Ključna razlika – konstitutivni naspram fakultativnog heterokromatina
Kromosomi su kondenzirane strukture sastavljene od nukleinskih kiselina deoksiriboze (DNK). To je dobro organizirana struktura, a osnovna jedinica pakiranja DNK je nukleosom. Pakiranje DNK u kromosom uključuje mnoge korake. Kada se kromosomi promatraju pod mikroskopom nakon bojenja, mogu se uočiti različita područja kao što su tamno obojena područja i blago obojena područja. Tamno obojene regije poznate su kao heterokromatin i to su regije koje imaju gusto zbijenu DNK. Lagano obojene regije poznate su kao eukromatin, a to su regije koje imaju labavo upakiranu DNK. Heterokromatin se dalje može klasificirati kao konstitutivni heterokromatin i fakultativni heterokromatin. Konstitutivni heterokromatin odnosi se na regije DNA u kromosomu koje se nalaze tijekom staničnog ciklusa. Uglavnom se nalaze u blizini pericentromernih regija i telomernih regija kromosoma. Fakultativni heterokromatin su regije DNK u kojima su geni utišani modifikacijama. Stoga se aktiviraju samo pod određenim uvjetima i ne nalaze se u cijeloj stanici. Ključna razlika između konstitutivnog i fakultativnog heterokromatina je funkcionalnost dviju vrsta. Konstitutivni heterokromatin prisutan je tijekom cijelog staničnog ciklusa i ne kodira proteine, dok se fakultativni heterokromatin odnosi na utišane DNA regije kromosoma koje se aktiviraju pod određenim uvjetima.
Što je konstitutivni heterokromatin?
Konstitutivni heterokromatin odnosi se na tamno obojene kondenzirane regije DNA koje se nalaze u cijelom kromosomu eukariota. Nalaze se u pericentromernim i telomernim regijama kromosoma. Konstitutivna heterokromatinska područja vizualiziraju se tehnikom C povezivanja. Pod mikroskopom, čini se da je konstitutivni heterokromatin dosta tamno obojen.
Sastav konstitutivnog heterokromatina uglavnom se temelji na velikom broju kopija tandemskih ponavljanja. Ta tandemska ponavljanja mogu biti satelitska DNK, minisatelitna DNK ili mikrosatelitna DNK. Ove regije su vrlo repetitivne i polimorfne. Stoga se trenutno koriste kao markeri u DNK otiscima prstiju i testiranju očinstva.
Glavna funkcija konstitutivnog heterokromatina promatra se tijekom procesa stanične diobe, gdje se predviđa da je konstitutivni heterokromatin potreban za segregaciju sestrinskih kromatida. Također je koristan u pravilnom funkcioniranju i formiranju centromera.
Iako su i centromerna i telomerna DNK sastavljene od konstitutivnog heterokromatina, ni centromerna ni telomerna DNK nisu sačuvane u cijelom genomu. Centromerne sekvence nisu očuvane kod mnogih vrsta, ali se smatra da su telomerne sekvence više očuvane među vrstama. Obje regije ne sadrže gene, ali su važne jer igraju istaknutu strukturnu ulogu.
Slika 01: Konstitutivni heterokromatin – C trake
Replikacija konstitutivnog heterokromatina odvija se tijekom kasne S faze. Modifikacije histona rade se kako bi se formirao konstitutivni heterokromatin, gdje najčešće modifikacije uključuju – hipoacetilaciju histona, metilaciju histona H3-Lys9 (H3K9) i metilaciju citozina. Te su modifikacije nasljedne, stoga spadaju u široku temu epigenetike. Genetske mutacije mogu dovesti do defekata u konstitutivnim heterokromatinskim regijama što dovodi do različitih genetskih komplikacija (Robertov sindrom)
Što je fakultativni heterokromatin?
Fakultativne heterokromatinske regije su regije DNK koje se ne nalaze u cijelom kromosomu, pa stoga nisu konzistentne među različitim vrstama. Ovaj DNK kod za gene koji se slabo izražavaju.
Fakultativni heterokromatini su utišani geni koji se eksprimiraju pod određenim uvjetima. Ovi uvjeti uključuju;
- Vremenski (npr. razvojna stanja ili specifične faze staničnog ciklusa)
- Prostorno (npr. nuklearna lokalizacija se mijenja od središta prema periferiji ili obrnuto zbog egzogenih čimbenika/signala)
- Roditeljsko/nasljedno (npr. monoalelna ekspresija gena)
Geni su utišani procesima modulacije kromatina. Klasičan primjer fakultativne modifikacije heterokromatina je inaktivacija X kromosoma u žena, gdje je jedan set X kromosoma inaktiviran tako da je genetski sastav X kromosoma u muškaraca i žena uravnotežen.
Slika 02: Heterokromatin
Fakultativni heterokromatin ima veliku mogućnost da se pretvori u regije eukromatina; prema tome, tijekom tehnike bojanja C trakama, fakultativni heterokromatin nije obojen tamno u usporedbi s konstitutivnim heterokromatinom.
Koje su sličnosti između konstitutivnog i fakultativnog heterokromatina?
- I konstitutivni i fakultativni tipovi heterokromatina sastoje se od regija DNA.
- I konstitutivni i fakultativni tipovi heterokromatina su visoko kondenzirane regije DNA.
- I konstitutivni i fakultativni tipovi heterokromatina mogu se razlikovati bojanjem C traka.
- I konstitutivni i fakultativni tipovi heterokromatina regulirani su epigenetskim čimbenicima.
Koja je razlika između konstitutivnog i fakultativnog heterokromatina?
Konstitutivni nasuprot fakultativnom heterokromatinu |
|
| Konstitutivni heterokromatin odnosi se na regije DNA u kromosomu koje se nalaze tijekom staničnog ciklusa. | Fakultativni heterokromatin su regije DNK u kojima su geni utišani modifikacijama. Stoga se aktiviraju samo pod određenim uvjetima i ne nalaze se u cijeloj ćeliji. |
| Vrste sekvenci | |
| Satelitske, minisatelitske i mikrosatelitske sekvence vrste su konstitutivnog heterokromatina. | Dugi isprepleteni nuklearni elementi su vrsta fakultativnog heterokromatina. |
| Mogućnost izražavanja | |
| Konstitutivni heterokromatin ne može eksprimirati gene. | Fakultativni heterokromatin se može izraziti. |
| Bojenje C trake | |
| Konstitutivne heterokromatinske trake boje se tamnom bojom. | Fakultativne heterokromatinske trake ne boje se / boje se svijetlom bojom. |
| Polimorfizmi | |
| Prisutan među konstitutivnim heterokromatinom. | Nema ga u fakultativnom heterokromatinu. |
Sažetak – konstitutivni naspram fakultativnog heterokromatina
Heterokromatin i eukromatin dva su glavna uzorka traka uočenih kod bojanja C trakom. Čini se da je heterokromatin tamno obojen jer su jako kondenzirani. Konstitutivna i fakultativna heterokromatinska područja glavne su podjele heterokromatina. Konzistentne regije koje se nalaze kroz stanični ciklus, a koje su strukturno važne, nazivaju se konstitutivni heterokromatin. Utišane regije DNK koje se na kraju pretvaraju u regije eukromatina nazivaju se fakultativnim heterokromatinom. Izražavaju se samo pod određenim uvjetima. Ovo je razlika između konstitutivnog i fakultativnog heterokromatina.
