Heterocromatină - Heterochromatin

Heterocromatina este o formă strâns ambalată de ADN sau ADN condensat , care vine în mai multe soiuri. Aceste soiuri se află pe un continuum între cele două extreme ale heterocromatinei constitutive și heterocromatinei facultative . Ambele joacă un rol în exprimarea genelor . Deoarece este strâns ambalat, sa crezut că este inaccesibil polimerazelor și, prin urmare, nu este transcris, totuși, conform Volpe și colab. (2002) și multe alte lucrări, deoarece o mare parte din acest ADN este de fapt transcris, dar este continuu transformat prin mutarea transcripțională indusă de ARN (RITS). Studii recente cu microscopie electronică și colorare cu OsO 4 arată că ambalajul dens nu se datorează cromatinei.

Heterocromatina constitutivă poate afecta genele din apropierea sa (de exemplu , variația poziție-efect ). De obicei, este repetitiv și formează funcții structurale, cum ar fi centromeri sau telomeri , pe lângă faptul că acționează ca un atractiv pentru alte semnale de expresie genică sau de represiune.

Heterocromatina facultativă este rezultatul genelor care sunt reduse la tăcere printr-un mecanism precum deacetilarea histonelor sau ARN-ul care interacționează cu Piwi (piARN) prin ARNi . Nu este repetitiv și împărtășește structura compactă a heterocromatinei constitutive. Cu toate acestea, sub indicii specifici de semnalizare de dezvoltare sau de mediu, își poate pierde structura condensată și poate deveni activ transcripțional.


Heterocromatina a fost asociată cu di- și tri - metilarea H3K9 în anumite porțiuni ale genomului uman. H3K9me3 legate de methyltransferases par să aibă un rol esențial în modificarea heterocromatinei în timpul angajamentului de genealogie la debutul organogenezei și în menținerea liniei de fidelitate.

Structura

Heterocromatină vs. euchromatină

Cromatina se găsește în două soiuri: euchromatină și heterocromatină. Inițial, cele două forme s-au distins citologic prin cât de intens se colorează - euchromatina este mai puțin intensă, în timp ce heterocromatina se colorează intens, ceea ce indică o împachetare mai strânsă. Heterocromatina este de obicei localizată la periferia nucleului . În ciuda acestei dihotomii timpurii, dovezile recente atât la animale, cât și la plante au sugerat că există mai mult de două stări distincte de heterocromatină și poate exista de fapt în patru sau cinci „stări”, fiecare marcată de combinații diferite de semne epigenetice .

Heterocromatina constă în principal din secvențe de satelit inactive genetic , iar multe gene sunt reprimate în diferite măsuri, deși unele nu pot fi deloc exprimate în eucromatină. Atât centromeri cât și telomeri sunt heterocromatici, la fel ca și corpul Barr al celui de-al doilea cromozom X inactivat la o femeie.

Funcţie

Model general pentru duplicarea heterocromatinei în timpul diviziunii celulare

Heterocromatina a fost asociată cu mai multe funcții, de la reglarea genelor la protecția integrității cromozomilor; unele dintre aceste roluri pot fi atribuite pachetului dens de ADN, ceea ce îl face mai puțin accesibil factorilor proteici care leagă de obicei ADN-ul sau factorii asociați acestuia. De exemplu, capetele ADN bicatenare goale ar fi de obicei interpretate de celulă ca ADN-ul deteriorat sau viral, declanșând oprirea ciclului celular , repararea ADN-ului sau distrugerea fragmentului, cum ar fi endonucleaze în bacterii.

Unele regiuni ale cromatinei sunt foarte dens împachetate cu fibre care prezintă o stare comparabilă cu cea a cromozomului la mitoză . Heterocromatina este în general moștenită clonal; atunci când o celulă se împarte, cele două celule fiice conțin de obicei heterocromatină în aceleași regiuni ale ADN-ului, rezultând moștenirea epigenetică . Variațiile determină heterocromatina să invadeze genele adiacente sau să se retragă de la gene la extremele domeniilor. Materialul transcriptibil poate fi reprimat prin poziționarea (în cis ) la aceste domenii limită. Acest lucru dă naștere unor niveluri de expresie care variază de la celulă la celulă, care pot fi demonstrate prin variația poziției-efect . Izolator secvențe pot acționa ca o barieră în cazuri rare în care heterocromatinei constitutiv si genele foarte active sunt juxtapuse ( de exemplu , în amonte 5'HS4 izolator al locusului pui β-globinei și loci în două Saccharomyces spp.).

Heterocromatină constitutivă

Articol principal: Heterocromatină constitutivă

Toate celulele unei specii date ambalează aceleași regiuni de ADN în heterocromatină constitutivă și, prin urmare, în toate celulele, orice gene conținute în heterocromatina constitutivă vor fi slab exprimate . De exemplu, toți cromozomii umani 1 , 9 , 16 și cromozomul Y conțin regiuni mari de heterocromatină constitutivă. În majoritatea organismelor, heterocromatina constitutivă apare în jurul centromerului cromozomial și în apropierea telomerilor.

Heterocromatină facultativă

Regiunile ADN ambalate în heterocromatină facultativă nu vor fi consistente între tipurile de celule dintr-o specie și, prin urmare, o secvență dintr-o celulă care este ambalată în heterocromatină facultativă (iar genele din interior sunt slab exprimate) pot fi ambalate în eucromatină într-o altă celulă (iar genele din interior nu mai sunt reduse la tăcere). Cu toate acestea, formarea heterocromatinei facultative este reglementată și este adesea asociată cu morfogeneza sau diferențierea . Un exemplu de heterocromatină facultativă este inactivarea cromozomului X la mamiferele feminine: un cromozom X este ambalat ca heterocromatină facultativă și redus la tăcere, în timp ce celălalt cromozom X este ambalat ca euchromatină și exprimat.

Printre componentele moleculare care par să regleze răspândirea heterocromatinei se numără proteinele din grupa Policomb și genele necodificatoare, cum ar fi Xist . Mecanismul pentru o astfel de răspândire este încă o chestiune de controversă. Complexele represive policombine PRC1 și PRC2 reglează compactarea cromatinei și expresia genelor și au un rol fundamental în procesele de dezvoltare. Aberațiile epigenetice mediate de RPC sunt legate de instabilitatea și malignitatea genomului și joacă un rol în răspunsul la deteriorarea ADN - ului , repararea ADN-ului și în fidelitatea replicării .

Heterocromatină de drojdie

Saccharomyces cerevisiae , sau drojdie în devenire, este un eucariot model,iar heterocromatina sa a fost definită în detaliu. Deși cea mai mare parte a genomului său poate fi caracterizată ca eucromatină, S. cerevisiae are regiuni de ADN care sunt transcrise foarte slab. Acești loci sunt așa-numiții loci de tip silențios de împerechere (HML și HMR), rADN (codificând ARN ribozomal) și regiunile sub-telomerice. Drojdia de fisiune ( Schizosaccharomyces pombe ) folosește un alt mecanism pentru formarea heterocromatinei la centromeri. Tacerea genetică în această locație depinde de componentelecăii RNAi . Se crede că ARN-ul dublu catenar are ca rezultat mutarea regiunii printr-o serie de pași.

În drojdia de fisiune Schizosaccharomyces pombe , doi complexe ARNi, complexul RITS și complexul ARN polimerază ARN-direcționat (RDRC), fac parte dintr-o mașinărie ARNi implicată în inițierea, propagarea și întreținerea ansamblului heterocromatină. Aceste două complexe localizează într-o manieră dependentă de ARNsi de cromozomi, la locul asamblării heterocromatinei. ARN polimeraza II sintetizează un transcript care servește drept platformă pentru recrutarea RITS, RDRC și, eventual, a altor complexe necesare pentru asamblarea heterocromatinei. Atât ARNi cât și un proces de degradare a ARN-ului exosom dependent contribuie la reducerea silențierii genelor heterocromatice. Aceste mecanisme ale Schizosaccharomyces pombe pot apărea în alte eucariote. O structură mare de ARN numită RevCen a fost, de asemenea, implicată în producția de ARNsi pentru a media formarea heterocromatinei în unele drojdii de fisiune.

Vezi si

Referințe

linkuri externe