Гетерохроматин

редактировать
Компактная и сильно сжатая форма хроматина

Гетерохроматин представляет собой плотно упакованную форму ДНК или конденсированной ДНК, которая существует во многих вариантах. Эти разновидности лежат в континууме между двумя крайностями: конститутивный гетерохроматин и факультативный гетерохроматин. Оба играют роль в экспрессии генов. Поскольку он плотно упакован, считалось, что он недоступен для полимераз и поэтому не транскрибируется, однако, согласно Volpe et al. (2002) и многие другие статьи, поскольку большая часть этой ДНК фактически транскрибируется, но она постоянно переключается посредством индуцированного РНК подавления транскрипции (RITS). Недавние исследования с электронной микроскопией и окрашиванием OsO 4 показывают, что плотная упаковка не является следствием хроматина.

Конститутивный гетерохроматин может влиять на гены, расположенные рядом с ним (например, пестрота с эффектом позиции ). Обычно он повторяющийся и формирует структурные функции, такие как центромеры или теломеры, в дополнение к действию в качестве аттрактора для других сигналов экспрессии или репрессии гена.

Факультативный гетерохроматин является результатом того, что гены заглушаются с помощью такого механизма, как деацетилирование гистонов или Piwi-взаимодействующая РНК (пиРНК) через РНКи. Он не повторяется и имеет компактную структуру конститутивного гетерохроматина. Однако при определенных онтогенетических или средовых сигнальных сигналах он может потерять свою конденсированную структуру и стать транскрипционно активным.

Гетерохроматин был связан с ди- и три-метилированием H3K9 в определенных частях H3K9me3 -связанные метилтрансферазы, по-видимому, играют ключевую роль в модификации гетерохроматина во время фиксации клонов в начале органогенеза и в поддержании верности клонов. 141>Ядро клетки человека, показывающее расположение гетерохроматина

Обратите внимание, что приведенная здесь неофициальная диаграмма может быть ошибочной в отношении расположения гетерохроматина. Инактивированная Х-хромосома (также известная как тельце Барра ) мигрирует только на ядерную мембрану, оставляя активную Х и другие хромосомы внутри нуклеоплазмы (вдали от мембраны в целом). Другой гетерохроматин выглядит как частицы, отделенные от мембраны: «Гетерохроматин выглядит как маленькие, темные, неправильные частицы, разбросанные по ядру...».

Содержание

  • 1 Структура
  • 2 Функция
  • 3 Конститутивный гетерохроматин
  • 4 Факультативный гетерохроматин
  • 5 Гетерохроматин дрожжей
  • 6 См. Также
  • 7 Ссылки
  • 8 Внешние ссылки

Структура

Гетерохроматин против эухроматина

Хроматин обнаружен в две разновидности: эухроматин и гетерохроматин. Первоначально эти две формы различались цитологически по тому, насколько интенсивно они окрашиваются: эухроматин менее интенсивен, а гетерохроматин окрашивается интенсивно, что свидетельствует о более плотной упаковке. Гетерохроматин обычно находится на периферии ядра. Несмотря на эту раннюю дихотомию, недавние данные как на животных, так и на растениях показали, что существует более двух различных состояний гетерохроматина, и на самом деле он может существовать в четырех или пяти «состояниях», каждое из которых отмечено различными комбинациями эпигенетических отмечает.

Гетерохроматин в основном состоит из генетически неактивных сателлитных последовательностей, и многие гены репрессированы в различной степени, хотя некоторые вообще не могут быть экспрессированы в эухроматине. Обе центромеры и теломеры являются гетерохроматическими, как и тело Барра второй инактивированной Х-хромосомы у самки.

Функция

Общая модель дублирования гетерохроматина во время деления клетки

Гетерохроматин связан с несколькими функциями, от регуляции генов до защиты целостности хромосом; некоторые из этих ролей можно отнести к плотной упаковке ДНК, которая делает ее менее доступной для белковых факторов, которые обычно связывают ДНК или связанные с ней факторы. Например, голые концы двухцепочечной ДНК обычно интерпретируются клеткой как поврежденная или вирусная ДНК, запускающая клеточный цикл остановку, репарацию ДНК или разрушение фрагмента, например эндонуклеазы в бактериях.

Некоторые области хроматина очень плотно упакованы волокнами, которые демонстрируют состояние, сравнимое с состоянием хромосомы при митозе. Гетерохроматин обычно наследуется клонально; когда клетка делится, две дочерние клетки обычно содержат гетерохроматин в одних и тех же областях ДНК, что приводит к эпигенетическому наследованию. Вариации заставляют гетерохроматин вторгаться в соседние гены или отступать от генов на крайних участках доменов. Транскрибируемый материал может быть подавлен путем размещения (в цис) на этих граничных доменах. Это приводит к возникновению уровней экспрессии, которые варьируются от клетки к клетке, что может быть продемонстрировано изменчивостью эффекта положения. Последовательности инсулятора могут действовать как барьер в редких случаях, когда конститутивный гетерохроматин и высоко активные гены совмещены (например, инсулятор 5'HS4 перед локусом β-глобина курицы и локусы в двух Saccharomyces spp.).

Конститутивный гетерохроматин

Все клетки данного вида упаковывают одни и те же участки ДНК в конститутивный гетерохроматин и, таким образом, во всех клетках любые гены, содержащиеся в конститутивном гетерохроматине. будет плохо выражено. Например, все хромосомы 1, 9, 16 человека и Y-хромосома содержат большие области конститутивного гетерохроматина. У большинства организмов конститутивный гетерохроматин находится вокруг центромеры хромосомы и около теломер.

Факультативный гетерохроматин

Области ДНК, упакованные в факультативный гетерохроматин, не будут согласовываться между типами клеток внутри вида, и, следовательно, последовательность в одной клетке, которая упакована в факультативный гетерохроматин (и гены внутри плохо экспрессируется) может быть упакован в эухроматин в другой клетке (и гены внутри больше не заглушаются). Однако образование факультативного гетерохроматина регулируется и часто связано с морфогенезом или дифференцировкой. Примером факультативного гетерохроматина является инактивация Х-хромосомы у самок млекопитающих: одна Х-хромосома упакована как факультативный гетерохроматин и заглушена, тогда как другая Х-хромосома упакована как эухроматин и экспрессируется.

Среди молекулярных компонентов, которые, по-видимому, регулируют распространение гетерохроматина, находятся белки группы Polycomb и некодирующие гены, такие как Xist. Механизм такого распространения до сих пор вызывает споры. Репрессивные комплексы polycomb PRC1 и PRC2 регулируют уплотнение хроматина и экспрессию генов и играют фундаментальную роль в процессах развития. PRC-опосредованные эпигенетические аберрации связаны с нестабильностью генома и злокачественными новообразованиями и играют роль в ответе на повреждение ДНК, репарацию ДНК и точность репликации.

Гетерохроматин дрожжей

Saccharomyces cerevisiae, или почкующиеся дрожжи, является моделью эукариот, и его гетерохроматин был тщательно определен. Хотя большая часть его генома может быть охарактеризована как эухроматин, S. cerevisiae имеет участки ДНК, которые очень плохо транскрибируются. Эти локусы представляют собой так называемые локусы типа молчащего спаривания (HML и HMR), рДНК (кодирующую рибосомную РНК) и субтеломерные области. Делящиеся дрожжи (Schizosaccharomyces pombe ) используют другой механизм образования гетерохроматина на его центромерах. Подавление гена в этом месте зависит от компонентов пути РНКи. Полагают, что двухцепочечная РНК приводит к замалчиванию этого региона в несколько этапов.

В делящихся дрожжах Schizosaccharomyces pombe два комплекса РНКи, комплекс RITS и комплекс РНК-направленной РНК-полимеразы (RDRC), являются частью механизма РНКи, участвующего в инициации, размножении и поддержании сборки гетерохроматина. Эти два комплекса локализуются siRNA -зависимым образом на хромосомах, в месте сборки гетерохроматина. РНК-полимераза II синтезирует транскрипт, который служит платформой для набора RITS, RDRC и, возможно, других комплексов, необходимых для сборки гетерохроматина. И РНКи, и процесс деградации РНК, зависимый от экзосом, вносят вклад в молчание гетерохроматических генов. Эти механизмы Schizosaccharomyces pombe могут встречаться и у других эукариот. Большая структура РНК, называемая RevCen, также участвует в производстве миРНК, которые опосредуют образование гетерохроматина у некоторых делящихся дрожжей.

См. Также

Ссылки

Внешние ссылки

Последняя правка сделана 2021-05-23 10:45:22
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте