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

Các chất dị nhiễm sắc là một phần của nhiễm sắc thể (protein DNA và histone) dày đặc nhiễm sắc thể nhân điển hình. Nó thường được kết hợp với các vùng "im lặng" của bộ gen, tức là với những vùng không hoạt động phiên mã.

Heitz, vào năm 1928, là người đầu tiên phân biệt hai loại nhiễm sắc thể khác nhau trên nhiễm sắc thể sinh vật nhân chuẩn trong thời gian giữa các pha, mô tả euchromatin và dị nhiễm sắc trên cơ sở nén khác biệt của chúng.

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)

Nếu các nhiễm sắc thể của sinh vật nhân chuẩn được nhuộm bằng các kỹ thuật khác nhau, đặc trưng cho DNA, các quan sát bằng kính hiển vi cho thấy rằng có những vùng của những cấu trúc này bị nhuộm đậm hơn những vùng khác. Các vùng này tương ứng với vùng siêu phức hợp của hetrochromatin.

Hiện tượng dị hóa DNA, nghĩa là, sự đóng gói của nó, có thể xảy ra trong một tế bào để phản ứng với các yếu tố khác nhau và có thể là biến đổi hoặc cấu thành.

Dị nhiễm sắc cấu tạo là một đặc điểm vĩnh viễn thường được di truyền, trong khi dị nhiễm sắc cơ bản có thể có hoặc không trên nhiễm sắc thể tại bất kỳ thời điểm nào. Ví dụ tốt nhất về cấu tạo dị nhiễm sắc thể là của một trong hai nhiễm sắc thể X ở nữ.

Ở sinh vật nhân chuẩn, chất dị nhiễm sắc "lưu trữ" và "tập hợp" các bộ gen lớn đặc trưng cho chúng, đặc biệt là những vùng bao gồm các trình tự lặp lại, các phần còn lại của các chuyển vị retro xâm nhập, các yếu tố chuyển vị, trong số những vùng khác.

Kết cấu

Dị chất nhiễm sắc không có cấu trúc rất khác so với chất nhiễm sắc có mật độ ít hơn, chất nhiễm sắc euchromatin.

Hiểu được điều này, điều quan trọng cần nhớ là nhiễm sắc thể sinh vật nhân thực được tạo thành từ một phân tử DNA liên kết với các protein gọi là histone. Tám histon tạo thành một nhân bát phân được gọi là "nucleosome", xung quanh DNA sẽ bao bọc xung quanh.

Sự liên kết của DNA với các protein histone xảy ra nhờ tương tác tĩnh điện giữa các điện tích dương của các gốc cơ bản của các protein này và các điện tích âm của các nhóm phosphate trong cấu trúc của sợi DNA.

Tác phẩm phái sinh của nucleosome (Nguồn: Nucleosome_ structure.png: Richard Wheeler (Zephyris) (Nucleosome-2.png): Rekymanto qua Wikimedia Commons)

- Bộ tám của lịch sử

Mỗi octamer của histon được bao gồm một tứ phân của histon H3 và H4, và hai dimer của histon H2A và H2B; Khoảng 146 cặp bazơ của DNA được chứa xung quanh mỗi nhân của histon.

Các nucleosom "đến gần" nhau hơn nhờ sự tham gia của một histone khác được gọi là histone liên hiệp hoặc cầu nối (linker, trong tiếng Anh), là histone H1.

Sau đó, chất nhiễm sắc được cấu tạo bởi các nucleosom kế tiếp nhau nhỏ gọn lại để tạo thành cấu trúc dạng sợi có độ dày lớn hơn nhưng chiều dài nhỏ hơn.

Mỗi protein histone được đặc trưng bởi sự hiện diện của một "đuôi" axit amin có thể trải qua các biến đổi enzym cộng hóa trị. Những thay đổi này đã được phát hiện là ảnh hưởng đến mức độ biểu hiện hoặc im lặng của các gen liên quan đến các thể nhân, cũng như mức độ nén của nhiễm sắc thể.

Đặc biệt, chất dị nhiễm sắc được đặc trưng bởi sự giảm quá trình oxy hóa histon ở tất cả các sinh vật nhân thực, và bằng cách methyl hóa histone H3 ở phần dư lysine 9, chỉ dành cho sinh vật nhân chuẩn "cao hơn".

Các enzym chịu trách nhiệm thực hiện những thay đổi này được biết đến lần lượt là histone deacetylases và histone methyltransferase.

Ngoài những thay đổi trong histone, DNA cũng có thể bị methyl hóa, điều này ảnh hưởng đến mức độ nén của chất nhiễm sắc và tương ứng với cơ chế thứ hai trong hai cơ chế biểu sinh về tổ chức của bộ gen sinh vật nhân chuẩn.

Dị nhiễm sắc được tìm thấy ở đâu?

Heterochromatin, như đã thảo luận ở phần đầu, có thể là cấu tạo hoặc biến tướng.

Dị nhiễm sắc cấu tạo đặc biệt có nhiều ở các vùng gen có mật độ trình tự lặp lại cao (chẳng hạn như các phần tử vệ tinh), nơi có nhiều phần tử chuyển vị im lặng, trong vùng tâm động và trong các telomere.

Nó được cho là cấu tạo bởi vì những vùng này của bộ gen vẫn cô đặc hoặc nhỏ gọn trong quá trình phân chia tế bào. Mặt khác, trong một tế bào không phân chia, hầu hết DNA là euchromatic và chỉ có một số vùng được xác định rõ ràng của dị nhiễm sắc cấu tạo.

Dị nhiễm sắc cơ bản được tìm thấy tại các locus được điều chỉnh trong các giai đoạn phát triển khác nhau; vì vậy nó thực sự đại diện cho các vùng "cô đặc nhất thời" có thể thay đổi theo tín hiệu tế bào và hoạt động di truyền.

Đặc trưng

Vì dị nhiễm sắc là một phần quan trọng của vùng tâm động và điện tâm động, nó thực hiện các chức năng siêu việt theo quan điểm phân chia tế bào và bảo vệ các đầu mút của nhiễm sắc thể.

Các tâm động hoạt động tích cực trong quá trình phân chia tế bào, cho phép các nhiễm sắc thể nhân đôi di chuyển về cả hai cực của tế bào đang phân chia, trong khi phần còn lại của các gen vẫn không hoạt động và nhỏ gọn.

Sự nén chặt các vùng cụ thể của nhiễm sắc thể sinh vật nhân chuẩn đồng nghĩa với sự im lặng của di truyền, vì thực tế là chất nhiễm sắc bị đóng gói dày đặc ngụ ý rằng bộ máy phiên mã không thể tiếp cận được với các trình tự gen cơ bản.

Liên quan đến sự tái tổ hợp, chất dị nhiễm sắc ngăn chặn quá trình này, bảo vệ tính toàn vẹn của bộ gen bằng cách ngăn cấm sự tái tổ hợp "bất hợp pháp" giữa các trình tự DNA lặp lại rải rác trong bộ gen. Điều này đặc biệt quan trọng đối với việc kiểm soát các phần tử có thể chuyển vị "ký sinh", những phần tử này bị ngăn chặn bởi dị sắc tố.

Các chức năng cấu trúc

Cho đến một vài năm trước, người ta vẫn cho rằng DNA dị sắc là một loại "DNA rác", vì các nhà khoa học không tìm ra chức năng cụ thể cho các trình tự có trong các vùng này; Chúng ta hãy nhớ rằng hơn 80% DNA bộ gen của con người, chẳng hạn, không mã hóa cho các protein tế bào hoặc các phân tử RNA có chức năng điều hòa.

Tuy nhiên, hiện nay người ta đã biết rằng sự hình thành DNA dị nhiễm sắc thể có tầm quan trọng hàng đầu đối với việc điều chỉnh nhiều quá trình trong quá trình phát triển và tăng trưởng của sinh vật, và các vùng dị nhiễm sắc cấu thành đóng một vai trò cơ bản theo quan điểm từ quan điểm cấu trúc.

Nhiều tác giả cho rằng dị nhiễm sắc thể có chức năng cấu trúc trên nhiễm sắc thể sinh vật nhân thực. Tuyên bố này dựa trên thực tế là các vùng dị nhiễm sắc trên một nhiễm sắc thể nhất định các phần riêng biệt của nó có các kiểu "hoạt động" di truyền khác nhau.

Nói cách khác, các vùng dị nhiễm sắc đóng vai trò là "bộ đệm" giữa các vùng hoạt động phiên mã khác nhau, điều này có thể có tầm quan trọng lớn theo quan điểm phiên mã của các gen nằm ở đó.

Người giới thiệu

1. Griffiths, AJ, Wessler, SR, Lewontin, RC, Gelbart, WM, Suzuki, DT, & Miller, JH (2005). Giới thiệu về phân tích di truyền. Macmillan.
2. Brown, SW (1966). Dị chất nhiễm sắc. Khoa học, 151 (3709), 417-425.
3. Elgin, SC & Grewal, SI (2003). Dị sắc: im lặng là vàng. Sinh học hiện tại, 13 (23), R895-R898.
4. Grewal, SI, & Jia, S. (2007). Heterochromatin được xem lại. Bản chất Nhận xét Di truyền, 8 (1), 35.
5. Grewal, SI, & Moaze, D. (2003). Dị nhiễm sắc tố và kiểm soát biểu sinh biểu hiện gen. khoa học, 301 (5634), 798-802.
6. Hennig, W. (1999). Dị chất nhiễm sắc. Chromosoma, 108 (1), 1-9.