Skillnad mellan konstitutiv och fakultativ heterokromatin

Huvudskillnad - Konstitutiv vs Fakultativ heterokromatin
 

Kromosomer är kondenserade strukturer som består av deoxiribosnukleinsyror (DNA). Det är en välorganiserad struktur, och den grundläggande enheten för DNA-förpackningen är nukleosomen. Förpackningen av DNA i kromosomen innefattar många steg. När kromosomer observeras under ett mikroskop efter färgning kan olika regioner observeras såsom mörkt färgade områden och lättfärgade regioner. Mörkt färgade regioner är kända som heterokromatin, och de är de regioner som har tätt packat DNA. Lätt färgade regioner är kända som Euchromatin, och de är de regioner som har löst packat DNA. Heterokromatin kan vidare klassificeras som konstitutivt heterochromatin och fakultativt heterochromatin. Konstitutiv heterochromatin hänför sig till DNA-regionerna i kromosomen som finns i hela cellcykeln. De finns huvudsakligen nära de peri-centromeriska regionerna och telomera områdena i kromosomen. Fakultativt heterochromatin är regioner av DNA där generna tystas genom modifikationer. Därför aktiveras de endast under vissa förhållanden och inte hittas i hela cellen. De nyckelskillnad mellan konstitutiv och fakultativ heterochromatin är funktionaliteten hos de två typerna. Konstitutiv heterochromatin är närvarande i hela cellcykeln och kodar inte för proteiner, medan fakultativt heterochromatin avser tystade DNA-regioner av kromosomen som aktiveras under specifika betingelser.

INNEHÅLL

1. Översikt och nyckelskillnad
2. Vad är Constitutive Heterochromatin
3. Vad är Facultative Heterochromatin
4. Likheter mellan konstitutiv och fakultativ heterokromatin
5. Jämförelse vid sida vid sida - Konstitutiv vs Fakultativ Heterokromatin i tabellform
6. Sammanfattning

Vad är Constitutive Heterochromatin?

Konstitutiv heterochromatin avser de mörkt färgade kondenserade regionerna av DNA som finns i hela kromosomen hos eukaryotema. De finns i kromosomens peri-centromeriska och telomera områden. Konstitutiva heterochromatinregioner visualiseras med användning av C-bandningstekniken. Under mikroskopet verkar det konstitutiva heterochromatinet vara mycket mörkt färgat.

Sammansättningen av det konstitutiva heterochromatinet baseras huvudsakligen på det höga kopiantalet av tandemupprepningar. Dessa tandemupprepningar kan vara satellit-DNA, minisatellit-DNA eller mikrosatellit-DNA. Dessa regioner är mycket repetitiva och polymorfa. Därför används de för närvarande som markörer i DNA-fingeravtryck och faderskapstestning.

Huvudfunktionen hos konstitutiv heterochromatin observeras under celldelningsprocessen, där det förutses att konstitutiv heterochromatin krävs för segregeringen av systerskromatider. Det är också användbart vid centromerets korrekta funktion och bildning.

Fastän både centromeriskt och telomeriskt DNA är sammansatt av konstitutivt heterochromatin, konserveras både centromeriskt och telomeriskt DNA inte genom genomet. Centromeriska sekvenser är inte bevarade i många arter, men telomeriska sekvenser anses vara mer konserverade över arter. Båda regionerna innehåller inga gener men är viktiga eftersom de spelar en framträdande strukturell roll.

Figur 01: Konstitutiv heterokromatin-C-bandning

Replikering av konstitutiv heterochromatin sker under den sena S-fasen. Histonmodifikationer görs för att bilda konstitutiv heterochromatin, där de vanligaste modifieringarna innefattar - histonhypoacetylering, histon H3-Lys9-metylering (H3K9) och cytosinmetylering. Dessa modifieringar är ärftliga faller därför under epigenetikens breda ämne. Genetiska mutationer kan leda till defekter i de konstitutiva heterochromatinområdena som leder till olika genetiska komplikationer (Roberts syndrom)

Vad är Facultative Heterochromatin?

Fakultativa heterochromatinregioner är DNA-regionerna som inte finns i hela kromosomen, och de är således inte konsekventa mellan olika arter. Denna DNA-kod för gener som uttrycks dåligt.

De fakultativa heterochromatinerna är tystade gener som uttrycks under specifika betingelser. Dessa villkor innefattar;

• Temporala (t ex utvecklingsstater eller specifika cellcykelsteg)
• Spatial (t.ex. kärnlokalisering förändras från centrum till periferin eller vice versa på grund av exogena faktorer / signaler)
• Föräldra / ärftlig (t ex monoallel genuttryck)

Generna tystas genom kromatinmoduleringsprocesser. Det klassiska exemplet på fakultativ heterochromatin modifiering är X-kromosominaktivering hos kvinnor, där en uppsättning av X-kromosomen inaktiveras så att den genetiska sammansättningen av X-kromosom hos män och kvinnor är balanserad.

Figur 02: Heterokromatin

Fakultativt heterochromatin har en hög möjlighet att omvandlas till eukromatinområden; sålunda färgas inte fakultativt heterochromatin mörkt i samband med C-bindningsfärgning jämfört med konstitutiv heterochromatin.

Vad är likheterna mellan konstitutiv och facultativ heterokromatin?

• Både konstitutiva och fakultativa heterokromatintyper är sammansatta av DNA-regioner.
• Både konstitutiva och fakultativa heterokromatintyper är starkt kondenserade regioner av DNA.
• Både konstitutiva och fakultativa heterokromatintyper kan särskiljas genom C-bindningsfärgning.
• Både konstitutiva och fakultativa heterokromatintyper regleras av epigenetiska faktorer.

Vad är skillnaden mellan konstitutiv och fakultativ heterokromatin?

Konstitutiv vs Facultativ Heterokromatin
Konstitutiv heterochromatin hänför sig till DNA-regionerna i kromosomen som finns i hela cellcykeln.	Fakultativt heterochromatin är regioner av DNA där generna tystas genom modifikationer. Därför aktiveras de endast under vissa förhållanden och inte hittas i hela cellen.
Typer av sekvenser
Satellit-, minisatellit- och mikrosatellitsekvenser är typer av konstitutiv heterochromatin.	Långa interspersed kärnämnen är en typ av frivillig heterochromatin.
Förmåga att uttrycka
Konstitutiv heterochromatin kan inte uttrycka generna.	Fakultativt heterochromatin kan uttryckas.
C Bandning Staining
Konstitutiva heterochromatinband fläckar i mörk färg.	Fakultativa heterochromatinband fläckar inte / fläckar med en ljus färg.
polymorfism
Närvarande bland konstitutiv heterochromatin.	Avstående i fakultativt heterochromatin.

Sammanfattning - Konstitutiv vs Fakultativ heterokromatin

Heterokromatin och Euchromatin är de två huvudsakliga bandmönstren som observeras under C-bandfärgning. Heterokromatin verkar mörkfärgad eftersom de är mycket kondenserade. Konstitutiva och fakultativa heterochromatinregioner är huvuddelarna av heterochromatin. De konsekventa regionerna som finns i hela cellcykeln, vilka är strukturellt viktiga, kallas konstitutiv heterochromatin. De tystade DNA-regionerna som slutligen omvandlas till eukromatinregioner kallas fakultativt heterochromatin. De uttrycks endast under vissa förutsättningar. Detta är skillnaden mellan konstitutiv och fakultativ heterochromatin.

Referens:

1.Patrick Trojer och Danny Reinberg. "Fakultativt heterokromatin: Finns det en distinkt molekylär signatur?" Molekylcell, Cell Press, 11 okt 2007. Tillgänglig här
2.Saksouk, Nehmé, et al. "Konstitutiv heterochromatinbildning och transkription hos däggdjur." Epigenetics & Chromatin, BioMed Central, 2015. Tillgänglig här

Image Courtesy:

1.'C-banding'By Rcann3 - eget arbete, (CC BY-SA 4,0) via Commons Wikimedia 
2.'Sha-Boyer-Fig1-CCBy3.0' (CC BY 3.0) via Commons Wikimedia