromosomie znajdujących się w całym cyklu komórkowym. Znajdują się one głównie w pobliżu regionów peri-centromerowych i telomerycznych regionów chromosomu. Fakultatywna heterochromatyna to regiony DNA, w których geny są wyciszane przez modyfikacje. Dlatego są aktywowane tylko w określonych warunkach i nie można ich znaleźć w całej komórce. Kluczową różnicą między konstytutywną i fakultatywną heterochromatyną jest funkcjonalność obu typów. Konstytutywna heterochromatyna jest obecna przez cały cykl komórkowy i nie koduje białek, podczas gdy fakultatywna heterochromatyna odnosi się do wyciszonych regionów DNA chromosomu, które są aktywowane w określonych warunkach.
Co to jest konstytutywna heterochromatyna?
Konstytucyjna heterochromatyna odnosi się do ciemno zabarwionych skondensowanych regionów DNA, które znajdują się w całym chromosomie eukariontów. Znajdują się w regionach peri-centromerowych i telomerycznych chromosomu. Regiony konstytutywne heterochromatyny wizualizuje się za pomocą techniki prążków C. Pod mikroskopem konstytutywna heterochromatyna wydaje się być mocno zabarwiona na ciemno.
Skład konstytutywnej heterochromatyny opiera się głównie na dużej liczbie kopii powtórzeń tandemowych. Te powtórzenia tandemowe mogą być satelitarnym DNA, minisatelitarnym DNA lub mikrosatelitarnym DNA. Regiony te są wysoce powtarzalne i polimorficzne. Dlatego obecnie są one używane jako markery w DNA odcisków palców i testach na ojcostwo.
Główną funkcję konstytutywnej heterochromatyny obserwuje się podczas procesu podziału komórki, gdzie przewiduje się, że konstytutywna heterochromatyna jest wymagana do segregacji chromatyd siostrzanych. Jest również przydatny w prawidłowym funkcjonowaniu i tworzeniu centromeru.
Chociaż zarówno centromerowy, jak i telomerowy DNA składają się z konstytutywnej heterochromatyny, zarówno centromerowy, jak i telomerowy DNA nie są konserwowane w całym genomie. Sekwencje centromerowe nie są konserwatywne u wielu gatunków, ale uważa się, że sekwencje telomerowe są bardziej konserwatywne u wielu gatunków. Oba regiony nie zawierają genów, ale są ważne, ponieważ odgrywają ważną rolę strukturalną.
Rysunek 01: Heterochromatyna konstytutywna – prążki C
Replikacja konstytutywnej heterochromatyny ma miejsce podczas późnej fazy S. Modyfikacje histonów są przeprowadzane w celu utworzenia konstytutywnej heterochromatyny, przy czym najczęstsze modyfikacje obejmują – hipoacetylację histonu, metylację histonu H3-Lys9 (H3K9) i metylację cytozyny. Modyfikacje te są dziedziczne, dlatego wchodzą w zakres szeroko pojętej epigenetyki. Mutacje genetyczne mogą prowadzić do defektów w konstytutywnych regionach heterochromatyny, co prowadzi do różnych komplikacji genetycznych (zespół Roberta)
Co to jest fakultatywna heterochromatyna?
Fakultatywne regiony heterochromatyny to regiony DNA, które nie znajdują się w całym chromosomie, a zatem nie są spójne między różnymi gatunkami. Ten kod DNA dla genów, które ulegają słabej ekspresji.
Fakultatywne heterochromatyny to wyciszone geny, które ulegają ekspresji w określonych warunkach. Warunki te obejmują;
- Czasowe (np. stany rozwojowe lub określone etapy cyklu komórkowego)
- Przestrzenne (np. zmiany lokalizacji jądrowej z centrum na obrzeże lub odwrotnie z powodu czynników/sygnałów egzogenicznych)
- Rodzicielskie/dziedziczne (np. ekspresja genów monoallelicznych)
Geny są wyciszane przez procesy modulacji chromatyny. Klasycznym przykładem fakultatywnej modyfikacji heterochromatyny jest inaktywacja chromosomu X u kobiet, gdzie jeden zestaw chromosomu X jest inaktywowany, tak że skład genetyczny chromosomu X u mężczyzn i kobiet jest zrównoważony.
Rysunek 02: Heterochromatyna
Fakultatywna heterochromatyna ma duże prawdopodobieństwo przekształcenia w regiony euchromatyny; w związku z tym podczas techniki barwienia z prążkami C, fakultatywna heterochromatyna nie jest zabarwiona na ciemno w porównaniu z heterochromatyną konstytutywną.
Jakie są podobieństwa między konstytutywną i fakultatywną heterochromatyną?
- Zarówno konstytutywne, jak i fakultatywne typy heterochromatyny składają się z regionów DNA.
- Zarówno konstytutywne, jak i fakultatywne typy heterochromatyny są wysoce skondensowanymi regionami DNA.
- Zarówno konstytutywne, jak i fakultatywne typy heterochromatyny można odróżnić za pomocą barwienia wstęgowego C.
- Zarówno konstytutywne, jak i fakultatywne typy heterochromatyny są regulowane przez czynniki epigenetyczne.
Jaka jest różnica między konstytutywną a fakultatywną heterochromatyną?
Podstawowa a fakultatywna heterochromatyna |
|
| Konstytucyjna heterochromatyna odnosi się do regionów DNA w chromosomie znajdujących się w całym cyklu komórkowym. | Fakultatywna heterochromatyna to regiony DNA, w których geny są wyciszane przez modyfikacje. Dlatego są one aktywowane tylko w określonych warunkach i nie można ich znaleźć w całej komórce. |
| Rodzaje sekwencji | |
| Sekwencje satelitarne, minisatelitarne i mikrosatelitarne to typy konstytutywnej heterochromatyny. | Długie rozproszone elementy jądrowe są rodzajem fakultatywnej heterochromatyny. |
| Możliwość wyrażania | |
| Konstytucyjna heterochromatyna nie jest w stanie dokonać ekspresji genów. | Można wyrazić fakultatywną heterochromatynę. |
| C Banding Barwienie | |
| Wstęgi składowej heterochromatyny barwią się na ciemny kolor. | Fakultatywne prążki heterochromatyny nie barwią / barwią jasnym kolorem. |
| Polimorfizmy | |
| Obecny wśród konstytutywnej heterochromatyny. | Nieobecny w fakultatywnej heterochromatynie. |
Podsumowanie – konstytutywna kontra fakultatywna heterochromatyna
Heterochromatyna i Euchromatyna to dwa główne wzory prążków obserwowane pod barwieniem prążkami C. Heterochromatyna wydaje się mieć ciemne zabarwienie, ponieważ jest silnie skondensowana. Regiony konstytutywne i fakultatywne heterochromatyny są głównymi podziałami heterochromatyny. Spójne regiony znalezione w całym cyklu komórkowym, które są ważne strukturalnie, są określane jako konstytutywna heterochromatyna. Wyciszone regiony DNA, które ostatecznie przekształcają się w regiony euchromatyny, są określane jako fakultatywna heterochromatyna. Wyrażane są tylko pod pewnymi warunkami. To jest różnica między konstytutywną i fakultatywną heterochromatyną.
