EUCHROMATIN: STRUKTUR OCH FUNKTIONER - BIOLOGI - 2025

Den eukromatin är den del av eukaryota kromosomer som är sammansatt av lätt packat kromatin och innehållande det mesta av de kodande gensekvenser hos många organismer genomet.

Denna region av eukaryota kromosomer är förknippad med transkriptionsaktiva områden, varför det är av stor betydelse för cellerna i en organisme. Det är tydligt synligt i celler som inte delar sig, eftersom det blir heterokromatin vid kondensering eller komprimering, ett tidigare steg till mitotisk och / eller meiotisk celldelning.

Euchromatin är tillgängligt för transkriptionella maskiner (Källa: Wenqiang Shi via Wikimedia Commons)

Så eukromatin är en av de två typerna av strukturell organisation av kromatin, den andra är heterokromatin, som kan vara fakultativ eller konstitutiv.

Strukturera

Strukturen för euchromatin kan beskrivas exakt som strukturen för kromatin som finns i många läroböcker, eftersom en av de få skillnaderna mellan det senare och heterokromatin är kompakteringsnivån eller kondensationen av DNA + proteinsträngen.

kromatin

DNA från eukaryota organismer finns i kärnan, i nära samband med ett stort antal proteiner. Bland dessa proteiner finns några av betydande betydelse, histoner, som ansvarar för att "organisera" och kondensera de kromosomala DNA-strängarna, vilket gör att dessa stora molekyler kan "komma in" i ett så litet utrymme och kontrollera uttrycket av gener.

Varje eukaryotisk kromosom består av en enda DNA-sträng och ett stort antal histonproteiner. Dessa strukturer är signifikant dynamiska, eftersom deras kompakteringsgrad modifieras inte bara beroende på de cellulära transkriptionella behoven, utan också beroende på cellcykelmomentet och vissa miljösignaler.

Förändringar i kromatinkompaktering påverkar på ett eller annat sätt graden av genetiskt uttryck (i vissa regioner mer än i andra), därför motsvarar det en nivå av epigenetisk reglering av information.

Histoner gör att längden på DNA-strängarna för varje kromosom kan förkortas med nästan 50 gånger, vilket är särskilt viktigt under celldelning, eftersom kromatinkompaktering säkerställer korrekt segregering av kromosomer mellan dotterceller.

Histonoktamer

DNA-molekylerna i eukaryota kromosomer är lindade runt en "cylindrisk" struktur som består av åtta histonproteiner: H2A, H2B, H3 och H4. Den oktameriska kärnan består av två dimerer av H2A och H2B och en tetramer av H3- och H4-proteinerna.

Histoner är basiska proteiner, eftersom de har ett stort antal positivt laddade aminosyrarester, såsom lysin och arginin, till exempel. Dessa positiva laddningar interagerar elektrostatiskt med de negativa laddningarna av DNA-molekyler och gynnar dess sammansättning med proteinkärnan.

Varje histonoktamer spolar omkring 146 baspar och bildar en så kallad nukleosom. Kromatin består av på varandra följande nukleosomer, sammankopplade av en kort bit DNA och ett histon som överbryggar eller förbinder protein som kallas H1. Denna konfiguration minskar DNA-längden ungefär sju gånger med avseende på den initiala längden.

Histonproteiner har också aminosyror "svansar" som sticker ut från nukleosomerna och som kan genomgå kovalenta modifikationer som kan modifiera nivån på kromatinkompaktering (kompaktering påverkas också av kovalenta modifieringar av DNA, t.ex. cytokinmetylering, vilket gynnar komprimering).

Beroende på livslängden för varje cell kan strängen som består av nukleosomer ytterligare kompakteras och bilda en fibrös struktur känd som "30 nm fibern", vilket förkortar DNA-molekylens längd ytterligare 7 gånger.

Denna 30 nm fiber kan organiseras inuti kärnan i form av radiella öglor; dessa slingor kännetecknas av att ha transkriptionellt aktiva gener och motsvarar euchromatin.

Eukromatin och heterokromatin

Euchromatin och heterochromatin är de två typerna av kromatinorganisation. Heterokromatin är den mest kompakta eller "stängda" delen av en kromosom; det kännetecknas av de biokemiska kännetecknen för hypoacetylering och hypermetylering (i högre eukaryoter metylering av rest 9 av histon H3).

Förenade med heterokromatin är transkriptionellt tyst genomiska regioner, regioner med repetitiva sekvenser och "vestigiala" regioner av invaderande transposerbara element och retrotransposoner, för att nämna några.

Organiseringen av kromatin i kärnan (Källa: Sha, K. och Boyer, LA. Kromatinsignaturen för pluripotenta celler (31 maj 2009), StemBook, red. The Stem Cell Research Community, StemBook, doi / 10.3824 / stembook. 1.45.1, http://www.stembook.org. Via Wikimedia Commons)

Heterokromatin komponerar de telomera och centromera regionerna i kromosomer, som är funktionellt viktiga för skyddet av ändarna på dessa strukturer och för deras korrekta segregering under celldelningshändelser.

Beroende på de transkriptionella behoven hos en cell kan en del av kromatinet dessutom heterokromatin på en gång och frisätta denna komprimering vid en annan.

Euchromatin, däremot, kännetecknas av hyperacetylering och hypometylering, mer specifikt av acetylgrupp "taggar" vid lysinrest 4 av histoner H3 och H4.

Det motsvarar de "lösare" regionerna av kromatin och representerar vanligtvis de mest transkriptionsaktiva delarna, det vill säga där det största antalet kodande gener är grupperade.

Funktioner av euchromatin

Euchromatin är mycket rikligt i cellkärnan när celler inte delar sig, det vill säga när kromosomerna inte är kondenserade och inte uppvisar sin karakteristiska form.

Med tanke på att denna del av kromatin innehåller det största antalet transkriptionsaktiva gener har euchromatin viktiga funktioner i utveckling såväl som i metabolism, fysiologi och reglering av vitala biologiska processer som är inneboende i celler.

Varför?

Eftersom de "aktiva" generna kodar för alla proteiner och enzymer som är nödvändiga för att utföra alla cellens metaboliska och fysiologiska processer.

De gener som inte kodar för proteiner, men också är aktiva ur transkriptionell synvinkel, har vanligtvis reglerande funktioner, det vill säga de kodar för små RNA-molekyler, för transkriptionsfaktorer, ribosomala RNA, etc.

Därför beror regleringen av transkriptionella processer också på informationen i euchromatin, liksom regleringen av processer relaterade till celldelning och tillväxt.

referenser

1. Brooker, R., Widmaier, E., Graham, L., Stiling, P., Hasenkampf, C., Hunter, F., … & Riggs, D. (2010). Biologi.
2. Eissenberg, J., Elgin, S. (2005) Heterochromatin och Euchromatin. Encyclopaedia of Life Sciences. John Wiley & Sons, Ltd.
3. Griffiths, AJ, Wessler, SR, Lewontin, RC, Gelbart, WM, Suzuki, DT, & Miller, JH (2005). En introduktion till genetisk analys. Macmillan.
4. Grunstein, M., Hecht, A., Fisher-Adams, G., Wan, J., Mann, RK, Strahl-Bolsinger, S., … & Gasser, S. (1995). Reglering av euchromatin och heterokromatin genom histoner i jäst. J Cell Sci, 1995 (tillägg 19), 29-36.
5. Tamaru, H. (2010). Begränsa euchromatin / heterochromatin territorium: jumonji passerar linjen. Gen & utveckling, 24 (14), 1465-1478.