Konstitutivní heterochromatin - Constitutive heterochromatin

C-banda lidského ženského karyotypu ukazující konstitutivní heterochromatin[1]

Konstitutivní heterochromatin domény jsou oblasti DNA nacházející se v chromozomech eukaryot.[2] Většina konstitutivního heterochromatinu se nachází v pericentromerických oblastech chromozomů, ale také v telomerách a v celém chromozomu.[2] U lidí je významně více konstitutivní heterochromatin nalezený na chromozomech 1, 9, 16, 19 a Y.[3] Konstitutivní heterochromatin se skládá hlavně z vysokého počtu kopií tandemové opakování známé jako satelitní opakování, minisatelit a mikrosatelit opakování a transposon opakuje. U lidí tyto oblasti tvoří asi 200 MB nebo 6,5% z celkového počtu lidský genom, ale jejich opakované složení ztěžuje jejich sekvenování, takže byly sekvenovány pouze malé oblasti.

Vizualizace konstitutivního heterochromatinu je možná pomocí Technika páskování C. Oblasti, které tmavší, jsou oblasti konstitutivního heterochromatinu.[4] Konstitutivní heterochromatin se zbarví tmavěji kvůli vysoce kondenzované povaze DNA.

Konstitutivní heterochromatin nelze zaměňovat fakultativní heterochromatin, který je méně kondenzovaný, méně stabilní a mnohem méně polymorfní, a který nezbarví při použití techniky C-bandáže.

Možné modely pro expresi genů nalezených v konstitutivním heterochromatinu.[5]

Funkce

Heterochromatin vs. euchromatin

Konstitutivní heterochromatin se vyskytuje častěji na periferii jádra připojeného k jaderné membráně. To koncentruje euchromatický DNA ve středu jádra, kde může být aktivně transkribována. Během mitózy se věří, že je nezbytný konstitutivní heterochromatin pro správnou segregaci sesterských chromatidů a funkci centromér.[6] Opakované sekvence nalezené v pericentromerech nejsou konzervovány u mnoha druhů a více závisí na epigenetický modifikace regulace, zatímco telomery vykazují konzervovanější sekvence.[2]

Konstitutivní heterochromatin byl považován za relativně prostý genů, ale vědci našli více než 450 genů v heterochromatické DNA Drosophila melanogaster.[5] Tyto oblasti jsou vysoce kondenzované a epigeneticky modifikované, aby se zabránilo transkripci. Aby mohly být geny transkribovány, musí mít mechanismus k překonání umlčení, ke kterému dochází ve zbytku heterochromatinu. Existuje mnoho navrhovaných modelů pro způsob exprese genů v těchto oblastech, včetně modelů izolace, popření, integrace, vykořisťování a omezování TE.[je zapotřebí objasnění ]

Když jsou geny umístěny v blízkosti oblasti konstitutivního heterochromatinu, jejich transkripce je obvykle umlčena. Toto je známé jako zpestření pozičního efektu a může vést k a fenotyp mozaiky.

Replikace a epigenetika

Obecný model pro duplikaci heterochromatinu během dělení buněk

Konstitutivní heterochromatin je replikován pozdě S fáze buněčného cyklu a nepodílí se na meiotické rekombinaci.

Histonové modifikace jsou jedním z hlavních způsobů, jak buňka kondenzuje konstitutivní heterochromatin.[7] Tři nejběžnější modifikace v konstitutivním heterochromatinu jsou hypoacetylace histonů, methylace histonu H3-Lys9 (H3K9) a methylace cytosinu. Tyto modifikace se také vyskytují v jiných typech DNA, ale mnohem méně často. Methylace cytosinu je nejběžnějším typem, i když se nenachází u všech eukaryot. U lidí dochází ke zvýšené methylaci v centromerech a telomerách, které jsou složeny z konstitutivního heterochromatinu. Tyto modifikace mohou přetrvávat prostřednictvím mitózy i meiózy a jsou dědičný.

SUV39H1 je histon methyltransferáza že methyláty H3K9, poskytující vazebné místo pro heterochromatinový protein 1 (HP1). HP1 se podílí na procesu kondenzace chromatinu, díky kterému je DNA nepřístupná pro transkripci.[8][9]

Nemoci

Genetické poruchy, které jsou výsledkem mutací zahrnujících konstitutivní heterochromatin, mají tendenci ovlivňovat buněčnou diferenciaci a jsou zděděny autosomálně recesivně.[6] Mezi poruchy patří Robertsův syndrom a ICF syndrom.

Některé druhy rakoviny jsou spojeny s anomáliemi v konstitutivním heterochromatinu a bílkovinách podílejících se na jeho tvorbě a udržování. Rakovina prsu souvisí s poklesem HP1 alfa protein, zatímco non-Hodgkinův lymfom je spojena s hypomethylací genomu a zejména satelitních oblastí.[Citace je zapotřebí ]

Reference

  1. ^ "C-páska". web.udl.es. Citováno 2015-12-02.
  2. ^ A b C Saksouk, Nehmé; Simboeck, Elisabeth; Déjardin, Jérôme (2015-01-15). „Konstitutivní tvorba a transkripce heterochromatinu u savců“. Epigenetika a chromatin. 8: 3. doi:10.1186/1756-8935-8-3. ISSN  1756-8935. PMC  4363358. PMID  25788984.
  3. ^ T. Strachan a A. Read (2004). Lidská molekulární genetika 3. Garland Publishing. str.256–295. ISBN  978-0-81534182-6.
  4. ^ Angell, Roslyn R .; Jacobs, Patricia A. (01.12.1975). "Laterální asymetrie v lidském konstitutivním heterochromatinu". Chromozom. 51 (4): 301–310. doi:10.1007 / BF00326317. ISSN  0009-5915.
  5. ^ A b Yasuhara, Jiro C .; Wakimoto, Barbara T. (06.06.2006). „Oxymoron už ne: rozšiřující se svět heterochromatických genů“. Trendy v genetice. 22 (6): 330–338. doi:10.1016 / j.tig.2006.04.008. PMID  16690158.
  6. ^ A b Marie-Geneviève Mattei a Judith Luciani. „Heterochromatin, od chromozomu po protein“. Atlas genetiky a cytogenetiky v onkologii a hematologii. Archivovány od originál dne 27. října 2015. Citováno 9. listopadu 2015.
  7. ^ Richards, Eric J .; Elgin, Sarah C. R. (2002). "Epigenetické kódy pro tvorbu a umlčování heterochromatinu". Buňka. 108 (4): 489–500. doi:10.1016 / S0092-8674 (02) 00644-X. ISSN  0092-8674. PMID  11909520.
  8. ^ Bártová, Eva; Krejčí, Jana; Harničarová, Andrea; Galiová, Gabriela; Kozubek, Stanislav (2008-08-01). „Modifikace histonu a jaderná architektura: recenze“. Journal of Histochemistry & Cytochemistry. 56 (8): 711–721. doi:10.1369 / jhc.2008.951251. ISSN  0022-1554. PMC  2443610. PMID  18474937.
  9. ^ Lomberk, Gwen; Wallrath, Lori; Urrutia, Raul (01.01.2006). „Rodina heterochromatinových proteinů 1“. Genome Biology. 7 (7): 228. doi:10.1186 / gb-2006-7-7-228. ISSN  1465-6906. PMC  1779566. PMID  17224041.