Back to chapter

5.18:

Множественные формы хроматина

JoVE Core
Molecular Biology
A subscription to JoVE is required to view this content.  Sign in or start your free trial.
JoVE Core Molecular Biology
Euchromatin

Languages

Share

В эукариотах, хроматин существует в трех основных формах определённых на основе его уровня уплотнения, эвхроматин, структурный гетерохроматин, и факультативный”гетерохроматин. Эухроматин это богатый генами, менее компактный и активно транскрибированный регион хроматина. Когда они зафиксированы и рассматриваются под микроскопом это выглядит, как немного испачканные области, потому что он может сохранить меньше частиц пятен.Гистоновый хвост аминокислот кислот эухроматина широко ацетилированы. Ацетилирование увеличивает отрицательный заряд на гистонных белках, локально снижая сродство гистонов и ДНК. Это уменьшает уплотнение хроматина, и облегчает доступ к ДНК.Структурный гетерохроматин насчитывает множество повторов, беден генами, и является существенно уплотненной областью. Под микроскопом структурный гетерохроматин отображается темным пятном, в то время как уплотнение позволяет ему получить больше красителя, связывающего ДНК. Метилированный гистонный хвост характеризует структурный гетерохроматин.Метилирование увеличивается сродство между гистонами и. ДНК, тем самым увеличивая хроматин уплотнения и запрещая доступ к ДНК. Метилированные гистоны также связаны негистонным белком под названием гетерохроматин белок 1, который облегчает уплотнение хроматина и распространение структурного гетерохроматина.Факультативный гетерохроматин почти не имеет повторений и генетически молчаливый”регион. Под микроскопом он выглядит покрытым темными пятнами благодаря более высокому уплотнению. Ключевое различие между факультативным и структурным гетерохроматин в том, что гены, содержащиеся в области факультативного гетерохроматина гибкие.Например, в одна клетке гены в факультативном гетерохроматине могут быть подавлены. В другой, гены в том же самом местоположение могут быть выражены и не будут храниться в факультативном состоянии. Области факультативного гетерохроматина часто связаны негистонным белком, который называется репрессивный комплекс поликом 2, который может ди-или триметилировать гистоны H3 и внести свой вклад в подавление транскрипции.Инактивация Х-хромосомы у самок млекопитающих это пример факультативного гетерохроматина. У самок млекопитающих две X хромосомы, а у самцов только одна. Одна из X хромосом у самок включает в себя резко конденсированный гетерохроматин, в результате приводящий к репрессии всех генов, присутствующих в этой хромосоме.Это гарантирует, что гены на Х-хромосоме и у самцов, и у самок выражены на том же уровне. Под микроскопом эта неактивная Х-хромосома отображается как Барр тело, плотное, темное с пятнами на периферии ядра.

5.18:

Множественные формы хроматина

Степень уплотнения хроматина может быть изучена путем окрашивания хроматина с использованием специальных ДНК-связывающих красителей. Под микроскопом плотно компактизованные области поглощают больше красителя и выглядят темнее, а менее компактные области поглощают меньше красителя и выглядят светлее. В зависимости от степени компактности хроматины подразделяются на три основные формы – эухроматин, конститутивный гетерохроматин и факультативный гетерохроматин.

Эухроматин: это менее плотная область хроматина, которая окрашивается светлее. Эухроматин содержит гистон H3, обильно ацетилированный по лизину 9. Гистоны в промоторной области имеют метилированный лизин 4 и фосфорилированы в положении 10. Обильное ацетилирование снижает притяжение между гистонами и ДНК, расслабляя хроматин.

Конститутивный гетерохроматин: это очень компактная область хроматина, которая в основном сосредоточена в центромере и теломере. В отличие от эухроматина, аминокислота в 9-м положении в хвосте гистонов H3 ди- или триметилирована. Это привлекает к метилированному сайту специализированный негистоновый белок, называемый гетерохроматиновым белком 1 (HP1). Он представляет репрессированные участки хроматина. Человеческие хромосомы 1, 9, 16 и Y-хромосома мужчин содержат большие участки конститутивного гетерохроматина.

Факультативный гетерохроматин: эта область более плотная, чем у эухроматин, но, в отличие от конститутивного гетерохроматина, лизин в 27-м положении хвоста гистона H3 ди- или триметилирован (H3K27me3). Эти области характеризуются связыванием репрессирующих комплексов Polycomb: PRC1 и PRC2. Считается, что домен PRC2 связывается первым и инициирует образование гетерохроматина. Комплексы PRC2 содержат ферменты гистондеацетилазы, которые ингибируют транскрипцию и вызывают репрессию хроматина. Кроме того, комплекс PRC2 также содержит каталитический домен нескольких гистонметилтрансфераз, образующих ди-триметиллизины. Затем PRC1 связывается с метилированными нуклеосомами и конденсирует хроматин в компактную структуру, ингибирующую транскрипцию.

Suggested Reading

  1. Molecular Biology of Cell, Alberts, 6th edition, Pages 210-211
  2. Molecular Cell Biology, Lodish, 8th edition, Pages 333-341.
  3. Filion, Guillaume J., Joke G. van Bemmel, Ulrich Braunschweig, Wendy Talhout, Jop Kind, Lucas D. Ward, Wim Brugman et al. "Systematic protein location mapping reveals five principal chromatin types in Drosophila cells." Cell 143, no. 2 (2010): 212-224.