Heterochromatin - områder af kromatin , der er i en kondenseret (kompakt) tilstand under cellecyklussen. Et træk ved heterokromatisk DNA er ekstrem lav transkriberbarhed .
I 1907 fandt den tyske cytolog S. Gutherz ( S. Gutherz ) ud af, at nogle fragmenter af kromosomer eller hele kromosomer under celledeling er intenst farvede og ser mere fortættede ud sammenlignet med svagt farvede områder. Dette fænomen blev kaldt heteropyknosis, men udtrykket slog ikke rod senere [1] . I cellekernerne i interfase blev der fundet områder, der var intenst farvede med farvestoffer, der binder til kromatin, sådanne områder blev kaldt kromocentre. S. Guthertz viste, at heteropycnotiske segmenter af kromosomer bliver mærkbare i begyndelsen af profase, det vil sige i begyndelsen af kromosomkondensation, og adskiller sig fra "normale" sektioner i en mere intens farve; forskelle i farveintensitet falder med kondensering og bliver næsten umulige at skelne i slutningen af metafasen.
En anden tysk cytolog Emil Heitz kom, efter at have analyseret forholdet mellem antallet af kromocentre og heteropyknotiske regioner af kromosomer observeret under mitose i mosceller, til den konklusion, at kromocentre fundet i interfase er forbundet med stærkt kondenserede og intenst farvede heteropyknotiske områder af kromosomer observeret under mitotisk cyklus, det vil sige, kromocentre og heteropyknotiske regioner er de samme regioner af kromosomer, der ikke gennemgår dekondensering i telofase.
I 1928 foreslog Heitz udtrykkene " euchromatin " for regioner af kromosomer, der gennemgår en proces med komprimering-dekomprimering under mitose og "heterochromatin" for regioner, der forbliver permanent kondenseret. Heitz mente, at heterochromatin-regioner af kromosomer er genetisk inerte [1] .
Den vigtigste funktionelle forskel mellem fakultativ heterochromatin og konstitutiv heterochromatin er muligheden for overgang til den euchromatiske tilstand, hvor DNA bliver transkriptionelt aktivt, og følgelig forekommer ekspressionen af gener lokaliseret i denne region af kromosomet.
Fakultativ heterochromatin indeholder kodende og derfor relativt konserveret DNA; DNA'et af konstitutivt heterochromatin er overvejende ikke-kodende og derfor meget polymorf og variabel.
I de tidlige stadier af ontogeni er indholdet af heterochromatin i metafase-kromosomer i mange tilfælde betydeligt lavere end i senere stadier og i celler i en voksen organisme - metafase-kromosomer af blastomerer fra mange hvirveldyr er stærkt dekomprimerede, og heterochromatin-formationer findes ikke. i interfasekerner.
Fakultative og konstitutive heterochromatiner detekteres også ved forskellen i farvning: hvis fakultativ heterochromatin udsættes for Romanovsky-Giemsa G-farvning under standardbetingelser, så farvning med det samme farvestof efter DNA- denaturering -renaturering farver selektivt konstitutiv heterochromatin. Denne selektive metode kaldes farvning for konstitutiv (C) heterochromatin eller C-farvning .
Normalt er fakultative heterokromatiske regioner kun til stede i et af de homologe kromosomer. Et typisk eksempel på fakultativt heterochromatin er et inaktivt kønskromosom i en homogametisk karyotype , såsom et inaktivt X -kromosom hos hunpattedyr, der deaktiveres til en kondenseret heterokromatisk tilstand; et sådant heterokromatisk X -kromosom observeres i interfase som et Barr-legeme . Samtidig er begge X -kromosomer eukromatiske og transkriptionelt aktive under gametogenesen og i de tidlige stadier af embryogenese.
Et andet eksempel på dannelsen af fakultativ heterochromatin er pachytenstadiet af den meiotiske opdeling af en heterogametisk gametocyt, som hos pattedyr under spermatogenese ledsages af dannelsen af et heterochromatinkompleks af XY -kromosomer - genitalvesiklen. Dannelsen af et sådant heterokromatisk kompleks er midlertidig og reversibel, nødvendig for deaktivering af kønskromosomer på dette stadium af meiose : i det tilfælde, hvor X- og Y -kromosomerne forbliver aktive på dette stadium, er der en ubalance mellem ekspressionsprodukterne af autosomer og kønskromosomer, hvilket fører til dødsceller.
Fakultativ heterochromatin forårsager også "tavshed" af vævsspecifikke gener, der går over i den eukromatiske tilstand og kun udtrykkes i differentierede celler i visse væv: ~ 10% af generne er aktive i sådanne celler - de resterende gener inaktiveres og er en del af fakultativt heterochromatin.
Konstitutivt (strukturelt) heterochromatin er indeholdt i begge homologe kromosomer og er hovedsageligt lokaliseret i udsatte områder - centromer , telomerer , nucleolar organizer . DNA'et fra konstitutivt heterochromatin er overvejende satellit-DNA , der består af tandem-gentagelser (f.eks. HS1 (Human Satellite 1), HS2, HS3, alfa-satellit og andre menneskelige satellitter). I interfasekernen danner konstitutiv heterochromatin kromocentre på indersiden af kernemembranen såvel som i regionerne af nukleolære arrangører. Spørgsmålet om den funktionelle rolle af strukturelt heterochromatin i en eukaryot celle forbliver åbent.
Chromatin er et nukleoprotein - et kompleks af DNA med histoner . Kondensation af kromatin til heterochromatin er ledsaget af både histonmodifikation og komplikation af sammensætningen af nukleoproteinkomplekset på grund af deltagelse af heterochromatinproteiner HP1 (Heterochromatinprotein 1).
Histonerne i heterochromatinkomplekset er kendetegnet ved en lav acetyleringsgrad for lysinrester , hvilket øger deres grundlæggende egenskaber og følgelig deres binding til sure fosfatgrupper i DNA, hvilket bidrager til komprimeringen af komplekset. Et andet træk, der fører til dannelsen af heterochromatin, er methyleringen af histon H3 lysin 27 ved Polycomb complex 2 (PRC2) og histon H3 lysin 9 med histon methyltransferase Suv39h. Methylering af den 9. lysinrest af histon H3 fører til dannelsen af et højaffinitetsbindingssted for histon H3 og heterochromatinprotein HP1. I Drosophila er methyltransferase Suv39h funktionelt forbundet med histon-deacetylase på en sådan måde, at den acetylerede og methylerede tilstand af den 9. lysinrest af histon H3 er gensidigt udelukkende, dvs. en enkelt mekanisme til deacetylering og methylering af histon H3 er tilvejebragt, hvilket fører til til øget binding til histon af både DNA og heterochromatinprotein HP1.
| Kromosomer | |||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Hoved | |||||||||||
| Klassifikation | |||||||||||
| Struktur |
| ||||||||||
| Omstrukturering og krænkelser | |||||||||||
| Kromosomal kønsbestemmelse | |||||||||||
| Metoder | |||||||||||