EUCHROMATIN: CẤU TRÚC VÀ CHỨC NĂNG - SINH HỌC - 2026

Chất nhiễm sắc là một phần của nhiễm sắc thể sinh vật nhân chuẩn được cấu tạo bởi chất nhiễm sắc xếp nhẹ và chứa hầu hết các trình tự gen mã hóa của nhiều bộ gen sinh vật.

Vùng này của nhiễm sắc thể sinh vật nhân chuẩn được liên kết với vùng hoạt động phiên mã, đó là lý do tại sao nó có tầm quan trọng lớn đối với tế bào của sinh vật. Nó có thể nhìn thấy rõ ràng trong các tế bào không phân chia, vì nó trở thành dị nhiễm sắc khi cô đặc hoặc nén chặt, một bước trước đó để phân bào và / hoặc phân bào meiotic.

Euchromatin có thể truy cập được vào máy phiên mã (Nguồn: Wenqiang Shi qua Wikimedia Commons)

Vì vậy, euchromatin là một trong hai loại tổ chức cấu trúc của chất nhiễm sắc, loại thứ hai là dị nhiễm sắc, có thể là đơn chất hoặc cấu tạo.

Kết cấu

Cấu trúc của euchromatin có thể được mô tả chính xác giống như cấu trúc của chất nhiễm sắc được tìm thấy trong nhiều sách giáo khoa, vì một trong số ít sự khác biệt giữa chất sau và chất nhiễm sắc khác là mức độ nén chặt hoặc cô đặc của sợi DNA + protein.

Chất nhiễm sắc

DNA của sinh vật nhân thực được tìm thấy trong nhân, liên kết chặt chẽ với một số lượng lớn protein. Trong số các protein này, có một số chất quan trọng đáng kể là histone, chịu trách nhiệm "tổ chức" và cô đặc các sợi DNA của nhiễm sắc thể, cho phép các phân tử lớn này "xâm nhập" vào một không gian nhỏ như vậy và kiểm soát sự biểu hiện của các gen.

Mỗi nhiễm sắc thể sinh vật nhân thực được tạo thành từ một sợi đơn của DNA và một số lượng lớn các protein histone. Các cấu trúc này có tính năng động đáng kể, vì mức độ nén chặt của chúng được thay đổi không chỉ tùy thuộc vào nhu cầu phiên mã của tế bào mà còn phụ thuộc vào thời điểm của chu kỳ tế bào và một số tín hiệu môi trường.

Những thay đổi trong sự nén chất nhiễm sắc, theo cách này hay cách khác, ảnh hưởng đến mức độ biểu hiện di truyền (ở một số vùng nhiều hơn ở những vùng khác), do đó nó tương ứng với mức độ điều chỉnh biểu sinh của thông tin.

Histone cho phép chiều dài của các sợi DNA của mỗi nhiễm sắc thể được rút ngắn gần 50 lần, điều này đặc biệt quan trọng trong quá trình phân chia tế bào, vì sự nén nhiễm sắc đảm bảo sự phân ly chính xác của các nhiễm sắc thể giữa các tế bào con.

Bộ tám histone

Các phân tử DNA của nhiễm sắc thể sinh vật nhân thực được bao bọc xung quanh một cấu trúc "hình trụ" được tạo thành từ tám protein histone: H2A, H2B, H3 và H4. Hạt nhân octameric được cấu tạo bởi hai đime của H2A và H2B và một tetrame của protein H3 và H4.

Histone là protein cơ bản, vì chúng có một số lượng lớn các gốc axit amin tích điện dương, chẳng hạn như lysine và arginine. Các điện tích dương này tương tác tĩnh điện với các điện tích âm của phân tử DNA, tạo điều kiện thuận lợi cho sự kết hợp của nó với nhân protein.

Mỗi octamer histone cuộn khoảng 146 cặp bazơ, tạo thành cái được gọi là nucleosome. Chất nhiễm sắc được tạo thành từ các nucleosom liên tiếp, liên kết với nhau bằng một đoạn DNA ngắn và một protein cầu nối hoặc tiếp giáp histone được gọi là H1. Cấu hình này làm giảm chiều dài của DNA khoảng 7 lần so với chiều dài ban đầu.

Các protein histone cũng có “đuôi” axit amin nhô ra từ các thể nhân và có thể trải qua các sửa đổi cộng hóa trị có thể thay đổi mức độ nén của nhiễm sắc (sự nén chặt cũng bị ảnh hưởng bởi các sửa đổi cộng hóa trị của DNA, chẳng hạn như , methyl hóa cytokine, hỗ trợ sự nén chặt).

Tùy thuộc vào thời gian sống của mỗi tế bào, sợi được tạo thành từ các thể nhân có thể liên kết chặt chẽ hơn nữa, tạo thành cấu trúc dạng sợi được gọi là “sợi 30 nm”, giúp rút ngắn chiều dài của phân tử ADN thêm 7 lần.

Sợi 30 nm này có thể được tổ chức bên trong lõi dưới dạng các vòng xuyên tâm; các vòng này được đặc trưng bởi chứa các gen hoạt động phiên mã và tương ứng với euchromatin.

Euchromatin và heterochromatin

Euchromatin và dị nhiễm sắc là hai loại tổ chức của chất nhiễm sắc. Dị nhiễm sắc là phần nhỏ nhất hoặc "đóng" của nhiễm sắc thể; nó được đặc trưng bởi các dấu hiệu sinh hóa của quá trình hypoacetyl hóa và hypermethyl hóa (ở sinh vật nhân thực cao hơn là sự methyl hóa phần dư 9 của histone H3).

Liên kết với dị nhiễm sắc là các vùng gen im lặng có phiên mã, vùng của các trình tự lặp lại và vùng "tiền tích" của các yếu tố chuyển vị xâm nhập và các tế bào chuyển hóa lại, có thể kể tên một số ít.

Tổ chức của chất nhiễm sắc trong nhân (Nguồn: Sha, K. và Boyer, LA Dấu hiệu nhiễm sắc của tế bào đa năng (ngày 31 tháng 5 năm 2009), StemBook, ed. Cộng đồng nghiên cứu tế bào gốc, StemBook, doi / 10.3824 / stembook. 1.45.1, http://www.stembook.org. Qua Wikimedia Commons)

Heterochromatin tạo ra các vùng tâm động và telomeric của nhiễm sắc thể, có chức năng quan trọng đối với việc bảo vệ các đầu mút của các cấu trúc này và để chúng phân ly chính xác trong các sự kiện phân chia tế bào.

Ngoài ra, tùy thuộc vào nhu cầu phiên mã của tế bào, một phần của chất nhiễm sắc có thể dị nhiễm sắc tại một thời điểm và giải phóng nén này vào một thời điểm khác.

Ngược lại, euchromatin được đặc trưng bởi sự hyperacetyl hóa và hypomethyl hóa, cụ thể hơn là bởi các "thẻ" nhóm acetyl ở gốc lysine 4 của histone H3 và H4.

Nó tương ứng với các vùng "lỏng lẻo hơn" của chất nhiễm sắc và thường đại diện cho các phần hoạt động phiên mã nhất, tức là nơi có số lượng gen mã hóa lớn nhất được nhóm lại.

Chức năng của euchromatin

Euchromatin có rất nhiều trong nhân tế bào khi tế bào không phân chia, tức là khi các nhiễm sắc thể không ngưng tụ và không biểu hiện hình dạng đặc trưng của chúng.

Do phần chất nhiễm sắc này chứa số lượng lớn nhất các gen hoạt động phiên mã, nên chất nhiễm sắc có các chức năng quan trọng trong sự phát triển cũng như trong quá trình trao đổi chất, sinh lý và điều hòa các quá trình sinh học quan trọng vốn có trong tế bào.

Tại sao?

Bởi vì các gen "hoạt động" mã cho tất cả các protein và enzym cần thiết để thực hiện tất cả các quá trình trao đổi chất và sinh lý của tế bào.

Những gen không mã hóa protein, nhưng cũng hoạt động theo quan điểm phiên mã, thường có chức năng điều hòa, nghĩa là chúng mã hóa cho các phân tử RNA nhỏ, cho các yếu tố phiên mã, RNA ribosome, v.v.

Do đó, việc điều hòa các quá trình phiên mã cũng phụ thuộc vào thông tin chứa trong euchromatin, cũng như sự điều hòa các quá trình liên quan đến sự phân chia và tăng trưởng của tế bào.

Người giới thiệu

1. Brooker, R., Widmaier, E., Graham, L., Stiling, P., Hasenkampf, C., Hunter, F.,… & Riggs, D. (2010). Sinh học.
2. Eissenberg, J., Elgin, S. (2005) Heterochromatin và Euchromatin. Encyclopaedia of Life Sciences. John Wiley & Sons, Ltd.
3. Griffiths, AJ, Wessler, SR, Lewontin, RC, Gelbart, WM, Suzuki, DT, & Miller, JH (2005). Giới thiệu về phân tích di truyền. Macmillan.
4. Grunstein, M., Hecht, A., Fisher-Adams, G., Wan, J., Mann, RK, Strahl-Bolsinger, S., … & Gasser, S. (1995). Sự điều hòa của euchromatin và dị nhiễm sắc bởi histon trong nấm men. J Cell Sci, 1995 (Phụ lục 19), 29-36.
5. Tamaru, H. (2010). Xác định lãnh thổ euchromatin / dị nhiễm sắc: jumonji vượt qua ranh giới. Gen & sự phát triển, 24 (14), 1465-1478.