Эухроматин Определение
Эухроматин – это форма хроматина, которая легко упаковывается, в отличие от гетерохроматина, который плотно упакован. Присутствие эухроматина обычно отражает то, что клетки транскрипционно активны, то есть они активно транскрибируют ДНК в мРНК, Эухроматин содержится в ядре эукариот и составляет более 90% генома человека.
Эухроматин Структура
Прежде чем понять структуру эухроматина, мы должны понять, каким образом ДНК упаковывается в клетки.
ДНК в эукариотических клетках организована в комплексы, включающие гены и белки. Эти комплексы называются хроматином, и они существуют в двух формах: эухроматин и гетерохроматин. Вкратце, эухроматин (также известный как структура бусы на струне) состоит из спиралей ДНК, которые с промежутками конденсируются в нуклеосомы. Нуклеосомы являются основной единицей хроматина и состоят из упакованных комплексов, содержащих гистоновые белки, вокруг которых оборачивается ДНК, то есть нуклеосомы состоят из ДНК, обмотанной вокруг гистонов. ДНК, которая связывает нуклеосомы, известна как линкерная ДНК. Гетерохроматин – это эухроматин, который более плотно упакован в 30-нм волокна. В течение интерфаза гетерохроматин упакован в более плотные структуры – активные хромосомы, которые в дальнейшем конденсируются в более плотные структуры митоз а также мейоз –метафазы хромосомы. Изображение различных структур хроматина можно увидеть здесь:
На этом рисунке ДНК слева сконденсирована в более плотные структуры, когда мы движемся вправо, пока не достигнем самой плотной конформации – метафазы хромосома что мы привыкли видеть на микрофотографиях. Обратите внимание, как двухцепочечная ДНК (первая иллюстрация слева) обернута вокруг центра белков гистонов с образованием нуклеосом (вторая иллюстрация), которые, в свою очередь, являются частью эухроматина или бусин на нити (третья иллюстрация). Третья иллюстрация ясно показывает, почему эухроматин также известен как бусы на нити, поскольку можно оценить линкерную ДНК (нить), соединяющую нуклеосомы (бусы).
Основные белки, которые образуют хроматин, называются гистонами. Октомеры гистонов собираются вместе для образования нуклеосом: две копии H2A, две H2B, две H3 и две H4. Около 200 пар оснований ДНК обернуты вокруг каждой нуклеосомы. Интересно, что гистоны, как полагают, действуют как переключатели, которые обмениваются между различными конформациями хроматина – эухроматином и гетерохроматином – посредством метилирования и ацетилирования. Например, метилированный лизин 4 в части гистона, называемой хвостом гистона, по-видимому, индуцирует конформацию эухроматина. Таким образом, этот метилированный лизин 4 используется в качестве маркера эухроматина.
Эухроматин Функция
Несмотря на активное исследование, структура хроматина все еще плохо изучена, хотя кажется, что цикл, в котором клетка Это в определенное время определяет структуру хроматина. Не удивительно, что структура эухроматина дает подсказки относительно его функции и почему он присутствует в транскрипционно активных клетках. Как упомянуто выше, эухроматин также называют бусинками на нити из-за сходства между ожерельем из бусин, соединенных через нить, и нуклеосомами, соединенными через линкерную ДНК. В этой конформации эухроматин является рыхлым и, следовательно, оставляет ДНК линкера открытой, чтобы его можно было транскрибировать; таким образом, РНК и ДНК-полимеразы, а также другие белки могут получить доступ к ДНК. Из-за своей рыхлой структуры эухроматин трудно увидеть под микроскопом и при окрашивании он слабо виден – в отличие от хорошо видимого гетерохроматина, который плотно упакован.
Было выдвинуто предположение, что регуляция структуры хроматина является способом контроля ген выражение. Считается, что эухроматическая структура присутствует, когда гены включены, то есть когда они активно транскрибируются, тогда как гетерохроматическая структура присутствует, когда гены выключены или неактивны. Другими словами, поскольку эухроматин присутствует в транскрипционно активных клетках из-за доступности ДНК, сворачивание в гетерохроматин может быть способом регулирования транскрипция предотвращая доступ РНК-полимераз и других регуляторных белков к ДНК. В этой линии, например, домашние гены всегда находятся в эухроматической конформации, потому что они должны постоянно реплицироваться и транскрибироваться для сохранения функциональной активности и выживания клеток.
Эухроматин у прокариот и некоторых эукариот
Хотя прокариоты имеют другой механизм конденсации ДНК, его упакованная структура напоминает структуру эухроматина. Поэтому считается, что гетерохроматин – плотно упакованный хроматин – развился позже, возможно, вместе с ядром, чтобы регулировать экспрессию генов и управлять большими количествами – длинными нитями – генетического материала.
В то время как ДНК в большинстве эукариотических клеток упакована, как описано, есть некоторые другие эукариоты, которые не соответствуют этой организации. Среди них красный птичий кровь клетки и подвижные сперматозоиды (сперматозоиды), которые содержат хроматин в более плотно упакованных конформациях, чем большинство эукариот.
викторина
1. Как достигается переключение между различными конформациями хроматина?A. Через ацетилирование гистоновB. Через фосфорилирование гистоновC. Через метилирование гистоновD. А и БE. А и С
Ответ на вопрос № 1
Е верно. Хроматин переключается между эухроматином и гетерохроматином посредством ацетилирования и метилирования гистонов, обычно происходящих на хвосте гистонов.
2. Почему ДНК слабо упакована в эухроматин?A. Так что ДНК может быть легко доступна для репликации и транскрибирования.B. Включить деление клеток,C. Так что РНК может быть переведена в белки.D. Так что гистоны могут получить доступ к нуклеосомам.
Ответ на вопрос № 2
верно. Экспонируя ДНК, полимеразы и другие белки имеют доступ и могут реплицировать и транскрибировать генетический материал.
3. Какие бусы и нити в эухроматине?A. Бусы – это РНК-полимеразы, а нить – это ДНК.B. Бусы – это гистоны, а нить – это ДНК.C. Бусы – это нуклеосомы, а нить – это ДНК.D. Бусы – это РНК-полимеразы, а нить – это РНК.
Ответ на вопрос № 3
С верно. Нуклеосомы представляют собой комплексы, состоящие из гистонов, вокруг которых оборачивается ДНК. Связью между нуклеосомами является ДНК, также называемая линкерной ДНК.
Ссылки
- Allis, C.D. & Jenuwein, T. (2016). Молекулярные признаки эпигенетического контроля. Обзоры природы генетика 17, 487–500.