EUCHROMATIN: FELÉPÍTÉS ÉS FUNKCIÓK - BIOLÓGIA - 2025

Az euchromatin az eukarióta kromoszómák azon része, amely enyhén csomagolt kromatinból áll, és sok szervezet genomjának kódoló génszekvenciáit tartalmazza.

Az eukarióta kromoszómák e régiója transzkripciósan aktív területekkel van kapcsolatban, ezért ez rendkívül fontos a szervezet sejtjeiben. Ez egyértelműen látható azokban a sejtekben, amelyek nem osztódnak, mivel kondenzációkor vagy tömörítéskor heterochromatinná válik, a mitotikus és / vagy meiotikus sejtosztódást megelőző lépésben.

Az euchromatin hozzáférhető a transzkripciós gépekhez (Forrás: Wenqiang Shi a Wikimedia Commons segítségével)

Tehát az euchromatin a kromatin szerkezeti felépítésének két típusa közül az egyik, a második heterochromatin, amely lehet fakultatív vagy konstitutív.

Szerkezet

Az euchromatin szerkezete pontosan leírható, mint a sok tankönyvben található kromatin szerkezete, mivel az utóbbi és a heterochromatin közötti kevés különbség egyike a DNS + protein szál tömörítésének vagy kondenzációjának a szintje.

kromatin

Az eukarióta organizmusok DNS-e megtalálható a magban, szoros kapcsolatban sok nagyszámú fehérjével. Ezek közül a fehérjék közül néhány kiemelkedő jelentőséggel bír, hisztonok, amelyek felelősek a kromoszómális DNS-szálak "szervezéséért" és kondenzálásáért, lehetővé téve ezeknek a nagy molekuláknak egy ilyen kis térben "belépését" és a gének expressziójának ellenőrzését.

Minden eukarióta kromoszóma egyetlen DNS-szálból és nagy számú hisztonfehérjéből áll. Ezek a struktúrák szignifikánsan dinamikusak, mivel a tömörítés mértéke nemcsak a sejtek transzkripciós igényeitől függ, hanem a sejtciklus pillanatától és néhány környezeti jeltől függően is módosul.

A kromatin tömörítésében bekövetkező változások egy vagy másik módon befolyásolják a genetikai expresszió szintjét (egyes régiókban több, mint másokban), tehát megfelel az információ epigenetikus szabályozásának szintjének.

A hisztonok lehetővé teszik, hogy az egyes kromoszómák DNS-szálának hossza közel 50-szer lerövidüljön, ami különösen fontos a sejtosztódás során, mivel a kromatin tömörítés biztosítja a kromoszómák helyes szétválasztását a lányos sejtek között.

A hiszton oktamer

Az eukarióta kromoszómák DNS-molekulái egy "hengeres" szerkezetet vesznek körül, amely nyolc hisztonfehérjéből áll: H2A, H2B, H3 és H4. Az oktamer atommag H2A és H2B két dimerjéből, valamint a H3 és H4 fehérjék tetrameréből áll.

A hisztonok bázikus fehérjék, mivel nagyszámú pozitív töltésű aminosavmaradékot tartalmaznak, például például a lizint és az arginint. Ezek a pozitív töltések elektrosztatikusan kölcsönhatásba lépnek a DNS-molekulák negatív töltésével, elősegítve a fehérjemaggal való egyesülését.

Mindegyik hiszton-oktamer körülbelül 146 bázispárt tekercsel, és így nukleoszómát alkot. A kromatin egymást követő nukleoszómákból áll, amelyeket egy rövid DNS-darab és a H1 nevű hiszton-áthidaló vagy kapcsolódási fehérje kapcsol össze. Ez a konfiguráció a kezdeti hosszhoz képest 7-szer csökken a DNS hosszát.

A hisztonfehérjéknek olyan aminosav-„farok” is vannak, amelyek kinyúlnak a nukleoszómákból, és amelyek kovalens módosításokon mennek keresztül, amelyek módosíthatják a kromatin tömörítés szintjét (a tömörítést a DNS kovalens módosítása, például a, citokin-metilezés, amely elősegíti a tömörítést).

Az egyes sejtek élettartamától függően a nukleoszómákból álló szál tovább kompaktálódhat, kialakítva egy „30 nm-es rostnak” nevezett rostos szerkezetet, amely további 7-szer lerövidíti a DNS-molekula hosszát.

Ezt a 30 nm-es szálat a mag belsejében radiális hurok formájában lehet megszervezni; ezeket a hurkokat transzkripciósan aktív gének hordozzák, amelyek megfelelnek az euchromatinnak.

Euchromatin és heterochromatin

Az euchromatin és a heterochromatin a kromatin szervezet két típusa. A heterochromatin a kromoszóma legrövidebb vagy lezárt része; a hypoacetilezés és a hipermetiláció biokémiai jelei jellemzik (magasabb eukariótákban a H3 hiszton 9. maradék metilezése).

A heterochromatinnal kapcsolatban transzkripciósan csendes genomi régiók, ismétlődő szekvenciák régiói és transzposztatív elemek és retrotranszpononok inváziójának "vestigiális" régiói, néhányat említve.

A kromatin szervezettsége a magban (Forrás: Sha, K. és Boyer, LA) A pluripotens sejtek kromatin aláírása (2009. május 31.), StemBook, szerk. 1.45.1, http://www.stembook.org. Via Wikimedia Commons)

A heterochromatin a kromoszómák telomer és centromer régióit állítja össze, amelyek funkcionálisan fontosak ezeknek a struktúráknak a végén és a sejtosztódási események során történő megfelelő szegregációjában.

Ezen túlmenően, a sejt transzkripciós igényeitől függően, a kromatin egy része heterochromatint hozhat létre egy időben, és egy másik engedheti el ezt a tömörítést.

Az euchromatint ezzel szemben hiperacetiláció és hipometiláció jellemzi, pontosabban az acetilcsoport "jelölése" a H3 és H4 hisztonok 4. lizinmaradékánál.

Ez megfelel a kromatin "lazább" régióinak, és általában a legtöbb transzkripciós aktív részt képviseli, vagyis ahol a legtöbb kódoló gént csoportosítják.

Az euchromatin funkciói

Az euchromatin nagyon bőséges a sejtmagban, amikor a sejtek nem osztódnak, azaz amikor a kromoszómák nem kondenzálódnak és nem mutatják jellegzetes alakjukat.

Tekintettel arra, hogy a kromatinnak ez a része tartalmazza a legtöbb transzkripciósan aktív gént, az euchromatin fontos funkciókat tölt be a fejlődésben, valamint az anyagcserében, a fiziológiában és a sejtekben rejlő létfontosságú biológiai folyamatok szabályozásában.

Miért?

Mivel az „aktív” gének az összes fehérjét és enzimet kódolják, amelyek a sejt összes anyagcsere- és élettani folyamatának elvégzéséhez szükségesek.

Azok a gének, amelyek nem kódolják a fehérjéket, de a transzkripció szempontjából is aktívak, általában szabályozó funkcióval rendelkeznek, vagyis kis RNS molekulákat kódolnak, transzkripciós faktorokat, riboszomális RNS-ket stb.

Ezért a transzkripciós folyamatok szabályozása az euchromatinban található információtól, valamint a sejtosztódással és szaporodással kapcsolatos folyamatok szabályozásától is függ.

Irodalom

1. Brooker, R., Widmaier, E., Graham, L., Stiling, P., Hasenkampf, C., Hunter, F.,… és Riggs, D. (2010). Biológia.
2. Eissenberg, J., Elgin, S. (2005), Heterochromatin and Euchromatin. Élettudományi Enciklopédia. John Wiley & Sons, Ltd.
3. Griffiths, AJ, Wessler, SR, Lewontin, RC, Gelbart, WM, Suzuki, DT és Miller, JH (2005). Bevezetés a genetikai elemzésbe. Macmillan.
4. Grunstein, M., Hecht, A., Fisher-Adams, G., Wan, J., Mann, RK, Strahl-Bolsinger, S.,… & Gasser, S. (1995). Az euchromatin és a heterochromatin szabályozása hisztonok segítségével az élesztőben. J Cell Sci, 1995 (19. kiegészítés), 29-36.
5. Tamaru, H. (2010). Az euchromatin / heterochromatin terület korlátozása: a jumonji keresztezi a vonalat. Gének és fejlődés, 24 (14), 1465-1478.