euchromatinเป็นส่วนของโครโมโซม eukaryotic ที่ประกอบด้วยโครมาบรรจุเบา ๆ และที่มีมากที่สุดของการเข้ารหัสลำดับยีนของสิ่งมีชีวิตหลายจีโนม
บริเวณของโครโมโซมยูคาริโอตนี้มีความเกี่ยวข้องกับบริเวณที่มีการถอดความซึ่งเป็นสาเหตุว่าทำไมจึงมีความสำคัญอย่างยิ่งสำหรับเซลล์ของสิ่งมีชีวิต สามารถมองเห็นได้ชัดเจนในเซลล์ที่ไม่มีการแบ่งตัวเนื่องจากจะกลายเป็นเฮเทอโรโครมาตินเมื่อกลั่นตัวหรือบีบอัดซึ่งเป็นขั้นตอนก่อนหน้าในการแบ่งเซลล์แบบไมโทติกและ / หรือไมโอติก
Euchromatin สามารถเข้าถึงได้โดยใช้เครื่องจักรถอดเสียง (ที่มา: Wenqiang Shi ผ่าน Wikimedia Commons)
ดังนั้น euchromatin จึงเป็นหนึ่งในสองประเภทของการจัดโครงสร้างของโครมาตินชนิดที่สองคือเฮเทอโรโครมาตินซึ่งสามารถเป็นองค์ประกอบหรือองค์ประกอบได้
โครงสร้าง
โครงสร้างของ euchromatin สามารถอธิบายได้เหมือนกับโครงสร้างของโครมาตินที่พบในหนังสือเรียนหลายเล่มเนื่องจากหนึ่งในความแตกต่างเพียงไม่กี่อย่างระหว่างหลังและเฮเทอโรโครมาตินคือระดับของการบดอัดหรือการควบแน่นของเส้นใยดีเอ็นเอ + โปรตีน
โครมาติ
ดีเอ็นเอของสิ่งมีชีวิตยูคาริโอตพบในนิวเคลียสโดยมีความสัมพันธ์ใกล้ชิดกับโปรตีนจำนวนมาก ในบรรดาโปรตีนเหล่านี้มีความสำคัญอย่างมากฮิสโตนซึ่งมีหน้าที่ในการ "จัดระเบียบ" และควบแน่นสายดีเอ็นเอของโครโมโซมทำให้โมเลกุลขนาดใหญ่เหล่านี้ "เข้าไป" ในพื้นที่ขนาดเล็กและควบคุมการแสดงออกของยีน
โครโมโซมยูคาริโอตแต่ละโครโมโซมประกอบด้วยดีเอ็นเอสายเดี่ยวและโปรตีนฮิสโตนจำนวนมาก โครงสร้างเหล่านี้เป็นแบบไดนามิกอย่างมีนัยสำคัญเนื่องจากระดับของการบดอัดจะถูกปรับเปลี่ยนไม่เพียง แต่ขึ้นอยู่กับความต้องการการถอดเสียงของเซลล์เท่านั้น แต่ยังขึ้นอยู่กับช่วงเวลาของวัฏจักรของเซลล์และสัญญาณสิ่งแวดล้อมบางอย่างด้วย
การเปลี่ยนแปลงในการบดอัดของโครมาตินส่งผลต่อระดับการแสดงออกทางพันธุกรรมไม่ทางใดก็ทางหนึ่ง (ในบางภูมิภาคมากกว่าในพื้นที่อื่น ๆ ) ดังนั้นจึงสอดคล้องกับระดับของการควบคุมข้อมูล epigenetic
ฮิสโตนช่วยให้ความยาวของสายดีเอ็นเอของโครโมโซมแต่ละตัวสั้นลงเกือบ 50 เท่าซึ่งมีความสำคัญอย่างยิ่งในระหว่างการแบ่งเซลล์เนื่องจากการบดอัดของโครมาตินทำให้มั่นใจได้ว่าการแยกโครโมโซมระหว่างเซลล์ลูกสาวจะถูกต้อง
octamer ฮิสโตน
โมเลกุลดีเอ็นเอของโครโมโซมยูคาริโอตถูกพันรอบโครงสร้าง "ทรงกระบอก" ซึ่งประกอบด้วยโปรตีนฮิสโตน 8 ชนิด ได้แก่ H2A, H2B, H3 และ H4 นิวเคลียสของ octameric ประกอบด้วย H2A และ H2B สองตัวและ tetramer ของโปรตีน H3 และ H4
ฮิสโตนเป็นโปรตีนพื้นฐานเนื่องจากมีกรดอะมิโนตกค้างที่มีประจุบวกจำนวนมากเช่นไลซีนและอาร์จินีนเป็นต้น ประจุบวกเหล่านี้ทำปฏิกิริยาไฟฟ้าสถิตกับประจุลบของโมเลกุลดีเอ็นเอโดยสนับสนุนการรวมตัวกับนิวเคลียสของโปรตีน
ฮิสโตนออคทาเมอร์แต่ละตัวจะขดลวดประมาณ 146 คู่เบสสร้างสิ่งที่เรียกว่านิวคลีโอโซม โครมาตินประกอบด้วยนิวคลีโอโซมที่ต่อเนื่องกันซึ่งเชื่อมโยงกันด้วยดีเอ็นเอสั้น ๆ และฮิสโตนบริดจ์หรือโปรตีนทางแยกที่เรียกว่า H1 โครงร่างนี้จะลดความยาวของ DNA ลงประมาณ 7 เท่าเมื่อเทียบกับความยาวเริ่มต้น
โปรตีนฮิสโตนยังมีกรดอะมิโน "หาง" ที่ยื่นออกมาจากนิวคลีโอโซมและสามารถผ่านการปรับเปลี่ยนโควาเลนต์ที่สามารถปรับเปลี่ยนระดับการบดอัดของโครมาติน (การบดอัดยังได้รับผลกระทบจากการดัดแปลงโควาเลนต์ของดีเอ็นเอเช่น , cytokine methylation ซึ่งช่วยในการบดอัด)
ขึ้นอยู่กับช่วงเวลาของชีวิตของแต่ละเซลล์เส้นใยที่สร้างขึ้นจากนิวคลีโอโซมสามารถรวมตัวกันได้มากขึ้นจนกลายเป็นโครงสร้างเส้นใยที่เรียกว่า "เส้นใย 30 นาโนเมตร" ซึ่งจะทำให้ความยาวของโมเลกุลดีเอ็นเอสั้นลงอีก 7 เท่า
เส้นใยขนาด 30 นาโนเมตรนี้สามารถจัดระเบียบภายในแกนกลางในรูปแบบของเรเดียลลูป ลูปเหล่านี้มีลักษณะเฉพาะด้วยการเก็บรักษายีนที่มีการถอดความและสอดคล้องกับ euchromatin
Euchromatin และ heterochromatin
Euchromatin และ heterochromatin เป็นองค์กรโครมาตินสองประเภท Heterochromatin เป็นส่วนที่กะทัดรัดที่สุดหรือ "ปิด" ของโครโมโซม มีลักษณะเฉพาะด้วยเครื่องหมายทางชีวเคมีของ hypoacetylation และ hypermethylation (ในยูคาริโอตที่สูงกว่าเมทิลเลชันของสารตกค้าง 9 ของฮิสโตน H3)
ที่เกี่ยวข้องกับเฮเทอโรโครมาตินคือบริเวณจีโนมที่เงียบโดยถอดความภูมิภาคของลำดับซ้ำ ๆ และบริเวณ "ร่องรอย" ขององค์ประกอบที่เคลื่อนย้ายได้และรีโทรทรานสพอนที่บุกรุกเพื่อระบุชื่อบางส่วน
การจัดระเบียบของโครมาตินในนิวเคลียส (ที่มา: Sha, K. และ Boyer, LA The chromatin signature of pluripotent cells (31 พฤษภาคม 2552), StemBook, ed. The Stem Cell Research Community, StemBook, doi / 10.3824 / stembook. 1.45.1, http://www.stembook.org. ผ่าน Wikimedia Commons)
Heterochromatin ประกอบด้วยบริเวณเทโลเมอริกและเซนโทรเมอริกของโครโมโซมซึ่งมีความสำคัญต่อหน้าที่ในการป้องกันส่วนปลายของโครงสร้างเหล่านี้และสำหรับการแยกที่ถูกต้องในระหว่างเหตุการณ์การแบ่งเซลล์
นอกจากนี้ขึ้นอยู่กับความต้องการในการถอดเสียงของเซลล์ส่วนหนึ่งของโครมาตินสามารถเฮเทอโรโครมาติไนซ์ได้ในครั้งเดียวและปล่อยการบดอัดนี้ที่อีกเซลล์หนึ่ง
ตรงกันข้ามยูโครมาตินมีลักษณะเฉพาะคือ hyperacetylation และ hypomethylation โดยเฉพาะอย่างยิ่งโดยกลุ่ม acetyl "tags" ที่ไลซีนตกค้าง 4 ของ histones H3 และ H4
มันสอดคล้องกับบริเวณที่ "คลายตัว" ของโครมาตินและมักจะแสดงถึงส่วนที่มีการถอดความเคลื่อนไหวมากที่สุดนั่นคือที่ซึ่งมีการจัดกลุ่มยีนการเข้ารหัสจำนวนมากที่สุด
หน้าที่ของ euchromatin
ยูโครมาตินมีอยู่มากภายในนิวเคลียสของเซลล์เมื่อเซลล์ไม่ได้แบ่งตัวนั่นคือเมื่อโครโมโซมไม่ควบแน่นหรือแสดงรูปร่างลักษณะ
เนื่องจากโครมาตินในส่วนนี้มียีนที่ใช้การถอดความได้มากที่สุดยูโครมาตินจึงมีหน้าที่สำคัญในการพัฒนาเช่นเดียวกับการเผาผลาญสรีรวิทยาและการควบคุมกระบวนการทางชีววิทยาที่สำคัญที่มีอยู่ในเซลล์
ทำไม?
เนื่องจากรหัสยีนที่ "ใช้งานอยู่" สำหรับโปรตีนและเอนไซม์ทั้งหมดที่จำเป็นต่อกระบวนการเผาผลาญและสรีรวิทยาทั้งหมดของเซลล์
ยีนเหล่านั้นไม่ได้เป็นรหัสสำหรับโปรตีน แต่ยังทำงานจากมุมมองการถอดเสียงโดยปกติจะมีหน้าที่ควบคุมนั่นคือเป็นรหัสสำหรับโมเลกุลอาร์เอ็นเอขนาดเล็กสำหรับปัจจัยการถอดเสียงไรโบโซมอาร์เอ็นเอเป็นต้น
ดังนั้นการควบคุมกระบวนการถอดเสียงจึงขึ้นอยู่กับข้อมูลที่มีอยู่ในยูโครมาตินเช่นเดียวกับการควบคุมกระบวนการที่เกี่ยวข้องกับการแบ่งเซลล์และการเจริญเติบโต
อ้างอิง
- Brooker, R. , Widmaier, E. , Graham, L. , Stiling, P. , Hasenkampf, C. , Hunter, F. , … & Riggs, D. (2010). ชีววิทยา.
- Eissenberg, J. , Elgin, S. (2005) Heterochromatin และ Euchromatin สารานุกรมวิทยาศาสตร์เพื่อชีวิต. จอห์นไวลีย์แอนด์ซันส์ จำกัด
- Griffiths, AJ, Wessler, SR, Lewontin, RC, Gelbart, WM, Suzuki, DT, & Miller, JH (2005) ความรู้เบื้องต้นเกี่ยวกับการวิเคราะห์ทางพันธุกรรม Macmillan
- Grunstein, M. , Hecht, A. , Fisher-Adams, G. , Wan, J. , Mann, RK, Strahl-Bolsinger, S. , … & Gasser, S. (1995) การควบคุม euchromatin และ heterochromatin โดยฮิสโตนในยีสต์ J Cell Sci, 1995 (ภาคผนวก 19), 29-36.
- ทามารุ, H. (2010). การกักขังดินแดน euchromatin / heterochromatin: jumonji ข้ามเส้น ยีนและพัฒนาการ, 24 (14), 1465-1478.