Heterokromatin - områden av kromatin som är i ett kondenserat (kompakt) tillstånd under cellcykeln. En egenskap hos heterokromatiskt DNA är extremt låg transkriberbarhet .
År 1907 fann den tyske cytologen S. Gutherz ( S. Gutherz ) att vissa fragment av kromosomer eller hela kromosomer under celldelningen är intensivt färgade och ser mer kondenserade ut jämfört med svagt färgade områden. Detta fenomen kallades heteropynosis, men termen slog inte rot senare [1] . I cellkärnorna i interfas hittades områden som var intensivt färgade med färgämnen som binder till kromatin, sådana områden kallades kromocenter. S. Guthertz visade att heteropyknotiska segment av kromosomer blir märkbara i början av profas, det vill säga i början av kromosomkondensation, skiljer sig från "normala" sektioner i en mer intensiv färg; skillnader i färgintensitet minskar med kondensering och blir nästan omöjliga att urskilja i slutet av metafas.
En annan tysk cytolog Emil Heitz , efter att ha analyserat förhållandet mellan antalet kromocentra och heteropyknotiska regioner av kromosomer som observerats under mitos i mossceller, kom till slutsatsen att kromocentra som finns i interfas är associerade med starkt kondenserade och intensivt färgade heteropyknotiska regioner av kromosomer observerade under mitotisk cykel, det vill säga kromocentra och heteropyknotiska regioner är samma regioner av kromosomer som inte genomgår dekondensation i telofas.
1928 föreslog Heitz termerna " eukromatin " för regioner av kromosomer som genomgår en process av komprimering-dekomprimering under mitos och "heterokromatin" för regioner som förblir permanent kondenserade. Heitz trodde att heterokromatinområdena i kromosomerna är genetiskt inerta [1] .
Den huvudsakliga funktionella skillnaden mellan fakultativt heterochromatin och konstitutivt heterochromatin är möjligheten till övergång till det eukromatiska tillståndet, där DNA blir transkriptionellt aktivt och följaktligen uppträder uttrycket av gener lokaliserade i denna region av kromosomen.
Fakultativt heterokromatin innehåller kodande och därför relativt konserverat DNA; DNA från konstitutivt heterokromatin är övervägande icke-kodande och därför mycket polymorft och variabelt.
I de tidiga stadierna av ontogeni , i många fall, är innehållet av heterokromatin i metafaskromosomerna betydligt lägre än i senare stadier och i celler från en vuxen organism - metafaskromosomer av blastomerer från många ryggradsdjur är kraftigt dekomprimerade, och heterokromatinbildningar hittas inte i interfaskärnor.
Fakultativa och konstitutiva heterokromatiner detekteras också av skillnaden i färgning: om fakultativt heterokromatin utsätts för Romanovsky-Giemsa G-färgning under standardförhållanden, färgas sedan färgning med samma färgämne efter DNA- denaturering -renaturering färgar selektivt konstitutivt heterokromatin. Denna selektiva metod kallas färgning för konstitutiv (C) heterokromatin, eller C-färgning .
Vanligtvis finns fakultativa heterokromatiska regioner endast i en av de homologa kromosomerna. Ett typiskt exempel på fakultativt heterokromatin är en inaktiv könskromosom i en homogametisk karyotyp , såsom en inaktiv X -kromosom hos däggdjur av honkön som deaktiveras till ett kondenserat heterokromatiskt tillstånd; en sådan heterokromatisk X -kromosom observeras i interfas som en Barr-kropp . Samtidigt, under gametogenes och i tidiga stadier av embryogenes, är båda X - kromosomerna eukromatiska och transkriptionellt aktiva.
Ett annat exempel på bildandet av fakultativt heterokromatin är pachytenstadiet av den meiotiska uppdelningen av en heterogametisk gametocyt, som hos däggdjur under spermatogenes åtföljs av bildandet av ett heterokromatinkomplex av XY- kromosomer - genitalvesikeln. Bildandet av ett sådant heterokromatiskt komplex är temporärt och reversibelt, nödvändigt för deaktivering av könskromosomerna i detta stadium av meios : i fallet när X- och Y -kromosomerna förblir aktiva i detta skede, finns det en obalans mellan uttrycksprodukterna av autosomer och könskromosomer, vilket leder till dödsceller.
Fakultativt heterokromatin orsakar också "tystnaden" av vävnadsspecifika gener som övergår i det eukromatiska tillståndet och uttrycks endast i differentierade celler i vissa vävnader: ~ 10% av generna är aktiva i sådana celler - de återstående generna inaktiveras och är en del av fakultativt heterokromatin.
Konstitutivt (strukturellt) heterokromatin finns i båda homologa kromosomer och är lokaliserat huvudsakligen i exponerade områden - centromerer , telomerer , nukleolär organisatör . DNA från konstitutivt heterochromatin är huvudsakligen satellit-DNA , bestående av tandemupprepningar (t.ex. HS1 (Human Satellite 1), HS2, HS3, alfasatellit och andra mänskliga satelliter). I interfaskärnan bildar konstitutivt heterokromatin kromocentra på insidan av kärnmembranet, såväl som i regionerna för nukleolära organisatörer. Frågan om den funktionella rollen av strukturellt heterokromatin i en eukaryot cell förblir öppen.
Kromatin är ett nukleoprotein - ett komplex av DNA med histoner . Kondensation av kromatin till heterochromatin åtföljs av både histonmodifiering och komplikation av sammansättningen av nukleoproteinkomplexet på grund av deltagandet av heterochromatinproteiner HP1 (Heterochromatin Protein 1).
Histonerna i heterokromatinkomplexet kännetecknas av en låg acetyleringsgrad för lysinrester , vilket ökar deras grundläggande egenskaper och följaktligen deras bindning till sura fosfatgrupper av DNA, vilket bidrar till kompakteringen av komplexet. En annan egenskap som leder till bildningen av heterokromatin är metyleringen av histon H3 lysin 27 av Polycomb komplex 2 (PRC2) och histon H3 lysin 9 av histon metyltransferas Suv39h. Metylering av den 9:e lysinresten av histon H3 leder till bildandet av ett bindningsställe med hög affinitet för histon H3 och heterokromatinproteinet HP1. I Drosophila är metyltransferas Suv39h funktionellt associerat med histondeacetylas på ett sådant sätt att det acetylerade och metylerade tillståndet av den 9:e lysinresten av histon H3 är ömsesidigt uteslutande, det vill säga en enda mekanism för deacetylering och metylering av histon H3 tillhandahålls, vilket leder till ökad bindning till histon av både DNA och heterokromatinprotein, HP1.
| Kromosomer | |||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Main | |||||||||||
| Klassificering | |||||||||||
| Strukturera |
| ||||||||||
| Omstrukturering och kränkningar | |||||||||||
| Kromosomal könsbestämning | |||||||||||
| Metoder | |||||||||||