nyckelskillnad – konstitutiv vs fakultativ heterokromatin
Kromosomer är kondenserade strukturer som består av deoxiribosnukleinsyror (DNA). Det är en välorganiserad struktur, och grundenheten i DNA-förpackningen är nukleosomen. Packningen av DNA i kromosomen innefattar många steg. När kromosomer observeras under ett mikroskop efter färgning, kan olika regioner observeras såsom mörkt färgade områden och lätt färgade områden. Mörkt färgade regioner är kända som Heterochromatin, och de är de regioner som har tätt packat DNA. Lätt färgade regioner är kända som Euchromatin, och de är de regioner som har löst packat DNA. Heterokromatin kan vidare klassificeras som konstitutivt heterokromatin och fakultativt heterokromatin. Konstitutivt heterokromatin hänvisar till de regioner av DNA i kromosomen som finns under hela cellcykeln. De finns huvudsakligen nära de pericentromera regionerna och telomera regionerna i kromosomen. Fakultativt heterokromatin är regioner av DNA:t där generna tystas av genom modifieringar. Därför aktiveras de endast under vissa förhållanden och finns inte i hela cellen. Den viktigaste skillnaden mellan konstitutivt och fakultativt heterokromatin är funktionaliteten hos de två typerna. Konstitutivt heterokromatin är närvarande under hela cellcykeln och kodar inte för proteiner, medan fakultativt heterokromatin hänvisar till tystade DNA-regioner i kromosomen som aktiveras under specifika förhållanden.
Vad är konstitutivt heterokromatin?
Konstitutivt heterokromatin hänvisar till de mörkt färgade kondenserade regionerna av DNA som finns i eukaryoternas kromosom. De finns i de pericentromera och telomera regionerna i kromosomen. Konstitutiva heterokromatinregioner visualiseras med användning av C-bandningstekniken. Under mikroskopet verkar det konstitutiva heterokromatinet vara mycket mörkt färgat.
Kompositionen av det konstitutiva heterokromatinet är huvudsakligen baserad på det höga antalet kopior av tandemupprepningar. Dessa tandemupprepningar kan vara satellit-DNA, minisatellit-DNA eller mikrosatellit-DNA. Dessa regioner är mycket repetitiva och polymorfa. Därför används de för närvarande som markörer vid DNA-fingeravtryck och faderskapstestning.
Huvudfunktionen hos konstitutivt heterokromatin observeras under celldelningsprocessen, där det förutsägs att konstitutivt heterokromatin krävs för segregeringen av systerkromatider. Det är också användbart för korrekt funktion och bildande av centromeren.
Även om både centromeriskt och telomert DNA är sammansatt av konstitutivt heterokromatin, konserveras inte både centromeriskt och telomert DNA i hela genomet. Centromera sekvenser är inte konserverade i många arter, men telomera sekvenser tros vara mer konserverade över arter. Båda regionerna innehåller inga gener men är viktiga eftersom de spelar en framträdande strukturell roll.
Figur 01: Konstitutivt heterokromatin – C-band
Replikering av konstitutivt heterokromatin äger rum under den sena S-fasen. Histonmodifieringar görs för att bilda det konstitutiva heterokromatinet, där de vanligaste modifieringarna inkluderar - histonhypoacetylering, histon H3-Lys9-metylering (H3K9) och cytosinmetylering. Dessa modifieringar är ärftliga och faller därför under det breda ämnet epigenetik. Genetiska mutationer kan leda till defekter i de konstitutiva heterokromatinregionerna som leder till olika genetiska komplikationer (Roberts syndrom)
Vad är fakultativt heterokromatin?
Fakultativa heterokromatinregioner är de DNA-regioner som inte finns i hela kromosomen, och därför är de inte konsekventa mellan olika arter. Detta DNA kodar för gener som uttrycks dåligt.
De fakultativa heterokromatinerna är tystade gener som uttrycks under specifika förhållanden. Dessa villkor inkluderar;
- Temporala (t.ex. utvecklingstillstånd eller specifika cellcykelstadier)
- Spatial (t.ex. nukleär lokalisering ändras från centrum till periferin eller vice versa på grund av exogena faktorer/signaler)
- Föräldrar/ärftlig (t.ex. monoallel genuttryck)
Generna tystas av kromatinmoduleringsprocesser. Det klassiska exemplet på fakultativ heterokromatinmodifiering är X-kromosominaktivering hos kvinnor, där en uppsättning av X-kromosomen inaktiveras så att den genetiska sammansättningen av X-kromosomen hos män och kvinnor balanseras.
Figur 02: Heterochromatin
Fakultativt heterokromatin har stor möjlighet att omvandlas till eukromatinregioner; sålunda färgas fakultativt heterokromatin inte mörkt i jämförelse med konstitutivt heterokromatin under C-bandfärgningsteknik.
Vilka är likheterna mellan konstitutivt och fakultativt heterokromatin?
- Både konstitutiva och fakultativa heterokromatintyper är sammansatta av DNA-regioner.
- Både konstitutiva och fakultativa heterokromatintyper är mycket kondenserade regioner av DNA.
- Både konstitutiva och fakultativa heterokromatintyper kan särskiljas genom C-bandfärgning.
- Både konstitutiva och fakultativa heterokromatintyper regleras av epigenetiska faktorer.
Vad är skillnaden mellan konstitutivt och fakultativt heterokromatin?
Konstitutiv vs fakultativ heterokromatin |
|
| Konstitutivt heterokromatin hänvisar till de regioner av DNA i kromosomen som finns under hela cellcykeln. | Fakultativt heterokromatin är regioner av DNA:t där generna tystas av genom modifieringar. Därför aktiveras de bara under vissa förhållanden och finns inte i hela cellen. |
| Typer av sekvenser | |
| Satellit-, minisatellit- och mikrosatellitsekvenser är typer av konstitutivt heterokromatin. | Långa insprängda kärnelement är en typ av fakultativt heterokromatin. |
| Förmåga att uttrycka | |
| Konstitutivt heterokromatin kan inte uttrycka generna. | Fakultativt heterokromatin kan uttryckas. |
| C-bandfärgning | |
| Konstitutiva heterokromatinband färgas i mörk färg. | Fakultativa heterokromatinband färgas inte/fläckar inte med en ljus färg. |
| Polymorphisms | |
| Närvarande bland de konstitutiva heterokromatin. | Frånvarande i fakultativ heterokromatin. |
Sammanfattning – konstitutivt vs fakultativt heterokromatin
Heterochromatin och Euchromatin är de två huvudsakliga bandmönster som observeras under C-bandfärgning. Heterokromatin verkar mörkt färgat eftersom de är mycket kondenserade. Konstitutiva och fakultativa heterokromatinregioner är huvudindelningarna av heterokromatin. De konsekventa regionerna som finns under hela cellcykeln, som är strukturellt viktiga, kallas konstitutivt heterokromatin. De tystade DNA-regionerna som så småningom omvandlas till eukromatinregioner kallas fakultativt heterokromatin. De uttrycks endast under vissa förutsättningar. Detta är skillnaden mellan konstitutivt och fakultativt heterokromatin.
