Heterokromatiini - kromatiinin alueet, jotka ovat tiivistyneessä (tiiviissä) tilassa solusyklin aikana. Heterokromaattisen DNA :n ominaisuus on erittäin alhainen transkriptiokyky .
Vuonna 1907 saksalainen sytologi S. Gutherz ( S. Gutherz ) havaitsi, että jotkin kromosomien fragmentit tai kokonaiset kromosomit solunjakautumisen aikana värjäytyvät voimakkaasti ja näyttävät tiivistyneemmiltä kuin heikosti värjäytyneet alueet. Tätä ilmiötä kutsuttiin heteropyknoosiksi, mutta termi ei juurtunut myöhemmin [1] . Interfaasissa olevien solujen ytimistä löydettiin alueita , jotka olivat voimakkaasti värjättyjä väriaineilla, jotka sitoutuvat kromatiiniin. Tällaisia alueita kutsuttiin kromokeskuksiksi. S. Guthertz osoitti, että kromosomien heteropyknoottiset segmentit tulevat havaittaviksi profaasin alussa, eli kromosomitiivistymisen alussa, eroten "normaaleista" osista voimakkaammalla värillä; värin intensiteetin erot pienenevät tiivistyessä ja muuttuvat lähes erottamattomiksi metafaasin lopussa.
Toinen saksalainen sytologi Emil Heitz analysoinut kromosomien kromosomien lukumäärän ja kromosomien heteropyknoottisten alueiden lukumäärän suhteen mitoosin aikana sammalsoluissa , päätyi siihen johtopäätökseen, että interfaasissa löydetyt kromokeskukset liittyvät voimakkaasti tiivistyneisiin ja voimakkaasti värjäytyneisiin heteropyknoottisiin alueisiin. mitoottisen syklin aikana havaitut kromosomit, eli kromokeskukset ja heteropyknoottiset alueet ovat samoja kromosomien alueita, jotka eivät käy läpi dekondensaatiota telofaasissa.
Vuonna 1928 Heitz ehdotti termiä " eukromatiini " kromosomien alueille, jotka läpikäyvät tiivistymis-dekompaktoitumisprosessin mitoosin aikana, ja "heterokromatiini" alueille, jotka pysyvät pysyvästi tiivistyneinä. Heitz uskoi, että kromosomien heterokromatiinialueet ovat geneettisesti inerttejä [1] .
Pääasiallinen toiminnallinen ero fakultatiivisen heterokromatiinin ja konstitutiivisen heterokromatiinin välillä on mahdollisuus siirtyä eukromaattiseen tilaan, jossa DNA muuttuu transkriptionaalisesti aktiiviseksi ja vastaavasti kromosomin tälle alueelle lokalisoituneiden geenien ilmentyminen tapahtuu.
Fakultatiivinen heterokromatiini sisältää koodaavan ja siksi suhteellisen konservoituneen DNA:n; Konstitutiivisen heterokromatiinin DNA on pääasiassa ei-koodaava ja siksi erittäin polymorfinen ja vaihteleva.
Ontogenian alkuvaiheessa heterokromatiinin pitoisuus metafaasikromosomeissa on monissa tapauksissa huomattavasti pienempi kuin myöhemmissä vaiheissa ja aikuisen organismin soluissa - monien selkärankaisten blastomeerien metafaasikromosomit ovat voimakkaasti hajonneet, eikä heterokromatiinimuodostelmia löydy faasien välisissä ytimissä.
Fakultatiiviset ja konstitutiiviset heterokromatiinit havaitaan myös värjäytymiseron perusteella: jos fakultatiiviselle heterokromatiinille tehdään Romanovsky-Giemsa G-värjäys standardiolosuhteissa, niin värjäys samalla väriaineella DNA- denaturoinnin -renaturoinnin jälkeen värjää selektiivisesti konstitutiivisen heterokromatiinin. Tätä selektiivistä menetelmää kutsutaan värjäykseksi konstitutiiviselle (C) heterokromatiinille tai C-värjäykseksi .
Yleensä fakultatiiviset heterokromaattiset alueet ovat läsnä vain yhdessä homologisista kromosomeista. Tyypillinen esimerkki fakultatiivisesta heterokromatiinista on inaktiivinen sukupuolikromosomi homogameettisessa karyotyypissä , kuten inaktiivinen X -kromosomi naarasnisäkkäissä , joka deaktivoituu kondensoituneeseen heterokromaattiseen tilaan; tällainen heterokromaattinen X -kromosomi havaitaan interfaasissa Barr-kappaleena . Samaan aikaan gametogeneesin aikana ja alkion varhaisissa vaiheissa molemmat X -kromosomit ovat eukromaattisia ja transkriptionaalisesti aktiivisia.
Toinen esimerkki fakultatiivisen heterokromatiinin muodostumisesta on heterogameettisen gametosyytin meioottisen jakautumisen pakyteenivaihe, johon nisäkkäillä spermatogeneesin aikana liittyy XY -kromosomien heterokromatiinikompleksin - sukupuolielinten rakkulan - muodostuminen. Tällaisen heterokromaattisen kompleksin muodostuminen on tilapäistä ja palautuvaa, välttämätön sukupuolikromosomien deaktivoitumiselle tässä meioosin vaiheessa : siinä tapauksessa, että X- ja Y - kromosomit pysyvät aktiivisina tässä vaiheessa, esiintyy epätasapainoa. autosomeja ja sukupuolikromosomeja, mikä johtaa kuoleviin soluihin.
Fakultatiivinen heterokromatiini aiheuttaa myös kudosspesifisten geenien "hiljaisuuden" , jotka siirtyvät eukromaattiseen tilaan ja ilmentyvät vain tiettyjen kudosten erilaistuneissa soluissa: ~ 10 % geeneistä on aktiivisia tällaisissa soluissa - loput geenit inaktivoituvat ja ovat osa fakultatiivinen heterokromatiini.
Konstitutiivinen (rakenteellinen) heterokromatiini sisältyy molempiin homologisiin kromosomeihin ja se sijaitsee pääasiassa altistuvilla alueilla - sentromeeri , telomeerit , nukleolaarinen järjestäjä . Konstitutiivisen heterokromatiinin DNA on pääasiassa satelliitti-DNA :ta , joka koostuu tandemtoistoista (esim. HS1 (Human Satellite 1), HS2, HS3, alfasatelliitti ja muut ihmissatelliitit). Interfaasisessa ytimessä konstitutiivinen heterokromatiini muodostaa kromokeskuksia ydinkalvon sisäpuolelle sekä nukleolaaristen järjestäjien alueille. Kysymys rakenteellisen heterokromatiinin toiminnallisesta roolista eukaryoottisolussa on edelleen avoin.
Kromatiini on nukleoproteiini - DNA:n kompleksi histonien kanssa . Kromatiinin kondensoitumiseen heterokromatiiniksi liittyy sekä histonimodifikaatiota että nukleoproteiinikompleksin koostumuksen komplikaatioita heterokromatiiniproteiinien HP1 (Heterochromatin Protein 1) osallistumisen vuoksi.
Heterokromatiinikompleksin histoneille on ominaista lysiinitähteiden alhainen asetylaatioaste , mikä lisää niiden emäksisiä ominaisuuksia ja vastaavasti niiden sitoutumista DNA:n happamiin fosfaattiryhmiin , mikä edistää kompleksin tiivistymistä. Toinen heterokromatiinin muodostumiseen johtava ominaisuus on histoni H3-lysiini 27 :n metylaatio Polycomb-kompleksilla 2 (PRC2) ja histoni H3-lysiini 9:n metylaatio histonimetyylitransferaasi Suv39h:lla. Histoni H3:n 9. lysiinitähteen metylaatio johtaa korkean affiniteetin sitoutumiskohdan muodostumiseen histoni H3:lle ja heterokromatiiniproteiinille HP1. Drosophilassa metyylitransferaasi Suv39h liittyy toiminnallisesti histonideasetylaasiin siten, että histoni H3:n 9. lysiinitähteen asetyloitu ja metyloitu tila ovat toisensa poissulkevia, eli histoni H3:n deasetylaatio- ja metylaatiomekanismi on yksittäinen, mikä johtaa lisääntynyt sitoutuminen sekä DNA:n että heterokromatiiniproteiinin histoniin.
| Kromosomit | |||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Main | |||||||||||
| Luokitus | |||||||||||
| Rakenne |
| ||||||||||
| Rakenneuudistus ja rikkomukset | |||||||||||
| Kromosomaalisen sukupuolen määritys | |||||||||||
| menetelmät | |||||||||||