Kiemelt különbség – konstitutív és fakultatív heterokromatin
A kromoszómák dezoxiribóz nukleinsavakból (DNS) álló kondenzált szerkezetek. Ez egy jól szervezett szerkezet, a DNS-csomagolás alapegysége a nukleoszóma. A DNS becsomagolása a kromoszómába sok lépésből áll. Ha a kromoszómákat mikroszkóp alatt figyeljük meg a festést követően, különböző régiók figyelhetők meg, például sötétre festett és enyhén festett régiók. A sötétre festett régiókat Heterokromatin néven ismerik, és ezek azok a régiók, amelyekben sűrűn csomagolt DNS található. Az enyhén festett régiók Euchromatin néven ismertek, és ezek azok a régiók, amelyekben lazán csomagolt DNS található. A heterokromatin tovább osztályozható: konstitutív heterokromatin és fakultatív heterokromatin. A konstitutív heterokromatin a DNS azon régióira utal, amelyek a kromoszómában megtalálhatók a sejtciklus során. Főleg a kromoszóma pericentromer régióinak és telomer régióinak közelében találhatók. A fakultatív heterokromatin a DNS azon régiói, amelyekben a gének módosításokkal elnémulnak. Ezért csak bizonyos körülmények között aktiválódnak, és nem találhatók meg az egész sejtben. A legfontosabb különbség a konstitutív és a fakultatív heterokromatin között a két típus funkcionalitása. A konstitutív heterokromatin az egész sejtciklusban jelen van, és nem kódol fehérjéket, míg a fakultatív heterokromatin a kromoszóma elnémított DNS-régióit jelenti, amelyek meghatározott körülmények között aktiválódnak.
Mi az a konstitutív heterokromatin?
A konstitutív heterokromatin a DNS sötétre festett kondenzált régióira utal, amelyek az eukarióták kromoszómájában megtalálhatók. A kromoszóma peri-centromer és telomer régióiban találhatók. A konstitutív heterokromatin régiókat a C sávozási technika segítségével vizualizáljuk. Mikroszkóp alatt a konstitutív heterokromatin sokkal sötétebbnek tűnik.
A konstitutív heterokromatin összetétele főként a tandem ismétlődések magas kópiaszámán alapul. Ezek a tandem ismétlődések lehetnek műhold DNS, miniszatellit DNS vagy mikroszatellit DNS. Ezek a régiók erősen ismétlődőek és polimorfak. Ezért jelenleg markerként használják a DNS-ujjlenyomat-vételben és az apasági vizsgálatban.
A konstitutív heterokromatin fő funkciója a sejtosztódási folyamat során figyelhető meg, ahol az előrejelzések szerint konstitutív heterokromatinra van szükség a testvérkromatidák szegregációjához. Hasznos a centroméra megfelelő működésében és kialakulásában is.
Bár mind a centromer, mind a telomer DNS konstitutív heterokromatinból áll, mind a centromer, mind a telomer DNS nem konzervált a genomban. A centromer szekvenciák sok fajban nem konzerváltak, de úgy gondolják, hogy a telomer szekvenciák konzerváltabbak a fajok között. Mindkét régió nem tartalmaz géneket, de fontosak, mivel kiemelkedő szerkezeti szerepet játszanak.
01. ábra: Konstitív heterokromatin – C sáv
A konstitutív heterokromatin replikációja a késői S fázisban megy végbe. Hiszton módosításokat végeznek a konstitutív heterokromatin kialakítása érdekében, ahol a leggyakoribb módosítások a hiszton hipoacetiláció, a hiszton H3-Lys9 metiláció (H3K9) és a citozin metiláció. Ezek a módosítások örökölhetőek, ezért az epigenetika tág témakörébe tartoznak. A genetikai mutációk a konstitutív heterokromatin régiók hibáihoz vezethetnek, amelyek különböző genetikai szövődményekhez vezethetnek (Robert-szindróma)
Mi az a fakultatív heterokromatin?
A fakultatív heterokromatin régiók azok a DNS-régiók, amelyek nem találhatók meg az egész kromoszómában, és így nem következetesek a különböző fajok között. Ez a DNS olyan géneket kódol, amelyek gyengén expresszálódnak.
A fakultatív heterokromatinok elnémított gének, amelyek meghatározott körülmények között expresszálódnak. Ezek a feltételek a következők:
- Időbeli (pl. fejlődési állapotok vagy meghatározott sejtciklus-stádiumok)
- Térbeli (pl. a nukleáris lokalizáció a középpontról a perifériára változik, vagy fordítva az exogén tényezők/jelek miatt)
- Szülői/örökölhető (pl. monoallélikus génexpresszió)
A géneket a kromatin modulációs folyamatok elnémítják. A fakultatív heterokromatin módosítás klasszikus példája az X kromoszóma inaktiválása nőknél, ahol az X kromoszóma egy csoportja inaktiválódik, így a férfiak és nők X kromoszóma genetikai összetétele kiegyensúlyozott.
02. ábra: Heterokromatin
A fakultatív heterokromatin nagy valószínűséggel euchromatin régiókká alakul; így a C sávos festési technika során a fakultatív heterokromatin nem festődik sötétre a konstitutív heterokromatinhoz képest.
Mi a hasonlóság a konstitutív és a fakultatív heterokromatin között?
- A konstitutív és a fakultatív heterokromatin típusok is DNS-régiókból állnak.
- Mind a konstitutív, mind a fakultatív heterokromatin típusok a DNS erősen kondenzált régiói.
- A konstitutív és a fakultatív heterokromatin típusok egyaránt megkülönböztethetők C-sávos festéssel.
- Mind a konstitutív, mind a fakultatív heterokromatin típust epigenetikai tényezők szabályozzák.
Mi a különbség a konstitutív és a fakultatív heterokromatin között?
Konstitív vs fakultatív heterokromatin |
|
| A konstitutív heterokromatin a kromoszómában lévő DNS azon régióira utal, amelyek a sejtciklus során megtalálhatók. | A fakultatív heterokromatin a DNS azon régiói, amelyekben a gének módosításokkal elnémulnak. Ezért csak bizonyos feltételek mellett aktiválódnak, és nem találhatók meg a cellában. |
| Szekvenciák típusai | |
| A műhold, a miniszatellit és a mikroszatellit szekvenciák a konstitutív heterokromatin típusai. | A hosszan elszórt nukleáris elemek a fakultatív heterokromatin egy fajtája. |
| Kifejezési képesség | |
| A konstitutív heterokromatin nem képes kifejezni a géneket. | Fakultatív heterokromatin kifejezhető. |
| C sávfestés | |
| A konstitutív heterokromatin sávok sötét színűre festődnek. | A fakultatív heterokromatin szalagok nem festenek/festenek világos színűre. |
| Polimorfizmusok | |
| Jelen van a konstitutív heterokromatinok között. | Hiányzik a fakultatív heterokromatinból. |
Összefoglaló – konstitutív vs fakultatív heterokromatin
A heterokromatin és az euchromatin a két fő csíkozási mintázat, amelyet a C-sávos festés során figyeltek meg. A heterokromatin sötéten festettnek tűnik, mivel erősen kondenzált. A konstitutív és fakultatív heterokromatin régiók a heterokromatin fő felosztása. A sejtciklusban megtalálható konzisztens régiókat, amelyek szerkezetileg fontosak, konstitutív heterokromatinnak nevezik. Azokat a csendesített DNS-régiókat, amelyek végül euchromatin régiókká alakulnak, fakultatív heterokromatinnak nevezik. Csak bizonyos feltételek mellett fejeződnek ki. Ez a különbség a konstitutív és a fakultatív heterokromatin között.
