Ključna razlika – konstitutivni vs fakultativni heterohromatin
Hromozomi su kondenzovane strukture sastavljene od nukleinskih kiselina deoksiriboze (DNK). To je dobro organizovana struktura, a osnovna jedinica pakovanja DNK je nukleosom. Pakovanje DNK u hromozom uključuje mnogo koraka. Kada se hromozomi posmatraju pod mikroskopom nakon bojenja, mogu se uočiti različiti regioni kao što su tamno obojene regije i blago obojene regije. Tamno obojene regije poznate su kao heterohromatin, i to su regije koje imaju gusto zbijenu DNK. Lagano obojene regije poznate su kao euhromatin, i to su regije koje imaju slabo upakovanu DNK. Heterohromatin se dalje može klasifikovati kao konstitutivni heterohromatin i fakultativni heterohromatin. Konstitutivni heterohromatin se odnosi na regione DNK u hromozomu koji se nalaze tokom ćelijskog ciklusa. Uglavnom se nalaze u blizini pericentromernih regija i telomernih regija hromozoma. Fakultativni heterohromatin je regija DNK u kojoj su geni utišani modifikacijama. Stoga se aktiviraju samo pod određenim uvjetima i ne nalaze se u cijeloj ćeliji. Ključna razlika između konstitutivnog i fakultativnog heterohromatina je funkcionalnost ova dva tipa. Konstitutivni heterohromatin je prisutan u celom ćelijskom ciklusu i ne kodira proteine, dok se fakultativni heterohromatin odnosi na utišane DNK regione hromozoma koji se aktiviraju pod određenim uslovima.
Šta je konstitutivni heterohromatin?
Konstitutivni heterohromatin se odnosi na tamno obojene kondenzirane regije DNK koje se nalaze u cijelom hromozomu eukariota. Nalaze se u pericentromernim i telomernim regijama hromozoma. Konstitutivni heterohromatinski regioni su vizualizovani pomoću tehnike C banding. Pod mikroskopom se čini da je konstitutivni heterohromatin mnogo tamno obojen.
Sastav konstitutivnog heterohromatina je uglavnom zasnovan na velikom broju kopija tandem ponavljanja. Ova tandemska ponavljanja mogu biti satelitska DNK, minisatelitska DNK ili mikrosatelitska DNK. Ove regije su vrlo repetitivne i polimorfne. Stoga se trenutno koriste kao markeri u DNK otisku prstiju i testiranju očinstva.
Glavna funkcija konstitutivnog heterohromatina se posmatra tokom procesa deobe ćelije, gde se predviđa da je konstitutivni heterohromatin potreban za segregaciju sestrinskih hromatida. Takođe je koristan u pravilnom funkcionisanju i formiranju centromere.
Iako su i centromerna i telomerna DNK sastavljena od konstitutivnog heterohromatina, i centromerna i telomerna DNK nisu očuvane u celom genomu. Centromerne sekvence nisu konzervirane u mnogim vrstama, ali se smatra da su telomerne sekvence očuvanije među vrstama. Obje regije ne sadrže gene, ali su važne jer igraju istaknutu strukturnu ulogu.
Slika 01: Konstitutivni heterohromatin – C traka
Replikacija konstitutivnog heterohromatina se dešava tokom kasne S faze. Modifikacije histona se rade kako bi se formirao konstitutivni heterohromatin, pri čemu najčešće modifikacije uključuju – hipoacetilaciju histona, metilaciju histona H3-Lys9 (H3K9) i metilaciju citozina. Ove modifikacije su nasljedne, stoga spadaju u široku temu epigenetike. Genetske mutacije mogu dovesti do defekta u konstitutivnim heterohromatinskim regijama što dovodi do različitih genetskih komplikacija (Robertov sindrom)
Šta je fakultativni heterohromatin?
Fakultativni heterohromatinski regioni su DNK regioni koji se ne nalaze u celom hromozomu, pa stoga nisu konzistentni između različitih vrsta. Ovaj DNK kod za gene koji su slabo izraženi.
Fakultativni heterohromatini su utišani geni koji se eksprimiraju pod specifičnim uslovima. Ovi uslovi uključuju;
- Temporalni (npr. razvojna stanja ili specifične faze ćelijskog ciklusa)
- Prostorni (npr. nuklearna lokalizacija se mijenja od centra ka periferiji ili obrnuto zbog egzogenih faktora/signala)
- Roditeljsko/nasljedno (npr. monoalelna ekspresija gena)
Geni su utišani procesima modulacije hromatina. Klasičan primjer fakultativne modifikacije heterohromatina je inaktivacija X hromozoma kod žena, gdje je jedan set X hromozoma inaktiviran tako da je genetski sastav X hromozoma kod muškaraca i žena uravnotežen.
Slika 02: Heterohromatin
Fakultativni heterohromatin ima veliku mogućnost da se konvertuje u regione euhromatina; tako, tokom tehnike bojenja C trakama, fakultativni heterohromatin nije obojen tamno u poređenju sa konstitutivnim heterohromatinom.
Koje su sličnosti između konstitutivnog i fakultativnog heterohromatina?
- I konstitutivni i fakultativni tipovi heterohromatina sastoje se od DNK regiona.
- I konstitutivni i fakultativni tipovi heterohromatina su visoko kondenzovani regioni DNK.
- I konstitutivni i fakultativni tipovi heterohromatina mogu se razlikovati po bojenju C traka.
- I konstitutivni i fakultativni tipovi heterohromatina su regulisani epigenetskim faktorima.
Koja je razlika između konstitutivnog i fakultativnog heterohromatina?
Konstitutivni vs Fakultativni heterohromatin |
|
| Konstitutivni heterohromatin se odnosi na regione DNK u hromozomu koji se nalaze tokom ćelijskog ciklusa. | Fakultativni heterohromatin su regioni DNK u kojima su geni utišani modifikacijama. Stoga se aktiviraju samo pod određenim uslovima i ne nalaze se u cijeloj ćeliji. |
| Tipovi sekvenci | |
| Satelitske, minisatelitske i mikrosatelitske sekvence su tipovi konstitutivnog heterohromatina. | Dugo isprepleteni nuklearni elementi su vrsta fakultativnog heterohromatina. |
| Mogućnost ekspresije | |
| Konstitutivni heterohromatin nije u stanju da izrazi gene. | Fakultativni heterohromatin se može izraziti. |
| C Banding Staining | |
| Konstitutivne heterohromatinske trake mrlje u tamnoj boji. | Fakultativne heterohromatinske trake ne mrlje / mrlje svijetlom bojom. |
| Polimorfizmi | |
| Prisutan među konstitutivnim heterohromatinom. | Odsutan u fakultativnom heterohromatinu. |
Sažetak – konstitutivni vs fakultativni heterohromatin
Heterohromatin i euhromatin su dva glavna obrasca traka uočena pod bojenjem C trake. Heterohromatin izgleda tamno obojen jer su jako kondenzovani. Konstitutivni i fakultativni regioni heterohromatina su glavne podjele heterohromatina. Konzistentne regije koje se nalaze u ćelijskom ciklusu, a koje su strukturno važne, nazivaju se konstitutivnim heterohromatinom. Utišani DNK regioni koji se na kraju konvertuju u regione euhromatina nazivaju se fakultativnim heterohromatinom. One se izražavaju samo pod određenim uslovima. Ovo je razlika između konstitutivnog i fakultativnog heterohromatina.
