Heterochromatin הוא חלק הכרומטין (דנ"א וחלבונים היסטון) הכרומוזומים איקריוטיים צפופים. לרוב זה קשור לאזורים "השקטים" של הגנום, כלומר לאזורים שאינם פעילים לתמלול.
Heitz, בשנת 1928, היה הראשון שהבחין בין שני סוגים שונים של כרומטין על כרומוזומים אוקראוטיים במהלך המפגש, תוך שהוא מתאר את האודרומטין וההתרוכרומטין על בסיס הדחיסה ההפרשית שלהם.
ארגון הכרומטין בגרעין (מקור: שא, ק. בויר, לוס אנג'לס חתימת הכרומטין של תאים פלוריפוטנטים (31 במאי 2009), StemBook, עורכת קהילת המחקר של תאי גזע, StemBook, doi / 10.3824 / stembook. 1.45.1, http://www.stembook.org. באמצעות Wikimedia Commons)
אם הכרומוזומים האוקריוטים מוכתמים בטכניקות שונות, ספציפיות ל- DNA, תצפיות מיקרוסקופיות מגלות כי ישנם אזורים במבנים אלה המכתים בעוצמה רבה יותר מאחרים. אזורים אלה תואמים את האזורים ההיפר-קומפקטיים של ההתרכרומטין.
Heterochromatinization של ה- DNA, כלומר אריזתו, יכולה להתרחש בתא בתגובה לגורמים שונים ויכולה להיות פקולטטיבית או מכוננת.
Heterochromatin קונסטיטוציונית היא תכונה קבועה שעוברת בירושה בדרך כלל, ואילו הטרוכרומטין פקולטטיבי עשוי להיות או לא על כרומוזום בכל זמן נתון. הדוגמה הטובה ביותר להטרונכרומטין מכונן היא של אחד משני כרומוזומי ה- X אצל נקבות.
באוקריוטות, ההטרוכרומטין "אוגר" ו"קומפרקטס "את הגנומים הגדולים המאפיינים אותם, במיוחד אזורים המורכבים מרצפים חוזרים ונשנים, שנותרים שברים של טרנספוזונים רטרו פולשים, אלמנטים הניתנים להעביר, בין היתר.
מִבְנֶה
להטרוכרומטין אין מבנה שונה מאוד מהכרומטין הארוז בצפיפות פחות, אואכרומטין.
מתוך הבנה זו, חשוב לזכור כי הכרומוזומים האוקריוטיים מורכבים ממולקולת DNA הקשורה לחלבונים הנקראים היסטונים. שמונה היסטונים יוצרים גרעין אוקטריאלי המכונה "גרעין", סביבו ה- DNA מתעטף.
הקשר של DNA עם חלבוני היסטון מתרחש הודות לאינטראקציות אלקטרוסטטיות בין המטענים החיוביים של שאריות הבסיס של חלבונים אלה לבין המטענים השליליים של קבוצות הפוספט של מבנה גדיל ה- DNA.
הגרעין (מקור: Nucleosome_structure.png: עבודה נגזרת של ריצ'רד ווילר (צפיריס) (Nucleosome-2.png): Rekymanto באמצעות Wikimedia Commons)
- מתומן ההיסטונים
כל אוקטובר של היסטונים מורכב מטטרמר של היסטונים H3 ו- H4, ושני דימרים של היסטונים H2A ו- H2B; סביב כל גרעין היסטונים מאכלסים כ 146 זוגות בסיס של DNA.
נוקלאוזומים "מתקרבים" זה לזה בזכות השתתפות היסטון אחר המכונה היסטון של איחוד או גשר (קישור, באנגלית), שהוא היסטון H1.
הכרומטין מורכב אז מגרעינים עוקבים שמתאחזים ויוצרים מבנה סיבי בעובי גדול יותר אך פחות אורך.
כל חלבון היסטון מאופיין בנוכחות "זנב" של חומצת אמינו שיכול לעבור שינויים אנזימטיים קוולנטיים. נמצא כי שינויים אלה משפיעים על מידת הביטוי או ההשתקה של גנים הקשורים לנוקלאוזומים, כמו גם על רמת הדחיסה של הכרומטין.
בפרט, heterochromatin מאופיין על ידי hypoacetylation של היסטונים בכל האוקריוטים, ועל ידי מתילציה של היסטון H3 בשאריות ליזין 9, רק עבור אוקיוטות "גבוהות יותר".
האנזימים האחראים לביצוע שינויים אלה ידועים, בהתאמה, כ histone deacetylases ו- histone methyltransferases.
בנוסף לשינויים בהיסטונים, ניתן לבצע מתילציה של DNA, דבר המשפיע על דרגת הדחיסה של הכרומטין ומתאים לשני מבין שני המנגנונים האפיגנטיים של ארגון הגנום האוקריוטי.
היכן נמצא הטרוכרומטין?
ההטרוכרומטין, כפי שנדון בהתחלה, יכול להיות מכונן או פקולטטיבי.
הטרוכרומטטין מכונן נמצא בשפע במיוחד באזורים גנומיים שיש להם צפיפות גבוהה של רצפים חוזרים (כמו אלמנטים לוויניים, למשל), שם ישנם שפע של אלמנטים הניתנים להשתקה, באזורים המרכזיים ובטלומרים.
אומרים שהוא מכונן מכיוון שאזורים אלה בגנום נשארים מעובה או קומפקטי במהלך חלוקת תאים. בתא שאינו מחלק, לעומת זאת, רוב ה- DNA הוא אוקראומטי ויש רק כמה אזורים מוגדרים היטב של הטרוכרומטין מכונן.
הטרוכרומטטין פקולטטיבי הוא זה שנמצא בלוקוסים המווסתים בשלבי ההתפתחות השונים; כך שהוא למעשה מייצג את האזורים "המעוברים חולפים" שיכולים להשתנות בהתאם לאותות סלולריים ופעילות גנטית.
מאפיינים
מכיוון שהטרוכרומטין הוא חלק חשוב מהאזורים הטלומריים והמרכזיים, הוא מפעיל פונקציות טרנסנדנטליות מנקודת מבט של חלוקת תאים והגנה על קצוות כרומוזומלים.
הצנטרומרים מתפקדים באופן פעיל במהלך חלוקת התאים, ומאפשרים לכרומוזומים כפולים לנוע לכיוון שני הקטבים של התא המפריד, בעוד שאר הגנים נותרים פעילים וקומפקטיים.
דחיסת האזורים הספציפיים של הכרומוזומים האוקריוטים היא שם נרדף להשתקה גנטית, מאחר והעובדה שהארתרוגרומטין ארוז בצפיפות מרמז על אי הנגישות של מכונות התמלול לרצפי הגן הבסיסיים.
מבחינת רקומבינציה, ההטרוכרומטין מדכא את התהליך הזה, ומגן על שלמות הגנום על ידי איסור רקומבינציה "בלתי לגיטימית" בין רצפי DNA חוזרים ונשנים הפזורים בגנום. זה חשוב במיוחד לבקרת אלמנטים הניתנים להעברה "טפילים", המושתקים על ידי הטרוכרומטיזציה.
פונקציות מבניות
עד לפני מספר שנים נהוג היה לחשוב ש- DNA הטרוכרומטי הוא סוג של "DNA זבל", מכיוון שמדענים לא מצאו פונקציה ספציפית לרצפים הכלולים באזורים אלה; נזכור שלמעלה מ 80% מה- DNA הגנומי של אדם, למשל, אינו מקודד חלבונים תאיים או מולקולות RNA עם פונקציות רגולטוריות.
עם זאת, ידוע כעת כי להיווצרות DNA הטרוכרומטי של הפקולטה יש חשיבות עליונה להסדרת תהליכים רבים במהלך התפתחותם וצמיחתם של יצורים חיים, וכי אזורים הטרוכרומטין מכוננים ממלאים תפקיד מהותי מנקודת המבט. מבחינה מבנית.
הועלו על ידי מחברים רבים כי להטרוכרומטין עשויים להיות תפקודים מבניים בכרומוזומי האוקריוטי. טענה זו מתבססת על העובדה כי אזורים הטרוכרומטיים על כרומוזום נתון נפרדים ממנו עם דפוסים שונים של "פעילות" גנטית.
במילים אחרות, האזורים ההטרוכרומטיים משמשים כ"מרווחים "בין אזורים פעילים לתמלול, אשר עשויים להיות בעלי חשיבות רבה מבחינת התמלול של הגנים שנמצאים שם.
הפניות
- גריפית'ס, AJ, Wessler, SR, Lewontin, RC, Gelbart, WM, Suzuki, DT, & Miller, JH (2005). מבוא לניתוח גנטי. מקמילן.
- בראון, SW (1966). הטרוכרומטין. מדע, 151 (3709), 417-425.
- Elgin, SC, & Grewal, SI (2003). הטרוכרומטין: שתיקה זהובה. ביולוגיה נוכחית, 13 (23), R895-R898.
- גרוואל, SI ו- Jia, S. (2007). ההתרוכרומטין ביקר מחדש. חוות דעת על טבע גנטיקה, 8 (1), 35.
- Grewal, SI, & Moazed, D. (2003). הטרוכרומטין ושליטה אפגנטית בביטוי גנים. מדע, 301 (5634), 798-802.
- הניג, וו. (1999). הטרוכרומטין. כרומוזומה, 108 (1), 1-9.