Ključna razlika – konstitutivni proti fakultativnemu heterokromatinu
Kromosomi so kondenzirane strukture, sestavljene iz deoksiribozne nukleinske kisline (DNK). Gre za dobro organizirano strukturo, osnovna enota pakiranja DNK pa je nukleosom. Pakiranje DNK v kromosom vključuje veliko korakov. Ko kromosome po barvanju opazujemo pod mikroskopom, lahko opazimo različne regije, kot so temno obarvane regije in rahlo obarvane regije. Temno obarvane regije so znane kot heterokromatin in so regije z gosto zapakirano DNK. Rahlo obarvane regije so znane kot evhromatin in so regije z ohlapno zapakirano DNK. Heterokromatin lahko nadalje razvrstimo kot konstitutivni heterokromatin in fakultativni heterokromatin. Konstitutivni heterokromatin se nanaša na področja DNK v kromosomu, ki jih najdemo v celotnem celičnem ciklu. Najdemo jih predvsem v bližini pericentromernih regij in telomernih regij kromosoma. Fakultativni heterokromatin so regije DNK, v katerih so geni utišani s spremembami. Zato se aktivirajo le pod določenimi pogoji in jih ni v celici. Ključna razlika med konstitutivnim in fakultativnim heterokromatinom je funkcionalnost obeh vrst. Konstitutivni heterokromatin je prisoten v celotnem celičnem ciklu in ne kodira beljakovin, medtem ko se fakultativni heterokromatin nanaša na utišana področja DNK kromosoma, ki se aktivirajo pod posebnimi pogoji.
Kaj je konstitutivni heterokromatin?
Konstitutivni heterokromatin se nanaša na temno obarvane kondenzirane regije DNA, ki jih najdemo v celotnem kromosomu evkariontov. Najdemo jih v pericentromernih in telomernih regijah kromosoma. Konstitutivne heterokromatinske regije so vizualizirane s tehniko pasov C. Pod mikroskopom se zdi, da je konstitutivni heterokromatin precej temno obarvan.
Sestava konstitutivnega heterokromatina v glavnem temelji na velikem številu kopij tandemskih ponovitev. Te tandemske ponovitve so lahko satelitska DNK, minisatelitna DNK ali mikrosatelitna DNK. Te regije so zelo ponavljajoče in polimorfne. Zato se trenutno uporabljajo kot označevalci pri jemanju prstnih odtisov DNK in testiranju očetovstva.
Glavno funkcijo konstitutivnega heterokromatina opazimo med procesom celične delitve, kjer je predvideno, da je konstitutivni heterokromatin potreben za ločevanje sestrskih kromatid. Koristen je tudi pri pravilnem delovanju in tvorbi centromere.
Čeprav sta tako centromerna kot telomerna DNK sestavljeni iz konstitutivnega heterokromatina, tako centromerna kot telomerna DNK nista ohranjeni v celotnem genomu. Centromerna zaporedja niso ohranjena pri mnogih vrstah, vendar se domneva, da so telomerna zaporedja bolj ohranjena med vrstami. Obe regiji ne vsebujeta genov, vendar sta pomembni, saj imata pomembno strukturno vlogo.
Slika 01: Konstitutivni heterokromatin – pasovi C
Replikacija konstitutivnega heterokromatina poteka med pozno S fazo. Modifikacije histonov se naredijo za tvorbo konstitutivnega heterokromatina, kjer najpogostejše modifikacije vključujejo – hipoacetilacijo histona, metilacijo histona H3-Lys9 (H3K9) in metilacijo citozina. Te spremembe so dedne, zato spadajo v široko temo epigenetike. Genetske mutacije lahko povzročijo okvare konstitutivnih heterokromatinskih regij, kar povzroči različne genetske zaplete (Robertov sindrom)
Kaj je fakultativni heterokromatin?
Fakultativne heterokromatinske regije so regije DNA, ki jih ne najdemo v celotnem kromosomu in zato niso skladne med različnimi vrstami. Ta koda DNK za gene, ki so slabo izraženi.
Fakultativni heterokromatini so utišani geni, ki se izražajo pod posebnimi pogoji. Ti pogoji vključujejo:
- Časovno (npr. razvojna stanja ali določene stopnje celičnega cikla)
- Prostorski (npr. lokalizacija jedra se spreminja iz središča v obrobje ali obratno zaradi eksogenih dejavnikov/signalov)
- Starševsko/dedno (npr. izražanje monoalelnega gena)
Geni so utišani s procesi modulacije kromatina. Klasičen primer fakultativne modifikacije heterokromatina je inaktivacija kromosoma X pri ženskah, kjer je en sklop kromosoma X inaktiviran, tako da je genetska sestava kromosoma X pri moških in ženskah uravnotežena.
Slika 02: Heterokromatin
Fakultativni heterokromatin ima veliko možnost, da se pretvori v regije evhromatina; tako med tehniko obarvanja s pasovi C fakultativni heterokromatin ni obarvan temno v primerjavi s konstitutivnim heterokromatinom.
Kakšne so podobnosti med konstitutivnim in fakultativnim heterokromatinom?
- Tako konstitutivna kot fakultativna vrsta heterokromatina sta sestavljena iz regij DNK.
- Tako konstitutivna kot fakultativna vrsta heterokromatina sta močno kondenzirana področja DNK.
- Tako konstitutivno kot fakultativno vrsto heterokromatina je mogoče razlikovati z obarvanjem s pasovi C.
- Tako konstitutivni kot fakultativni tip heterokromatina uravnavajo epigenetski dejavniki.
Kakšna je razlika med konstitutivnim in fakultativnim heterokromatinom?
Konstitutivni proti fakultativnemu heterokromatinu |
|
| Konstitutivni heterokromatin se nanaša na regije DNA v kromosomu, ki jih najdemo v celotnem celičnem ciklu. | Fakultativni heterokromatin so regije DNK, v katerih so geni utišani s spremembami. Zato se aktivirajo le pod določenimi pogoji in jih ni v celici. |
| Vrste zaporedij | |
| Satelitska, minisatelitna in mikrosatelitna zaporedja so vrste konstitutivnega heterokromatina. | Dolgo razpršeni jedrski elementi so vrsta fakultativnega heterokromatina. |
| Možnost izražanja | |
| Konstitutivni heterokromatin ne more izražati genov. | Fakultativni heterokromatin je lahko izražen. |
| C Barvanje pasov | |
| Konstitutivni heterokromatinski trakovi se obarvajo temno. | Fakultativni heterokromatinski pasovi se ne obarvajo/obarvajo s svetlo barvo. |
| Polimorfizmi | |
| Prisoten med konstitutivnim heterokromatinom. | Odsoten v fakultativnem heterokromatinu. |
Povzetek – konstitutivni proti fakultativnemu heterokromatinu
Heterokromatin in evkromatin sta dva glavna vzorca trakov, opažena pri barvanju s pasom C. Heterokromatin je videti temno obarvan, ker so močno kondenzirani. Konstitutivne in fakultativne heterokromatinske regije so glavne delitve heterokromatina. Konsistentne regije, ki jih najdemo v celotnem celičnem ciklu in so strukturno pomembne, se imenujejo konstitutivni heterokromatin. Utišane regije DNK, ki se sčasoma pretvorijo v regije evhromatina, imenujemo fakultativni heterokromatin. Izraženi so le pod določenimi pogoji. To je razlika med konstitutivnim in fakultativnim heterokromatinom.
