Ключевая разница - конститутивный и факультативный гетерохроматин
Хромосомы представляют собой конденсированные структуры, состоящие из нуклеиновых кислот дезоксирибозы (ДНК). Это хорошо организованная структура, и основной единицей упаковки ДНК является нуклеосома. Упаковка ДНК в хромосому включает в себя несколько этапов. Когда хромосомы наблюдают под микроскопом после окрашивания, можно наблюдать различные области, такие как темные и слабоокрашенные области. Темно окрашенные области известны как гетерохроматин, и это области, которые имеют плотно упакованную ДНК. Слабо окрашенные области известны как эухроматин и представляют собой области со слабо упакованной ДНК. Гетерохроматин можно далее классифицировать как конститутивный гетерохроматин и факультативный гетерохроматин. Конститутивный гетерохроматин относится к областям ДНК в хромосоме, обнаруживаемым на протяжении клеточного цикла. В основном они находятся вблизи прицентромерных областей и теломерных областей хромосомы. Факультативный гетерохроматин - это участки ДНК, в которых гены замолкают в результате модификаций. Следовательно, они активируются только при определенных условиях и не обнаруживаются во всей клетке. Ключевое различие между конститутивным и факультативным гетерохроматином заключается в функциональности двух типов. Конститутивный гетерохроматин присутствует на протяжении всего клеточного цикла и не кодирует белки, тогда как факультативный гетерохроматин относится к молчащим областям ДНК хромосомы, которые активируются при определенных условиях.
Что такое конститутивный гетерохроматин?
Конститутивный гетерохроматин относится к темным окрашенным конденсированным областям ДНК, которые обнаруживаются по всей хромосоме эукариот. Они находятся в прицентромерных и теломерных областях хромосомы. Конститутивные области гетерохроматина визуализируются с использованием техники С-полос. Под микроскопом конститутивный гетерохроматин выглядит очень темным.
Состав конститутивного гетерохроматина в основном основан на большом числе копий тандемных повторов. Эти тандемные повторы могут быть сателлитной ДНК, минисателлитной ДНК или микросателлитной ДНК. Эти области очень повторяющиеся и полиморфные. Поэтому в настоящее время они используются в качестве маркеров при ДНК-дактилоскопии и тестировании на отцовство.
Основная функция конститутивного гетерохроматина наблюдается во время процесса клеточного деления, где предполагается, что конститутивный гетерохроматин необходим для расхождения сестринских хроматид. Это также полезно для правильного функционирования и формирования центромеры.
Хотя и центромерная, и теломерная ДНК состоят из конститутивного гетерохроматина, как центромерная, так и теломерная ДНК не являются консервативными во всем геноме. Центромерные последовательности не являются консервативными у многих видов, но считается, что теломерные последовательности более консервативны у разных видов. Обе области не содержат генов, но важны, поскольку играют заметную структурную роль.
Рисунок 01: Конститутивный гетерохроматин – полоса C
Репликация конститутивного гетерохроматина происходит во время поздней S фазы. Модификации гистонов выполняются для формирования конститутивного гетерохроматина, где наиболее распространенные модификации включают гипоацетилирование гистонов, метилирование гистонов H3-Lys9 (H3K9) и метилирование цитозина. Эти модификации являются наследственными, поэтому подпадают под широкую тему эпигенетики. Генетические мутации могут приводить к дефектам в конститутивных областях гетерохроматина, что приводит к различным генетическим осложнениям (синдром Роберта)
Что такое факультативный гетерохроматин?
Факультативные области гетерохроматина - это области ДНК, которые не встречаются на всей хромосоме, и, следовательно, они не совпадают у разных видов. Эта ДНК кодирует гены, которые плохо экспрессируются.
Факультативные гетерохроматины представляют собой молчащие гены, которые экспрессируются в определенных условиях. Эти условия включают:
- Временные (например, состояния развития или определенные стадии клеточного цикла)
- Пространственная (например, изменение локализации ядра от центра к периферии или наоборот под действием экзогенных факторов/сигналов)
- Родительский/наследуемый (например, моноаллельная экспрессия гена)
Гены заглушаются процессами модуляции хроматина. Классическим примером модификации факультативного гетерохроматина является инактивация Х-хромосомы у самок, когда инактивируется один набор Х-хромосом, так что генетический состав Х-хромосомы у самцов и самок уравновешивается.
Рисунок 02: Гетерохроматин
Факультативный гетерохроматин имеет высокую вероятность превращения в участки эухроматина; таким образом, при окрашивании С-полос факультативный гетерохроматин не окрашивается в темный цвет по сравнению с конститутивным гетерохроматином.
Каковы сходства между конститутивным и факультативным гетерохроматином?
- Как конститутивный, так и факультативный гетерохроматин состоят из участков ДНК.
- Как конститутивный, так и факультативный гетерохроматин представляют собой высококонденсированные участки ДНК.
- Как конститутивный, так и факультативный типы гетерохроматина можно отличить по окрашиванию С-полос.
- Как конститутивный, так и факультативный типы гетерохроматина регулируются эпигенетическими факторами.
В чем разница между конститутивным и факультативным гетерохроматином?
Конститутивный и факультативный гетерохроматин |
|
| Конститутивный гетерохроматин относится к участкам ДНК в хромосоме, обнаруживаемым на протяжении всего клеточного цикла. | Факультативный гетерохроматин – это участки ДНК, в которых гены замолкают в результате модификаций. Следовательно, они активируются только при определенных условиях и не обнаруживаются во всей клетке. |
| Типы последовательностей | |
| Сателлитные, минисателлитные и микросателлитные последовательности являются типами конститутивного гетерохроматина. | Длинные вкрапленные ядерные элементы представляют собой разновидность факультативного гетерохроматина. |
| Способность выражать | |
| Конститутивный гетерохроматин не способен экспрессировать гены. | Факультативный гетерохроматин может быть экспрессирован. |
| Окрашивание полос C | |
| Полосы конститутивного гетерохроматина окрашиваются в темный цвет. | Полосы факультативного гетерохроматина не окрашиваются/окрашиваются в светлый цвет. |
| Полиморфизмы | |
| Присутствует среди конститутивного гетерохроматина. | Отсутствует в факультативном гетерохроматине. |
Резюме – Конститутивный и факультативный гетерохроматин
Гетерохроматин и эухроматин являются двумя основными образцами полос, наблюдаемыми при окрашивании С-полосы. Гетерохроматин кажется окрашенным в темный цвет, поскольку они сильно конденсированы. Конститутивные и факультативные области гетерохроматина являются основными подразделениями гетерохроматина. Консистентные области, обнаруживаемые на протяжении клеточного цикла и являющиеся структурно важными, называются конститутивным гетерохроматином. Молчащие участки ДНК, которые в конечном итоге превращаются в участки эухроматина, называются факультативным гетерохроматином. Они проявляются только при определенных условиях. В этом разница между конститутивным и факультативным гетерохроматином.
