Euchromatin je del evkariontskih kromosomov, ki je sestavljen iz rahlo skladiščen kromatina in vsebuje večino kodirajo zaporedja genov številnih organizmov genoma.
To območje evkariontskih kromosomov je povezano s transkripcijsko aktivnimi območji, zato je zelo pomembno za celice organizma. Jasno je vidno v celicah, ki se ne delijo, saj ob kondenzaciji ali kompaktiranju postane heterokromatin, predhodni korak k mitotični in / ali mejotski delitvi celic.
Euchromatin je dostopen prepisnim strojem (Vir: Wenqiang Shi prek Wikimedia Commons)
Torej, evromatin je ena od dveh vrst strukturne organizacije kromatina, drugi je heterokromatin, ki je lahko fakultativen ali konstitutiven.
Struktura
Strukturo evromatina lahko opišemo natanko tako kot strukturo kromatina, ki jo najdemo v številnih učbenikih, saj je ena redkih razlik med slednjim in heterokromatinom stopnja zbijanja ali kondenzacije verige DNA + proteina.
Kromatin
DNK evkariontskih organizmov najdemo v jedru, v tesni povezavi z velikim številom beljakovin. Med temi proteini je nekaj velikega pomena, histoni, ki so odgovorni za "organizacijo" in kondenzacijo kromosomskih verig DNK, ki omogočajo, da te velike molekule "vstopijo" v tako majhen prostor in nadzorujejo ekspresijo genov.
Vsak evkariontski kromosom je sestavljen iz enega niza DNK in velikega števila proteinov histona. Te strukture so bistveno dinamične, saj se njihova stopnja zgoščenosti spreminja ne samo glede na potrebe celične transkripcije, temveč tudi glede na trenutek celičnega cikla in nekaterih okoljskih signalov.
Spremembe zgoščanja kromatina tako ali drugače vplivajo na raven genske ekspresije (v nekaterih regijah bolj kot v drugih), zato ustreza ravni epigenetske regulacije informacij.
Histoni omogočajo, da se dolžina pramenov DNK vsakega kromosoma skrajša za skoraj 50-krat, kar je še posebej pomembno med delitvijo celic, saj zbijanje kromatina zagotavlja pravilno ločitev kromosomov med hčerinskimi celicami.
Histonski oktamer
Molekule DNA evkariontskih kromosomov so ovite okoli "valjaste" strukture, sestavljene iz osmih histonskih beljakovin: H2A, H2B, H3 in H4. Oktamerno jedro je sestavljeno iz dveh dimerov H2A in H2B ter tetramera proteinov H3 in H4.
Histoni so osnovni proteini, saj imajo veliko število pozitivno nabitih aminokislinskih ostankov, na primer lizina in arginina. Ti pozitivni naboji elektrostatično delujejo z negativnimi naboji molekul DNK, kar daje prednost njegovi povezanosti z beljakovinskim jedrom.
Vsak histonski oktamer naviti približno 146 baznih parov, tvori tako imenovani nukleosom. Kromatin je sestavljen iz zaporednih nukleozomov, ki jih povezuje kratek del DNA in histonski premostitveni ali stični protein, imenovan H1. Ta konfiguracija zmanjša dolžino DNK približno 7-krat glede na začetno dolžino.
Tudi histonski proteini imajo aminokislinske "repove", ki štrlijo iz nukleozomov in so lahko podvrženi kovalentnim spremembam, ki lahko spremenijo raven zgoščanja kromatina (na zbijanje vplivajo tudi kovalentne modifikacije DNK, kot npr. , metilacija citokinov, kar daje prednost zgoščanju).
Glede na življenjsko dobo posamezne celice se lahko pramen, sestavljen iz nukleozomov, še bolj strdi, tako da tvori vlaknasto strukturo, imenovano "30 nm vlakno", ki skrajša dolžino molekule DNK še za 7-krat.
To 30 nm vlakno je mogoče organizirati znotraj jedra v obliki radialnih zank; za te zanke je značilno, da vsebujejo transkripcijsko aktivne gene in ustrezajo evromatinu.
Eukromatin in heterokromatin
Evkromatin in heterokromatin sta dve vrsti organizacije kromatina. Heterokromatin je najbolj kompakten ali "zaprt" del kromosoma; zanj so značilne biokemične oznake hipoacetilacije in hipermetilacije (pri višjih evkariotih metilacija ostanka 9 histona H3).
Povezani s heterokromatinom so transkripcijsko tihi genomski predeli, območja ponavljajočih se sekvenc in "vestigialna" območja vpadljivih prenosnih elementov in retrotransposonov, če jih naštejemo le nekaj.
Organizacija kromatina v jedru (Vir: Sha, K. in Boyer, LA Hromatinski podpis pluripotentnih celic (31. maj 2009), StemBook, ed. Skupnost za raziskave matičnih celic, StemBook, doi / 10.3824 / matična knjiga. 1.45.1, http://www.stembook.org. Prek Wikimedia Commons)
Heterokromatin sestavlja telomerna in centromerna področja kromosomov, ki so funkcionalno pomembna za zaščito koncev teh struktur in za njihovo pravilno ločitev med dogodki celične delitve.
Poleg tega lahko odvisno od transkripcijskih potreb celice del kromatina naenkrat heterokromatin in sprosti to zbijanje na drugem.
Za evhromatin sta značilna hiperacetilacija in hipometilacija, natančneje "oznake" acetilne skupine pri lizinskih ostankih 4 histonov H3 in H4.
Ustreza "ohlapnejšim" regijam kromatina in ponavadi predstavlja najbolj transkripcijsko aktivne dele, torej tam, kjer je združeno največje število kodirajočih genov.
Funkcije euromatina
Eukromatin je zelo bogat v jedru celice, kadar se celice ne delijo, torej ko kromosomi niso kondenzirani in ne kažejo svoje značilne oblike.
Glede na to, da ta delež kromatina vsebuje največje število transkripcijsko aktivnih genov, ima evkromatin pomembne funkcije pri razvoju, pa tudi pri presnovi, fiziologiji in uravnavanju vitalnih bioloških procesov, ki so lastni celicam.
Zakaj?
Ker "aktivni" geni kodirajo vse beljakovine in encime, potrebne za izvajanje vseh presnovnih in fizioloških procesov v celici.
Tisti geni, ki ne kodirajo beljakovin, ampak so aktivni tudi s transkripcijskega vidika, imajo običajno regulativne funkcije, torej kodirajo majhne molekule RNA, za transkripcijske faktorje, ribosomske RNA itd.
Zato je regulacija transkripcijskih procesov odvisna tudi od informacij, ki jih vsebuje evkromatin, kot tudi regulacije procesov, povezanih s celično delitvijo in rastjo.
Reference
- Brooker, R., Widmaier, E., Graham, L., Stiling, P., Hasenkampf, C., Hunter, F.,… & Riggs, D. (2010). Biologija.
- Eissenberg, J., Elgin, S. (2005) Heterochromatin in Euchromatin. Enciklopedija znanosti o življenju. John Wiley & Sons, Ltd
- Griffiths, AJ, Wessler, SR, Lewontin, RC, Gelbart, WM, Suzuki, DT, & Miller, JH (2005). Uvod v genetsko analizo. Macmillan.
- Grunstein, M., Hecht, A., Fisher-Adams, G., Wan, J., Mann, RK, Strahl-Bolsinger, S., … & Gasser, S. (1995). Uravnavanje evromatina in heterokromatina s histoni v kvasovkah. J Cell Sci, 1995 (dodatek 19), 29-36.
- Tamaru, H. (2010). Omejitveno območje euhromatina / heterokromatina: jumonji prečka črto. Geni in razvoj, 24 (14), 1465-1478.