Ключова разлика – конститутивен срещу факултативен хетерохроматин
Хромозомите са кондензирани структури, съставени от дезоксирибоза нуклеинови киселини (ДНК). Това е добре организирана структура и основната единица на опаковката на ДНК е нуклеозомата. Опаковането на ДНК в хромозомата включва много стъпки. Когато хромозомите се наблюдават под микроскоп след оцветяване, могат да се наблюдават различни региони, като например тъмно оцветени региони и леко оцветени региони. Тъмно оцветените региони са известни като хетерохроматин и те са регионите, които имат плътно опакована ДНК. Леко оцветените региони са известни като еухроматин и те са регионите, които имат хлабаво опакована ДНК. Хетерохроматинът може да бъде допълнително класифициран като конститутивен хетерохроматин и факултативен хетерохроматин. Конститутивният хетерохроматин се отнася до регионите на ДНК в хромозомата, открити през целия клетъчен цикъл. Те се намират главно в близост до перицентромерните региони и теломерните региони на хромозомата. Факултативният хетерохроматин е региони на ДНК, в които гените са заглушени чрез модификации. Следователно те се активират само при определени условия и не се намират в клетката. Ключовата разлика между конститутивния и факултативния хетерохроматин е функционалността на двата типа. Конститутивният хетерохроматин присъства през целия клетъчен цикъл и не кодира протеини, докато факултативният хетерохроматин се отнася до заглушени ДНК региони на хромозомата, които се активират при специфични условия.
Какво е конститутивен хетерохроматин?
Конститутивният хетерохроматин се отнася до тъмно оцветените кондензирани области на ДНК, които се намират в цялата хромозома на еукариотите. Те се намират в перицентромерните и теломерните области на хромозомата. Конститутивните хетерохроматинови региони се визуализират с помощта на техниката на С ивици. Под микроскоп конститутивният хетерохроматин изглежда много тъмно оцветен.
Съставът на конститутивния хетерохроматин се основава главно на големия брой копия на тандемни повторения. Тези тандемни повторения могат да бъдат сателитна ДНК, минисателитна ДНК или микросателитна ДНК. Тези региони са силно повтарящи се и полиморфни. Ето защо в момента те се използват като маркери при ДНК пръстови отпечатъци и тестове за бащинство.
Основната функция на конститутивния хетерохроматин се наблюдава по време на процеса на клетъчно делене, където се предвижда, че конститутивният хетерохроматин е необходим за сегрегацията на сестринските хроматиди. Също така е полезно за правилното функциониране и образуване на центромерите.
Въпреки че и центромерната, и теломерната ДНК са съставени от конститутивен хетерохроматин, както центромерната, така и теломерната ДНК не се запазват в целия геном. Центромерните последователности не се запазват при много видове, но се смята, че теломерните последователности са по-запазени при различните видове. И двата региона не съдържат гени, но са важни, тъй като играят важна структурна роля.
Фигура 01: Конститутивен хетерохроматин – С ивици
Репликацията на конститутивния хетерохроматин се извършва по време на късната S фаза. Извършват се модификации на хистони, за да се образува конститутивният хетерохроматин, където най-честите модификации включват – хипоацетилиране на хистон, метилиране на хистон H3-Lys9 (H3K9) и метилиране на цитозин. Следователно тези модификации са наследствени и попадат в широката тема на епигенетиката. Генетичните мутации могат да доведат до дефекти в конститутивните хетерохроматинови региони, водещи до различни генетични усложнения (синдром на Робърт)
Какво е факултативен хетерохроматин?
Факултативните хетерохроматинови региони са ДНК региони, които не се намират в цялата хромозома и следователно не са последователни между различните видове. Този ДНК код за гени, които се експресират слабо.
Факултативните хетерохроматини са заглушени гени, които се експресират при специфични условия. Тези условия включват;
- Временни (напр. състояния на развитие или специфични етапи от клетъчния цикъл)
- Пространствени (напр. ядрената локализация се променя от центъра към периферията или обратно поради екзогенни фактори/сигнали)
- Родителски/наследствени (напр. експресия на моноалелен ген)
Гените са заглушени от процесите на модулация на хроматина. Класическият пример за факултативна хетерохроматинова модификация е инактивирането на X хромозомата при жените, където един набор от X хромозомата е инактивиран, така че генетичният състав на X хромозомата при мъжете и жените е балансиран.
Фигура 02: Хетерохроматин
Факултативният хетерохроматин има голяма вероятност да бъде превърнат в еухроматинови региони; по този начин, по време на техниката на оцветяване с ивици С, факултативният хетерохроматин не се оцветява в тъмно в сравнение с конститутивния хетерохроматин.
Какви са приликите между конститутивния и факултативния хетерохроматин?
- Както конститутивният, така и факултативният тип хетерохроматин са съставени от ДНК региони.
- Както конститутивният, така и факултативният тип хетерохроматин са силно кондензирани региони на ДНК.
- Както конститутивният, така и факултативният тип хетерохроматин могат да бъдат разграничени чрез оцветяване с ивици С.
- Както конститутивният, така и факултативният тип хетерохроматин се регулират от епигенетични фактори.
Каква е разликата между конститутивния и факултативния хетерохроматин?
Конститутивен срещу факултативен хетерохроматин |
|
| Конститутивният хетерохроматин се отнася до регионите на ДНК в хромозомата, намиращи се в целия клетъчен цикъл. | Факултативният хетерохроматин е области от ДНК, в които гените са заглушени чрез модификации. Следователно те се активират само при определени условия и не се намират в клетката. |
| Видове последователности | |
| Сателитните, минисателитните и микросателитните последователности са видове конститутивен хетерохроматин. | Дълго разпръснатите ядрени елементи са вид факултативен хетерохроматин. |
| Възможност за изразяване | |
| Конститутивният хетерохроматин не е в състояние да експресира гените. | Може да се експресира факултативен хетерохроматин. |
| C оцветяване с ивици | |
| Конститутивните хетерохроматинови ленти се оцветяват в тъмен цвят. | Факкултативните хетерохроматинови ленти не оцветяват/оцветяват със светъл цвят. |
| Полиморфизми | |
| Присъства сред конститутивния хетерохроматин. | Липсва във факултативния хетерохроматин. |
Обобщение – Конститутивен срещу факултативен хетерохроматин
Хетерохроматинът и еухроматинът са двата основни модела на ленти, наблюдавани при оцветяване на С лента. Хетерохроматинът изглежда тъмно оцветен, тъй като те са силно кондензирани. Конститутивните и факултативните хетерохроматинови региони са основните подразделения на хетерохроматина. Последователните региони, открити в целия клетъчен цикъл, които са структурно важни, се наричат конститутивен хетерохроматин. Заглушените ДНК региони, които в крайна сметка се превръщат в еухроматинови региони, се наричат факултативен хетерохроматин. Те се изразяват само при определени условия. Това е разликата между конститутивния и факултативния хетерохроматин.
