EUKROMATIN: STRUKTUR OG FUNKSJONER - BIOLOGI - 2026

Den eukromatin er den del av eukaryote kromosomer som er sammensatt av lett pakket kromatin og inneholder det meste av den kodende gensekvenser av mange organismer genom.

Denne regionen av eukaryote kromosomer er assosiert med transkripsjonelt aktive områder, og det er derfor det er av stor betydning for cellene i en organisme. Det er tydelig synlig i celler som ikke deler seg, ettersom det blir heterokromatin når det kondenseres eller komprimeres, et trinn før mitotisk og / eller meiotisk celledeling.

Euchromatin er tilgjengelig for transkripsjonsmaskineriet (Kilde: Wenqiang Shi via Wikimedia Commons)

Så eukromatin er en av de to typene strukturell organisering av kromatin, den andre er heterokromatin, som kan være fakultativ eller konstitutiv.

Struktur

Strukturen til euchromatin kan beskrives nøyaktig som strukturen til kromatin som finnes i mange lærebøker, ettersom en av få forskjeller mellom sistnevnte og heterokromatin er komprimeringsnivået eller kondensasjonen av DNA + proteinstrengen.

kromatin

DNA fra eukaryote organismer finnes i kjernen, i nær tilknytning til et stort antall proteiner. Blant disse proteinene er det noen av betydelig betydning, histoner, som er ansvarlige for å "organisere" og kondensere de kromosomale DNA-strengene, slik at disse store molekylene kan "komme inn" i et så lite rom og kontrollere ekspresjonen av gener.

Hvert eukaryotisk kromosom består av en enkelt DNA-streng og et stort antall histonproteiner. Disse strukturene er betydelig dynamiske, siden deres komprimeringsgrad ikke bare er avhengig av cellulære transkripsjonsbehov, men også avhengig av øyeblikket av cellesyklusen og noen miljøsignaler.

Endringer i kromatinkompaktering påvirker på en eller annen måte nivået på genetisk uttrykk (i noen regioner mer enn i andre), derfor tilsvarer det et nivå av epigenetisk regulering av informasjon.

Histoner gjør at lengden på DNA-strengene til hvert kromosom kan forkortes nesten 50 ganger, noe som er spesielt viktig under celledeling, siden kromatinkomprimering sikrer riktig segregering av kromosomer mellom datterceller.

Histonoktamer

DNA-molekylene til eukaryote kromosomer er pakket rundt en "sylindrisk" struktur som består av åtte histonproteiner: H2A, H2B, H3 og H4. Den oktameriske kjernen er sammensatt av to dimerer av H2A og H2B og en tetramer av H3- og H4-proteiner.

Histoner er basiske proteiner, ettersom de har et stort antall positivt ladede aminosyrerester, som lysin og arginin, for eksempel. Disse positive ladningene samvirker elektrostatisk med de negative ladningene av DNA-molekyler, og favoriserer dens forening med proteinkjernen.

Hver histonoktamer spoler rundt 146 basepar og danner det som er kjent som et nukleosom. Kromatin er sammensatt av påfølgende nukleosomer, bundet sammen av et kort stykke DNA og et histon som overbryter eller krysser protein kalt H1. Denne konfigurasjonen reduserer lengden på DNAet omtrent 7 ganger i forhold til den første lengden.

Histonproteiner har også aminosyre “haler” som stikker ut fra nukleosomene og som kan gjennomgå kovalente modifikasjoner som kan endre komprimeringsnivået til kromatin (komprimering påvirkes også av kovalente modifikasjoner av DNA, som f.eks. cytokinmetylering, som favoriserer komprimering).

Avhengig av levetid for hver celle, kan strengen som består av nukleosomer ytterligere komprimere, og danne en fibrøs struktur kjent som "30 nm fiber", som forkorter lengden på DNA-molekylet ytterligere 7 ganger.

Denne 30 nm fiberen kan organiseres inne i kjernen i form av radielle løkker; disse løkkene er karakterisert ved å ha transkripsjonelt aktive gener og tilsvarer euchromatin.

Eukromatin og heterokromatin

Eukromatin og heterokromatin er de to typene kromatinorganisasjon. Heterokromatin er den mest kompakte eller "lukkede" delen av et kromosom; det er preget av de biokjemiske merkene av hypoacetylering og hypermetylering (i høyere eukaryoter metylering av rest 9 av histon H3).

Forbundet med heterokromatin er transkripsjonelt stille genomiske regioner, regioner med repeterende sekvenser og "vestigiale" regioner av invaderende transposerbare elementer og retrotransposoner, for å nevne noen.

Organiseringen av kromatin i kjernen (Kilde: Sha, K. og Boyer, LA. Kromatinsignaturen til pluripotente celler (31. mai 2009), StemBook, red. The Stem Cell Research Community, StemBook, doi / 10.3824 / stembook. 1.45.1, http://www.stembook.org. Via Wikimedia Commons)

Heterokromatin komponerer de telomere og sentromere områdene av kromosomer, som er funksjonelt viktige for å beskytte endene av disse strukturene og for deres riktige segregering under celledeling.

I tillegg, avhengig av transkripsjonsbehovene til en celle, kan en del av kromatinet heterokromatiniseres på en gang og frigjøre denne komprimeringen på en annen.

Euchromatin er derimot preget av hyperacetylering og hypometylering, nærmere bestemt ved "tagger" av acetylgruppe ved lysinrest 4 av histoner H3 og H4.

Det tilsvarer de "løsere" regionene av kromatin og representerer vanligvis de mest transkripsjonelt aktive delene, det vil si hvor det største antallet kodende gener er gruppert.

Funksjoner av euchromatin

Eukromatin er veldig rikelig i cellekjernen når cellene ikke deler seg, det vil si når kromosomene verken er kondenserte eller har sin karakteristiske form.

Gitt at denne delen av kromatin inneholder det største antall transkripsjonelt aktive gener, har eukromatin viktige funksjoner i utvikling så vel som i metabolisme, fysiologi og regulering av viktige biologiske prosesser som er iboende i celler.

Hvorfor?

Fordi de "aktive" genene koder for alle proteiner og enzymer som er nødvendige for å utføre alle metabolske og fysiologiske prosesser i en celle.

De gener som ikke koder for proteiner, men som også er aktive fra transkripsjonelt synspunkt, har vanligvis regulerende funksjoner, det vil si at de koder for små RNA-molekyler, for transkripsjonsfaktorer, ribosomale RNA, etc.

Derfor avhenger reguleringen av transkripsjonsprosesser også av informasjonen i euchromatin, samt reguleringen av prosesser relatert til celledeling og vekst.

referanser

1. Brooker, R., Widmaier, E., Graham, L., Stiling, P., Hasenkampf, C., Hunter, F., … & Riggs, D. (2010). Biologi.
2. Eissenberg, J., Elgin, S. (2005) Heterochromatin og Euchromatin. Encyclopaedia of Life Sciences. John Wiley & Sons, Ltd.
3. Griffiths, AJ, Wessler, SR, Lewontin, RC, Gelbart, WM, Suzuki, DT, & Miller, JH (2005). En introduksjon til genetisk analyse. Macmillan.
4. Grunstein, M., Hecht, A., Fisher-Adams, G., Wan, J., Mann, RK, Strahl-Bolsinger, S., … & Gasser, S. (1995). Regulering av eukromatin og heterokromatin etter histoner i gjær. J Cell Sci, 1995 (tillegg 19), 29-36.
5. Tamaru, H. (2010). Begrensning av eukromatin / heterokromatin territorium: jumonji krysser streken. Gen & utvikling, 24 (14), 1465-1478.