Forskjellen mellom konstitutiv og fakultativ heterokromatin

Nøkkelforskjell - Konstitutiv vs Fakultativ heterochromatin
 

Kromosomer er kondenserte strukturer sammensatt av deoksyribose nukleinsyrer (DNA). Det er en velorganisert struktur, og den grunnleggende enheten av DNA-emballasjen er nukleosomet. Emballasjen til DNA i kromosomet innebærer mange trinn. Når kromosomer observeres under et mikroskop etter farging, kan forskjellige regioner observeres, slik som mørkt befarte områder og lettfarvede områder. Mørkfargede områder er kjent som heterokromatin, og de er regionene som har tett pakket DNA. Lette fargete regioner er kjent som Euchromatin, og de er regionene som har løst pakket DNA. Heterokromatin kan videre klassifiseres som konstitutiv heterochromatin og fakultativt heterochromatin. Konstitutiv heterochromatin refererer til DNA-områdene i kromosomet funnet gjennom cellesyklusen. De er hovedsakelig funnet i nærheten av peri-sentromeriske regioner og telomeriske regioner av kromosomet. Fakultativ heterochromatin er regioner av DNA hvor generene er tavlet ved modifikasjoner. Derfor blir de bare aktivert under visse forhold og ikke funnet i hele cellen. De nøkkelforskjell mellom konstitutiv og fakultativ heterochromatin er funksjonaliteten til de to typene. Konstitutiv heterochromatin er tilstede i hele cellesyklusen og kodes ikke for proteiner, mens fakultativ heterochromatin refererer til stillede DNA-regioner i kromosomet som aktiveres under spesielle forhold.

INNHOLD

1. Oversikt og nøkkelforskjell
2. Hva er Constitutive Heterochromatin
3. Hva er Fakultativ Heterokromatin
4. Likheter mellom konstitutiv og fakultativ heterokromatin
5. Side ved side-sammenligning - Konstitutiv vs Fakultativ Heterokromatin i tabellform
6. Sammendrag

Hva er Constitutive Heterochromatin?

Konstitutiv heterochromatin refererer til de mørkt fargede kondenserte områdene av DNA som finnes i hele kromosomet til eukaryotene. De finnes i de peri-sentromere og telomeriske områdene i kromosomet. Konstitutive heterochromatin regioner visualiseres ved hjelp av C banding teknikken. Under mikroskopet ser det ut til at den konstitutive heterochromatin er meget mørkt farget.

Sammensetningen av det konstitutive heterochromatin er hovedsakelig basert på høykopi-nummeret av tandem-gjentagelser. Disse tandem-gjentakelsene kan være satellitt-DNA, minisatellitt-DNA eller mikrosatellitt-DNA. Disse områdene er svært repeterende og polymorfe. Derfor er de i dag brukt som markører i DNA-fingeravtrykk og faderskapstesting.

Hovedfunksjonen til konstitutiv heterochromatin observeres i løpet av celledeling, hvor det forutsettes at konstitutiv heterochromatin er nødvendig for segregering av søsterkromatider. Det er også nyttig i riktig drift og dannelse av sentromeren.

Selv om både sentromert og telomerisk DNA er sammensatt av konstitutiv heterochromatin, blir ikke både sentromert og telomer DNA beskyttet gjennom genomet. Sentromeriske sekvenser er ikke bevart i mange arter, men telomeriske sekvenser antas å være mer konserverte over arter. Begge regioner inneholder ikke gener, men er viktige da de spiller en fremtredende strukturell rolle.

Figur 01: Konstitutiv Heterokromatin - C banding

Replikasjon av konstitutiv heterochromatin foregår i sen S-fase. Histon-modifikasjoner gjøres for å danne konstitutiv heterochromatin, der de vanligste modifikasjonene inkluderer - histon-hypoacetylering, histon H3-Lys9-metylering (H3K9) og cytosinmetylering. Disse modifikasjonene er arvelige og faller derfor under epigenetikkets brede emne. Genetiske mutasjoner kan føre til defekter i konstitutive heterochromatin-regioner som fører til forskjellige genetiske komplikasjoner (Robert's syndrom)

Hva er Fakultativ Heterokromatin?

Fakultative heterochromatin-regioner er DNA-områdene som ikke finnes i hele kromosomet, og dermed er de ikke konsistente mellom forskjellige arter. Denne DNA-koden for gener som uttrykkes dårlig.

De fakultative heterochromatiner er stilte gener som uttrykkes under spesielle forhold. Disse forholdene inkluderer;

  • Temporal (for eksempel utviklingsstilstander eller spesifikke celle-syklusstadier)
  • Romlig (for eksempel nukleær lokalisering endrer seg fra sentrum til periferien eller omvendt på grunn av eksogene faktorer / signaler)
  • Foreldre / arvelig (for eksempel monoallel genuttrykk)

Generene er stilket av kromatinmodulasjonsprosesser. Det klassiske eksempelet på fakultativ heterochromatin modifikasjon er X-kromosom inaktivering hos kvinner, hvor ett sett av X-kromosomet er inaktivert slik at den genetiske sammensetningen av X-kromosom hos menn og kvinner er balansert.

Figur 02: Heterokromatin

Fakultativ heterochromatin har en høy mulighet til å bli omdannet til eukromatin-regioner; I løpet av C-båndfargingsteknikken blir fakultativ heterochromatin således ikke farget mørkt i forhold til konstitutiv heterochromatin.

Hva er likhetene mellom konstitutiv og fakultativ heterokromatin?

  • Både konstitutive og fakultative heterokromatintyper består av DNA-regioner.
  • Både konstitutive og fakultative heterokromatin-typer er svært kondenserte regioner av DNA.
  • Både konstitutive og fakultative heterokromatintyper kan skelnes ved C-båndfarging.
  • Både konstitutive og fakultative heterokromatintyper reguleres av epigenetiske faktorer.

Hva er forskjellen mellom konstitutiv og fakultativ heterokromatin?

Konstitutiv vs Fakultativ Heterokromatin

Konstitutiv heterochromatin refererer til DNA-områdene i kromosomet funnet gjennom cellesyklusen. Fakultativ heterochromatin er regioner av DNA hvor generene er tavlet ved modifikasjoner. Derfor blir de bare aktivert under visse forhold og ikke funnet i hele cellen.
 Typer av sekvenser
Satellitt-, minisatellitt- og mikrosatellitt-sekvenser er typer konstitutiv heterochromatin. Long interspersed nuclear elements er en type fakultativ heterochromatin.
Evne til å uttrykke
Konstitutiv heterochromatin er ikke i stand til å uttrykke gener. Fakultativ heterochromatin kan uttrykkes.
 C Banding Staining
Konstitutive heterochromatinbånd flekker i mørk farge. Fakultative heterochromatinbånd ikke flekker / flekker med en lys farge.
polymorfismer
Til stede blant konstitutive heterochromatin. Uavhengig i fakultativ heterochromatin.

Sammendrag - Konstitutiv vs Fakultativ heterochromatin

Heterokromatin og Euchromatin er de to hovedbåndsmønstrene observert under C-bandfarging. Heterokromatin ser mørkt ut, da de er svært kondensert. Konstitutive og fakultative heterochromatin-regioner er de viktigste delene av heterochromatin. De konsistente regioner som finnes i hele cellecyklusen, som er strukturelt viktige, refereres til som konstitutiv heterochromatin. De stillede DNA-regioner som til slutt omdannes til eukromatin-regioner, kalles fakultativ heterochromatin. De er kun uttrykt under visse forhold. Dette er forskjellen mellom konstitutiv og fakultativ heterochromatin.

Henvisning:

1.Patrick Trojer, og Danny Reinberg. "Fakultativ heterokromatin: Finnes det en distinkt molekylær signatur?" Molekylcelle, Cell Press, 11. okt. 2007. Tilgjengelig her
2.Saksouk, Nehmé, et al. "Konstitutiv heterochromatin dannelse og transkripsjon hos pattedyr." Epigenetikk og kromatin, BioMed Central, 2015. Tilgjengelig her

Bilde Courtesy:

1.'C-banding'By Rcann3 - Eget arbeid, (CC BY-SA 4,0) via Commons Wikimedia 
2.'Sha-Boyer-Fig 1-CCBy3.0' (CC BY 3.0) via Commons Wikimedia