Rozdíl mezi ústavním a fakultativním heterochromatinem

Klíčový rozdíl - konstituční vs. fakultativní Heterochromatin
 

Chromozomy jsou kondenzované struktury složené z nukleových kyselin deoxyribózy (DNA). Je to dobře organizovaná struktura a základní jednotkou obalu DNA je nukleozom. Balení DNA do chromozomu zahrnuje mnoho kroků. Pokud jsou chromozomy pozorovány pod mikroskopem po obarvení, lze pozorovat různé oblasti, jako jsou tmavě obarvené oblasti a světle obarvené oblasti. Tmavě obarvené oblasti jsou známé jako Heterochromatin a jsou to oblasti, které mají hustě zabalenou DNA. Lehce obarvené oblasti jsou známé jako euchromatin a jsou to oblasti, které mají volně zabalenou DNA. Heterochromatin lze dále klasifikovat jako konstituční heterochromatin a fakultativní heterochromatin. Konstituční heterochromatin označuje oblasti DNA v chromozomu nalezené v průběhu buněčného cyklu. Nacházejí se hlavně v blízkosti centromerických oblastí a telomerických oblastí chromozomu. Fakultativní heterochromatin jsou oblasti DNA, ve kterých jsou geny umlčeny modifikacemi. Proto jsou aktivovány pouze za určitých podmínek a nenalezeny v celé buňce. klíčový rozdíl mezi konstitutivním a fakultativním heterochromatinem je funkčnost těchto dvou typů. Konstitutivní heterochromatin je přítomen v průběhu buněčného cyklu a nekóduje proteiny, zatímco fakultativní heterochromatin se týká umlčených oblastí DNA chromozomu, které jsou aktivovány za specifických podmínek.

OBSAH

1. Přehled a klíčový rozdíl
2. Co je konstituční Heterochromatin
3. Co je fakultativní Heterochromatin
4. Podobnosti mezi konstitučním a fakultativním heterochromatinem
5. Porovnání bok po boku - konstitutivní vs. fakultativní Heterochromatin ve formě tabulky
6. Shrnutí

Co je konstituční Heterochromatin?

Konstitutivní heterochromatin označuje tmavě zbarvené kondenzované oblasti DNA, které se nacházejí v chromozomu eukaryot. Nacházejí se v perimetromerických a telomerických oblastech chromozomu. Konstitutivní heterochromatinové regiony jsou vizualizovány pomocí techniky B bandování. Zdá se, že pod mikroskopem je konstitutivní heterochromatin velmi tmavě zbarvený.

Složení konstitutivního heterochromatinu je hlavně založeno na vysokém počtu kopií tandemových opakování. Těmito tandemovými opakováními může být satelitní DNA, minisatelitní DNA nebo mikrosatelitní DNA. Tyto oblasti jsou vysoce opakující se a polymorfní. Proto se v současné době používají jako markery při testování DNA otisků prstů a testování otcovství.

Hlavní funkce konstitutivního heterochromatinu je pozorována během procesu dělení buněk, kde se předpokládá, že pro segregaci sesterských chromatidů je nezbytný konstitutivní heterochromatin. Je také užitečná při správném fungování a formování centromery.

Ačkoli jak centromerická, tak telomerická DNA jsou složeny z konstitutivního heterochromatinu, centromerická i telomerická DNA nejsou konzervovány v celém genomu. Centromerické sekvence nejsou konzervovány u mnoha druhů, ale telomerické sekvence jsou považovány za konzervativnější u všech druhů. Obě oblasti neobsahují geny, ale jsou důležité, protože hrají významnou strukturální roli.

Obrázek 01: Konstituční bandáž Heterochromatinu - C

Replikace konstitutivního heterochromatinu probíhá během pozdní S fáze. Histonové modifikace se provádějí za vzniku konstitutivního heterochromatinu, kde nejběžnější modifikace zahrnují - hypoacetylaci histonu, methylaci H3-Lys9 histonu (H3K9) a methylaci cytosinu. Tyto modifikace jsou dědičné, a proto spadají pod široké téma epigenetiky. Genetické mutace mohou vést k defektům v konstitutivních heterochromatinových oblastech, což vede k různým genetickým komplikacím (Robertův syndrom)

Co je fakultativní Heterochromatin?

Fakultativní heterochromatinové oblasti jsou oblasti DNA, které se nenacházejí v celém chromozomu, a proto nejsou konzistentní mezi různými druhy. Tento kód DNA pro geny, které jsou exprimovány špatně.

Fakultativní heterochromatiny jsou umlčené geny, které jsou exprimovány za specifických podmínek. Tyto podmínky zahrnují;

• Časové (např. Vývojové stavy nebo specifické fáze buněčného cyklu)
• Prostor (např. Jaderná lokalizace se mění ze středu na periférii nebo naopak v důsledku exogenních faktorů / signálů)
• Rodičovský / dědičný (např. Monoalelní genová exprese)

Geny jsou umlčeny procesy modulace chromatinu. Klasickým příkladem fakultativní modifikace heterochromatinu je inaktivace chromozomu X u žen, kde je deaktivována jedna sada chromozomu X, takže je vyváženo genetické složení chromozomu X u mužů a žen..

Obrázek 02: Heterochromatin

Fakultativní heterochromatin má vysokou možnost přeměny na euchromatinové oblasti; během techniky barvení pruhů C tedy fakultativní heterochromatin není zbarven tmavě ve srovnání s konstitutivním heterochromatinem.

Jaké jsou podobnosti mezi ústavním a fakultativním heterochromatinem?

• Konstituční i fakultativní typy heterochromatinů se skládají z oblastí DNA.
• Konstituční i fakultativní typy heterochromatinů jsou vysoce kondenzované oblasti DNA.
• Konstituční a fakultativní typy heterochromatinů lze rozlišit barvením pruhováním C.
• Konstituční i fakultativní typy heterochromatinů jsou regulovány epigenetickými faktory.

Jaký je rozdíl mezi ústavním a fakultativním heterochromatinem??

Konstituční vs. fakultativní Heterochromatin
Konstituční heterochromatin označuje oblasti DNA v chromozomu nalezené v průběhu buněčného cyklu.	Fakultativní heterochromatin jsou oblasti DNA, ve kterých jsou geny umlčeny modifikacemi. Proto jsou aktivovány pouze za určitých podmínek a nenalezeny v celé buňce.
Typy sekvencí
Druhy konstitutivního heterochromatinu jsou satelitní, minisatelitní a mikrosatelitní sekvence.	Dlouhé rozptýlené jaderné prvky jsou typem fakultativního heterochromatinu.
Schopnost vyjádřit se
Konstituční heterochromatin není schopen exprese genů.	Může být exprimován fakultativní heterochromatin.
C Barvení pruhů
Konstituční heterochromatinové pruhy se zbarvují tmavě.	Fakultativní heterochromatinové pruhy se nezbarvují / nezbarvují světlou barvou.
Polymorfismy
Přítomný mezi konstitutivním heterochromatinem.	Chybí v fakultativním heterochromatinu.

souhrn - Konstituční vs. fakultativní Heterochromatin

Heterochromatin a euchromatin jsou dva hlavní vzory pruhů pozorované při barvení pruhů C. Heterochromatin se jeví jako tmavě zbarvený, protože je velmi kondenzovaný. Konstitutivní a fakultativní heterochromatinové oblasti jsou hlavní dělení heterochromatinu. Konzistentní regiony nalezené v průběhu buněčného cyklu, které jsou strukturně důležité, se označují jako konstitutivní heterochromatin. Ztišené oblasti DNA, které jsou nakonec převedeny na oblasti euchromatinu, se označují jako fakultativní heterochromatin. Vyjadřují se pouze za určitých podmínek. To je rozdíl mezi konstitutivním a fakultativním heterochromatinem.

Odkaz:

1.Patrick Trojer a Danny Reinberg. "Fakultativní Heterochromatin: Existuje výrazný molekulární podpis?" Molecular Cell, Cell Press, 11. října 2007. K dispozici zde
2.Saksouk, Nehmé, et al. "Tvorba a transkripce heterochromatinu u savců." Epigenetics & Chromatin, BioMed Central, 2015. K dispozici zde

Obrázek se svolením:

1.'C-bandování'By Rcann3 - vlastní práce, (CC BY-SA 4.0) přes Commons Wikimedia 
2.'Sha-Boyer-Fig1-CCBy3.0 '(CC BY 3.0) přes Commons Wikimedia