5.11
W komórce eukariotycznej DNA łączy się z różnymi białkami, tworząc ciasno upakowaną, wysoce skondensowaną strukturę zwaną chromatyną. Chromatyna dzieli się na dwa rodzaje, w zależności od stopnia zagęszczenia.
Heterochromatyna, skoncentrowana w centromerach i telomerach, jest wysoce skondensowana, uboga w geny i rzadko transkrybowana na RNA.
Natomiast euchromatyna, która stanowi większość materiału chromosomowego, jest mniej skondensowana, bogata w geny i aktywnie transkrybowana.
Heterochromatyna i euchromatyna są oddzielone sekwencjami barierowymi DNA. Sekwencje te zapobiegają rozprzestrzenianiu się heterochromatyny i utrzymują stabilne wzorce ekspresji genów.
Podczas zdarzeń rearanżacji DNA, takich jak transpozycja, fragment euchromatyny może zostać przemieszczony w pobliżu regionu heterochromatyny bez żadnych sąsiednich sekwencji bariery DNA.
W takich przypadkach geny, które są zazwyczaj aktywne, są "wyciszane" lub "dezaktywowane". Zjawisko to jest znane jako "efekt pozycji".
Na przykład u Drosophila czerwony kolor oczu jest kodowany przez gen "biały". Czasami "biały" jest przenoszony w pobliże regionu heterochromatyny bez żadnych sekwencji bariery DNA pomiędzy nimi.
Kiedy muchy dziedziczą ten genotyp, we wczesnych stadiach embrionalnych, kiedy po raz pierwszy powstaje heterochromatyna, brak barierowego DNA pozwala heterochromatynie rozprzestrzenić się na sąsiednią euchromatynę.
Jednak rozprzestrzenianie się zachodzi w różnym stopniu w różnych komórkach embrionalnych. Ta zmienność w rozprzestrzenianiu się heterochromatyny daje komórki, które wykazują dwa różne fenotypy - jeden, który aktywnie wyraża "biały" gen, a drugi, który tego nie robi.
Po ustaleniu całe potomstwo tej komórki dziedziczy ten stan. Powoduje to cętkowane lub mozaikowe oczy u dorosłych much.
Ta zmienność fenotypu, spowodowana wyciszeniem genu, w którym pośredniczy zmiana położenia "białego" genu w chromosomie, nazywana jest "zmiennością efektu pozycji".
Zjawisko to, po raz pierwszy zapoczątkowane u Drosophila, zostało obecnie zaobserwowane u wielu eukariontów, w tym drożdży, roślin i ludzi.
W 1928 roku niemiecki botanik Emil Heitz obserwował jądra mchu za pomocą barwnika wiążącego DNA. Zaobserwował, że podczas gdy niektóre regiony chromatyny ulegają dekondensacji i rozprzestrzenianiu się w jądrze międzyfazowym, inne nie. Nazwał je odpowiednio euchromatyną i heterochromatyną. Zaproponował, że regiony heterochromatyny odzwierciedlają funkcjonalnie nieaktywny stan genomu. Później potwierdzono, że heterochromatyna ulega tłumieniu transkrypcji, a euchromatyna jest chromatyną aktywną transkrypcyjnie.
Różnica między euchromatyną a heterochromatyną
Euchromatyna jest lekko zabarwionym, bogatym w geny i luźno związanym regionem chromatyny. Zwykle jest rozproszony w jądrze. Histony euchromatyny są w dużym stopniu acetylowane, co umożliwia luźne zagęszczenie chromatyny.
W przeciwieństwie do tego heterochromatyna jest ciemno zabarwioną, bogatą w powtórzenia, ubogą w geny i zwartą chromatyną. Najczęściej występuje na obrzeżach jądra, często w postaci grudek. Histony heterochromatyny są metylowane, co umożliwia zwartą strukturę chromatyny.
Zróżnicowanie pozycji i efektu
Przegrupowania chromosomów mogą pozycjonować geny euchromatyny obok heterochromatyny. Takie rearanżacje genów mogą skutkować wyciszeniem genu ze względu na umieszczenie go w pobliżu heterochromatyny, a nie zmianę w samym genie. Zjawisko to nazywane jest „zróżnicowaniem efektu położenia (PEV)”. W związku z tym zestawiony gen staje się cichy w niektórych komórkach, w których jest normalnie aktywny, co skutkuje zróżnicowanym fenotypem. Zjawisko PEV jest dobrze zbadane u Drosophila.
Tworzenie heterochromatyny zależy od metylacji histonu H3, po której następuje połączenie z białkami niehistonowymi, takimi jak białko heterochromatyny 1 lub HP1. Zwykle heterochromatyna i euchromatyna są oddzielone regionem buforowym z wieloma regionami bogatymi w powtórzenia. PEV wskazuje, że po utworzeniu heterochromatyna może rozprzestrzeniać się poza obszar buforowy do sąsiedniej chromatyny. U ludzi kompleks HUSH metyluje histony i przyczynia się do rozprzestrzeniania się heterochromatyny, a tym samym do zróżnicowania efektu pozycji.
W komórce eukariotycznej DNA łączy się z różnymi białkami, tworząc ciasno upakowaną, wysoce skondensowaną strukturę zwaną chromatyną. Chromatyna dzieli się na dwa rodzaje, w zależności od stopnia zagęszczenia.
Heterochromatyna, skoncentrowana w centromerach i telomerach, jest wysoce skondensowana, uboga w geny i rzadko transkrybowana na RNA.
Natomiast euchromatyna, która stanowi większość materiału chromosomowego, jest mniej skondensowana, bogata w geny i aktywnie transkrybowana.
Heterochromatyna i euchromatyna są oddzielone sekwencjami barierowymi DNA. Sekwencje te zapobiegają rozprzestrzenianiu się heterochromatyny i utrzymują stabilne wzorce ekspresji genów.
Podczas zdarzeń rearanżacji DNA, takich jak transpozycja, fragment euchromatyny może zostać przemieszczony w pobliżu regionu heterochromatyny bez żadnych sąsiednich sekwencji bariery DNA.
W takich przypadkach geny, które są zazwyczaj aktywne, są "wyciszane" lub "dezaktywowane". Zjawisko to jest znane jako "efekt pozycji".
Na przykład u Drosophila czerwony kolor oczu jest kodowany przez gen "biały". Czasami "biały" jest przenoszony w pobliże regionu heterochromatyny bez żadnych sekwencji bariery DNA pomiędzy nimi.
Kiedy muchy dziedziczą ten genotyp, we wczesnych stadiach embrionalnych, kiedy po raz pierwszy powstaje heterochromatyna, brak barierowego DNA pozwala heterochromatynie rozprzestrzenić się na sąsiednią euchromatynę.
Jednak rozprzestrzenianie się zachodzi w różnym stopniu w różnych komórkach embrionalnych. Ta zmienność w rozprzestrzenianiu się heterochromatyny daje komórki, które wykazują dwa różne fenotypy - jeden, który aktywnie wyraża "biały" gen, a drugi, który tego nie robi.
Po ustaleniu całe potomstwo tej komórki dziedziczy ten stan. Powoduje to cętkowane lub mozaikowe oczy u dorosłych much.
Ta zmienność fenotypu, spowodowana wyciszeniem genu, w którym pośredniczy zmiana położenia "białego" genu w chromosomie, nazywana jest "zmiennością efektu pozycji".
Zjawisko to, po raz pierwszy zapoczątkowane u Drosophila, zostało obecnie zaobserwowane u wielu eukariontów, w tym drożdży, roślin i ludzi.
From Chapter 5:
Now Playing
DNA and Chromosome Structure
5.7K Views
DNA and Chromosome Structure
30.9K Views
DNA and Chromosome Structure
23.1K Views
DNA and Chromosome Structure
13.4K Views
DNA and Chromosome Structure
23.1K Views
DNA and Chromosome Structure
9.4K Views
DNA and Chromosome Structure
15.9K Views
DNA and Chromosome Structure
13.0K Views
DNA and Chromosome Structure
9.1K Views
DNA and Chromosome Structure
17.9K Views
DNA and Chromosome Structure
10.7K Views
DNA and Chromosome Structure
15.5K Views
DNA and Chromosome Structure
8.4K Views
DNA and Chromosome Structure
7.2K Views
DNA and Chromosome Structure
9.4K Views
See More