EUCHROMATIN: STRUKTUR OG FUNKTIONER - BIOLOGI - 2024

Den eukromatin er den del af eukaryote kromosomer, som er sammensat af let pakket kromatin og indeholdende de fleste af de kodende gensekvenser af mange organismer genom.

Denne region af eukaryote kromosomer er forbundet med transkriptionelt aktive områder, hvorfor det er af stor betydning for cellerne i en organisme. Det er tydeligt synligt i celler, der ikke deler sig, da det bliver heterochromatin ved kondensering eller komprimering, et tidligere trin til mitotisk og / eller meiotisk celledeling.

Euchromatin er tilgængeligt for transkriptionelle maskiner (Kilde: Wenqiang Shi via Wikimedia Commons)

Så euchromatin er en af ​​de to typer strukturel organisering af kromatin, hvor den anden er heterochromatin, som kan være fakultativ eller konstitutiv.

Struktur

Strukturen af ​​euchromatin kan beskrives nøjagtigt som strukturen af ​​kromatin, der findes i mange lærebøger, da en af ​​de få forskelle mellem sidstnævnte og heterochromatin er komprimeringsniveauet eller kondensationen af ​​DNA + proteinstrengen.

kromatin

DNA fra eukaryote organismer findes i kernen i tæt tilknytning til et stort antal proteiner. Blandt disse proteiner er der nogle af betydelig betydning, histoner, der er ansvarlige for at "organisere" og kondensere de kromosomale DNA-strenge, hvilket tillader disse store molekyler at "trænge ind" i et så lille rum og kontrollere ekspressionen af ​​gener.

Hvert eukaryotisk kromosom består af en enkelt streng DNA og et stort antal histonproteiner. Disse strukturer er markant dynamiske, da deres komprimeringsgrad ikke kun ændres afhængigt af de cellulære transkriptionelle behov, men også afhængigt af øjeblikket af cellecyklussen og nogle miljøsignaler.

Ændringer i kromatinkomprimering påvirker på en eller anden måde graden af ​​genetisk ekspression (i nogle regioner mere end i andre), derfor svarer det til et niveau af epigenetisk regulering af information.

Histoner gør det muligt at forkorte længden af ​​DNA-strengene i hvert kromosom med næsten 50 gange, hvilket er særlig vigtigt under celledeling, da kromatinkompaktering sikrer den korrekte segregering af kromosomer mellem datterceller.

Histonoktamer

DNA-molekylerne af eukaryote kromosomer er indpakket omkring en "cylindrisk" struktur, der består af otte histonproteiner: H2A, H2B, H3 og H4. Den octameriske kerne er sammensat af to dimerer af H2A og H2B og en tetramer af H3- og H4-proteinerne.

Histoner er basiske proteiner, da de har et stort antal positivt ladede aminosyrerester, såsom lysin og arginin, for eksempel. Disse positive ladninger interagerer elektrostatisk med de negative ladninger af DNA-molekyler og favoriserer dens forening med proteinkernen.

Hver histoneoktamer spoler omkring 146 basepar og danner det, der er kendt som et nukleosom. Chromatin er sammensat af på hinanden følgende nukleosomer, bundet sammen af ​​et kort stykke DNA og et histon-bro eller sammenkoblingsprotein kaldet H1. Denne konfiguration reducerer DNA-længden ca. 7 gange med hensyn til den indledende længde.

Histonproteiner har også aminosyre "haler", der stikker frem fra nukleosomerne, og som kan gennemgå kovalente modifikationer, der kan ændre komprimeringsniveauet af kromatin (komprimering påvirkes også af kovalente modifikationer af DNA, såsom cytokin-methylering, som favoriserer komprimering).

Afhængig af levetiden for hver celle, kan strengen, der består af nukleosomer, yderligere komprimeres og danne en fibrøs struktur kendt som "30 nm fiber", der forkorter længden af ​​DNA-molekylet yderligere 7 gange.

Denne 30 nm fiber kan organiseres inde i kernen i form af radielle løkker; disse løkker er karakteriseret ved at have transkriptionelt aktive gener og svarer til euchromatin.

Euchromatin og heterochromatin

Euchromatin og heterochromatin er de to typer af kromatinorganisation. Heterochromatin er den mest kompakte eller "lukkede" del af et kromosom; det er kendetegnet ved de biokemiske mærker af hypoacetylering og hypermethylering (i højere eukaryoter methylering af rest 9 af histon H3).

I forbindelse med heterochromatin er transkriptionelt tavse genomiske regioner, regioner med gentagne sekvenser og "vestigiale" regioner af invaderende transposerbare elementer og retrotransposoner for at nævne nogle få.

Organiseringen af ​​kromatin i kernen (Kilde: Sha, K. og Boyer, LA. Kromatinsignaturen af ​​pluripotente celler (31. maj 2009), StemBook, red. Stem Cell Research Community, StemBook, doi / 10.3824 / stembook. 1.45.1, http://www.stembook.org. Via Wikimedia Commons)

Heterochromatin sammensætter de telomere og centromere regioner af kromosomer, som er funktionelt vigtige for beskyttelsen af ​​enderne af disse strukturer og for deres korrekte segregering under celleinddelingsbegivenheder.

Afhængigt af en cells transkriptionelle behov kan en del af kromatinet desuden heterochromatin ad gangen og frigive denne komprimering på en anden.

I modsætning hertil er euchromatin karakteriseret ved hyperacetylering og hypomethylering, mere specifikt ved "tags" -acetylgruppe ved lysinrest 4 af histoner H3 og H4.

Det svarer til de "løsere" regioner af kromatin og repræsenterer normalt de mest transkriptionelt aktive portioner, det vil sige, hvor det største antal kodende gener er grupperet.

Funktioner af euchromatin

Euchromatin er meget rigeligt inden i cellekernen, når celler ikke deler sig, det vil sige når kromosomerne ikke er kondenseret og ikke udviser deres karakteristiske form.

I betragtning af at denne del af chromatin indeholder det største antal transkriptionelt aktive gener har euchromatin vigtige funktioner i udvikling såvel som i metabolisme, fysiologi og regulering af vitale biologiske processer, der er iboende i celler.

Hvorfor?

Fordi de "aktive" gener koder for alle proteiner og enzymer, der er nødvendige for at udføre alle de metaboliske og fysiologiske processer i en celle.

De gener, der ikke koder for proteiner, men også er aktive ud fra transkriptionelt synspunkt, har normalt regulerende funktioner, det vil sige, de koder for små RNA-molekyler, for transkriptionsfaktorer, ribosomale RNA'er osv.

Derfor afhænger reguleringen af ​​transkriptionelle processer også af informationen indeholdt i euchromatin såvel som reguleringen af ​​processer relateret til celledeling og vækst.

Referencer

1. Brooker, R., Widmaier, E., Graham, L., Stiling, P., Hasenkampf, C., Hunter, F.,… & Riggs, D. (2010). Biologi.
2. Eissenberg, J., Elgin, S. (2005) Heterochromatin og Euchromatin. Encyclopaedia of Life Sciences. John Wiley & Sons, Ltd.
3. Griffiths, AJ, Wessler, SR, Lewontin, RC, Gelbart, WM, Suzuki, DT, & Miller, JH (2005). En introduktion til genetisk analyse. Macmillan.
4. Grunstein, M., Hecht, A., Fisher-Adams, G., Wan, J., Mann, RK, Strahl-Bolsinger, S.,… & Gasser, S. (1995). Regulering af euchromatin og heterochromatin efter histoner i gær. J Cell Sci, 1995 (supplement 19), 29-36.
5. Tamaru, H. (2010). Begrænsning af euchromatin / heterochromatin territorium: jumonji krydser linjen. Gen & udvikling, 24 (14), 1465-1478.