Euchromatin je část eukaryotických chromozomů, které se skládá z lehce naplněné chromatinu a obsahující většinu kódující genové sekvence z mnoha organismů genomu.
Tato oblast eukaryotických chromozomů je spojena s transkripčně aktivními oblastmi, a proto má velký význam pro buňky organismu. Je jasně vidět v buňkách, které se nedělí, protože se stává kondenzovaným nebo kompaktním, heterochromatinem, krok před mitotickým a / nebo meiotickým dělením buněk.
Euchromatin je přístupný transkripčnímu stroji (Zdroj: Wenqiang Shi prostřednictvím Wikimedia Commons)
Takže euchromatin je jedním ze dvou typů strukturální organizace chromatinu, druhým je heterochromatin, který může být fakultativní nebo konstitutivní.
Struktura
Strukturu euchromatinu lze popsat přesně jako strukturu chromatinu nalezenou v mnoha učebnicích, protože jedním z mála rozdílů mezi posledně jmenovaným a heterochromatinem je úroveň zhutnění nebo kondenzace řetězce DNA + protein.
Chromatin
DNA eukaryotických organismů se nachází v jádru, v těsném spojení s velkým počtem proteinů. Mezi těmito proteiny existuje několik značných významů, histony, které jsou zodpovědné za „organizování“ a kondenzaci řetězců chromozomální DNA, což umožňuje těmto velkým molekulám „vstoupit“ do tak malého prostoru a řídit expresi genů.
Každý eukaryotický chromozom je tvořen jediným řetězcem DNA a velkým počtem histonových proteinů. Tyto struktury jsou výrazně dynamické, protože jejich stupeň zhutnění se mění nejen v závislosti na potřebách buněčné transkripce, ale také v závislosti na momentu buněčného cyklu a některých okolních signálech.
Změny v zhutňování chromatinu ovlivňují stejným způsobem úroveň genetické exprese (v některých regionech více než v jiných), a proto odpovídá úrovni epigenetické regulace informací.
Histony umožňují zkrácení délky řetězců DNA každého chromozomu téměř 50krát, což je zvláště důležité při dělení buněk, protože zhutňování chromatinu zajišťuje správnou segregaci chromozomů mezi dceřinými buňkami.
Histon oktamer
DNA molekuly eukaryotických chromozomů jsou obaleny kolem „válcové“ struktury tvořené osmi proteiny histonu: H2A, H2B, H3 a H4. Oktamerní jádro se skládá ze dvou dimerů H2A a H2B a tetrameru proteinů H3 a H4.
Histony jsou bazické proteiny, protože mají velké množství pozitivně nabitých aminokyselinových zbytků, jako je například lysin a arginin. Tyto kladné náboje interagují elektrostaticky s zápornými náboji molekul DNA, což podporuje její spojení s proteinovým jádrem.
Každý oktamer histonu stočí asi 146 párů bází a vytvoří takzvaný nukleozom. Chromatin se skládá z po sobě jdoucích nukleosomů, spojených dohromady krátkým kusem DNA a histonovým můstkovým nebo spojovacím proteinem nazývaným H1. Tato konfigurace zkracuje délku DNA asi 7krát vzhledem k počáteční délce.
Histonové proteiny mají také aminokyselinové „ocasy“, které vyčnívají z nukleosomů a které mohou podstoupit kovalentní modifikace, které mohou modifikovat úroveň zhutnění chromatinu (zhutnění je také ovlivněno kovalentními modifikacemi DNA, jako je, methylace cytokinů, což zvýhodňuje zhutnění).
V závislosti na době života každé buňky se může vlákno vytvořené z nukleosomů dále zhutňovat, čímž se vytvoří vláknitá struktura známá jako „vlákno 30 nm“, což zkrátí délku molekuly DNA ještě 7krát.
Toto 30 nm vlákno může být uspořádáno uvnitř jádra ve formě radiálních smyček; tyto smyčky jsou charakterizovány skrýváním transkripčně aktivních genů a odpovídají euchromatinu.
Euchromatin a heterochromatin
Euchromatin a heterochromatin jsou dva typy organizace chromatinu. Heterochromatin je nejkompaktnější nebo „uzavřená“ část chromozomu; je charakterizován biochemickými znaky hypoacetylace a hypermetylace (ve vyšších eukaryontách methylace zbytku 9 histonu H3).
S heterochromatinem jsou spojeny transkripčně tiché genomické oblasti, regiony opakujících se sekvencí a „zbytkové“ oblasti invazujících transponovatelných prvků a retrotranspozonů.
Organizace chromatinu v jádru (Zdroj: Sha, K. a Boyer, LA Chromatinový podpis pluripotentních buněk (31. května 2009), StemBook, ed. Stem Cell Research Community, StemBook, doi / 10,3824 / kmenová kniha. 1.45.1, http://www.stembook.org. Via Wikimedia Commons)
Heterochromatin tvoří telomerické a centromerické oblasti chromozomů, které jsou funkčně důležité pro ochranu konců těchto struktur a pro jejich správnou segregaci během událostí dělení buněk.
Navíc, v závislosti na transkripčních potřebách buňky, může část chromatinu heterochromatin najednou a uvolnit tuto kompakci v jiném.
Naproti tomu je euchromatin charakterizován hyperacetylací a hypomethylací, konkrétněji "tagy" acetylové skupiny na zbytku 4 lysinu histonů H3 a H4.
Odpovídá "volnějším" oblastem chromatinu a obvykle představuje nejvíce transkripčně aktivní části, tj. Kde je seskupen největší počet kódujících genů.
Funkce euchromatinu
Euchromatin je velmi hojný v buněčném jádru, když se buňky nedělí, to znamená, když chromosomy nejsou kondenzovány a nevykazují svůj charakteristický tvar.
Vzhledem k tomu, že tato část chromatinu obsahuje největší počet transkripčně aktivních genů, má euchromatin důležité funkce ve vývoji i v metabolismu, fyziologii a regulaci životně důležitých biologických procesů, které jsou vlastní buňkám.
Proč?
Protože „aktivní“ geny kódují všechny proteiny a enzymy nezbytné k provádění všech metabolických a fyziologických procesů v buňce.
Geny, které nekódují proteiny, ale jsou také aktivní z transkripčního hlediska, mají obvykle regulační funkce, to znamená, že kódují malé molekuly RNA, transkripční faktory, ribozomální RNA atd.
Proto regulace transkripčních procesů také závisí na informacích obsažených v euchromatinu, jakož i na regulaci procesů souvisejících s buněčným dělením a růstem.
Reference
- Brooker, R., Widmaier, E., Graham, L., Stiling, P., Hasenkampf, C., Hunter, F.,… & Riggs, D. (2010). Biologie.
- Eissenberg, J., Elgin, S. (2005) Heterochromatin a Euchromatin. Encyklopedie věd o životě. John Wiley & Sons, Ltd.
- Griffiths, AJ, Wessler, SR, Lewontin, RC, Gelbart, WM, Suzuki, DT, & Miller, JH (2005). Úvod do genetické analýzy. Macmillan.
- Grunstein, M., Hecht, A., Fisher-Adams, G., Wan, J., Mann, RK, Strahl-Bolsinger, S.,… & Gasser, S. (1995). Regulace euchromatinu a heterochromatinu histony v kvasnicích. J Cell Sci, 1995 (Dodatek 19), 29-36.
- Tamaru, H. (2010). Omezení území euchromatin / heterochromatin: jumonji překračuje hranici. Geny a vývoj, 24 (14), 1465-1478.