ЕВХРОМАТИН: СТРУКТУРА И ФУНКЦИИ - БИОЛОГИЯ - 2025

В euchromatin е част от еукариотни хромозоми, че се състои от леко опаковани хроматин и съдържа повечето от кодиращи генни последователности на много организми геном.

Този регион на еукариотични хромозоми е свързан с транскрипционно активни зони, поради което е от голямо значение за клетките на организма. Това е ясно видимо в клетките, които не се делят, тъй като той става хетерохроматин при кондензиране или уплътняване, предишна стъпка към митотично и / или мейотично клетъчно деление.

Euchromatin е достъпен за транскрипционните машини (Източник: Wenqiang Shi чрез Wikimedia Commons)

И така, еухроматинът е един от двата типа структурна организация на хроматина, вторият е хетерохроматин, който може да бъде факултативен или съставен.

структура

Структурата на еухроматина може да бъде описана точно като структурата на хроматина, открита в много учебници, тъй като една от малкото разлики между последния и хетерохроматина е нивото на уплътняване или кондензация на ДНК + протеиновата верига.

Хроматиново

ДНК на еукариотни организми се намира в ядрото, в тясна връзка с голям брой протеини. Сред тези протеини има някои от значително значение, хистоните, които са отговорни за „организирането“ и кондензирането на хромозомните нишки на ДНК, позволявайки на тези големи молекули да „влизат“ в такова малко пространство и да контролират експресията на гените.

Всяка еукариотна хромозома се състои от една верига ДНК и голям брой хистонови протеини. Тези структури са значително динамични, тъй като степента им на уплътняване се променя не само в зависимост от нуждите на клетъчната транскрипция, но и в зависимост от момента на клетъчния цикъл и някои сигнали от околната среда.

Промените в уплътняването на хроматина влияят по един или друг начин на нивото на генетична експресия (в някои региони повече, отколкото в други), следователно то съответства на ниво на епигенетична регулация на информацията.

Хистоните позволяват да се съкрати дължината на ДНК нишките на всяка хромозома почти 50 пъти, което е особено важно по време на клетъчното делене, тъй като уплътняването на хроматина осигурява правилната сегрегация на хромозомите между дъщерните клетки.

Хистоновият октамер

ДНК молекулите на еукариотните хромозоми са обвити около "цилиндрична" структура, съставена от осем хистонови протеина: H2A, H2B, H3 и H4. Октамерното ядро ​​е съставено от два димера на Н2А и Н2В и тетрамер от Н3 и Н4 протеините.

Хистоните са основни протеини, тъй като те имат голям брой положително заредени аминокиселинни остатъци, като лизин и аргинин, например. Тези положителни заряди взаимодействат електростатично с отрицателните заряди на молекулите на ДНК, благоприятствайки нейното съединение с протеиновото ядро.

Всеки хистонов октамер намотава около 146 базови двойки, образувайки това, което е известно като нуклеозома. Хроматинът се състои от последователни нуклеозоми, свързани заедно с късо парче ДНК и хистонов мост или свързващ протеин, наречен Н1. Тази конфигурация намалява дължината на ДНК около 7 пъти по отношение на първоначалната дължина.

Хистоновите протеини също имат аминокиселинни "опашки", които стърчат от нуклеозомите и които могат да претърпят ковалентни модификации, които могат да променят нивото на уплътняване на хроматина (уплътняването също се влияе от ковалентни модификации на ДНК, като напр., метилиране на цитокини, което благоприятства уплътняването).

В зависимост от времето на живот на всяка клетка, веригата, изградена от нуклеозоми, може допълнително да се компактира, образувайки влакнеста структура, известна като "30 nm влакно", което съкращава дължината на молекулата на ДНК още 7 пъти.

Това влакно от 30 nm може да се организира вътре в сърцевината под формата на радиални бримки; тези бримки се характеризират с прихващане на транскрипционно активни гени и съответстват на еухроматин.

Евхроматин и хетерохроматин

Евхроматинът и хетерохроматинът са двата типа организация на хроматина. Хетерохроматинът е най-компактната или "затворена" част от хромозомата; тя се характеризира с биохимичните белези на хипоацетилиране и хиперметилиране (при по-високите еукариоти метилирането на остатък 9 от хистон Н3).

Свързани с хетерохроматин са транскрипционно мълчаливите геномни региони, регионите с повтарящи се последователности и "вестигиални" региони на нахлуващи транспонируеми елементи и ретротранспозони, за да назовем само няколко.

Организацията на хроматина в ядрото (Източник: Sha, K. и Boyer, LA Хроматинният подпис на плюрипотентни клетки (31 май 2009 г.), StemBook, изд. The Community Cell Research Research, StemBook, doi / 10.3824 / стволник. 1.45.1, http://www.stembook.org. Чрез Wikimedia Commons)

Хетерохроматинът съставя теломерните и центромерните участъци на хромозомите, които са функционално важни за защитата на краищата на тези структури и за правилната им сегрегация по време на клетъчното делене.

Освен това, в зависимост от транскрипционните нужди на клетката, част от хроматина може да хетерохроматин наведнъж и да освободи това уплътнение при друго.

За разлика от това евхроматинът се характеризира с хиперацетилиране и хипометилиране, по-конкретно от "етикети" на ацетилова група при лизинов остатък 4 от хистони Н3 и Н4.

Тя съответства на "по-хлабавите" региони на хроматина и обикновено представлява най-активните транскрипционно части, тоест където са групирани най-голям брой кодиращи гени.

Функции на еухроматин

Евхроматинът е много изобилен в клетъчното ядро, когато клетките не се делят, тоест когато хромозомите не се кондензират и не проявяват характерната си форма.

Като се има предвид, че тази порция хроматин съдържа най-голям брой транскрипционно активни гени, еухроматинът има важни функции в развитието, както и в метаболизма, физиологията и регулирането на жизненоважни биологични процеси, присъщи на клетките.

Защо?

Тъй като „активните“ гени кодират всички протеини и ензими, необходими за осъществяване на всички метаболитни и физиологични процеси на клетката.

Тези гени, които не кодират протеини, но също са активни от транскрипционната гледна точка, обикновено имат регулаторни функции, тоест кодират за малки РНК молекули, за транскрипционни фактори, рибозомни РНК и др.

Следователно, регулирането на транскрипционните процеси зависи и от информацията, съдържаща се в еухроматина, както и от регулирането на процесите, свързани с деленето и растежа на клетките.

Препратки

1. Brooker, R., Widmaier, E., Graham, L., Stiling, P., Hasenkampf, C., Hunter, F.,… & Riggs, D. (2010). Биология.
2. Eissenberg, J., Elgin, S. (2005) Heterochromatin and Euchromatin. Енциклопедия на науките за живота. John Wiley & Sons, Ltd.
3. Griffiths, AJ, Wessler, SR, Lewontin, RC, Gelbart, WM, Suzuki, DT, & Miller, JH (2005). Въведение в генетичния анализ. Macmillan.
4. Grunstein, M., Hecht, A., Fisher-Adams, G., Wan, J., Mann, RK, Strahl-Bolsinger, S.,… & Gasser, S. (1995). Регулирането на еухроматина и хетерохроматина от хистоните в дрождите. J Cell Sci, 1995 (допълнение 19), 29-36.
5. Tamaru, H. (2010). Ограничаваща територия еухроматин / хетерохроматин: jumonji пресича линията. Гени и развитие, 24 (14), 1465-1478.