Heterochromatin und Euchromatin

Heterochromatin und Euchromatin sind die beiden Hauptzustände, in denen Chromatin entlang eines Chromosoms organisiert ist. Euchromatin ist der offenere, genreichere, transkriptionell aktive Zustand, während Heterochromatin der kompakte, dicht gepackte Zustand ist, der mit Gen-Silencing und mit strukturellen Regionen wie Zentromeren assoziiert ist. Das Gleichgewicht zwischen ihnen bestimmt, welche Teile des Genoms zugänglich sind.

Definition

Euchromatin ist die locker gepackte, im Allgemeinen genreiche und transkriptionell permissive Form von Chromatin, während Heterochromatin die stark verdichtete, im Allgemeinen transkriptionell reprimierte Form ist, unterteilt in konstitutives Heterochromatin an festen strukturellen Regionen und fakultatives Heterochromatin, das kontextabhängig stillgelegt werden kann.

Scope

Dieses Thema behandelt die Unterscheidung zwischen Euchromatin und Heterochromatin, das konstitutive Heterochromatin, das strukturelle Regionen wie Zentromere und Telomere kennzeichnet, das fakultative Heterochromatin, das Regionen reguliert stilllegen kann, und wie diese Zustände etabliert und aufrechterhalten werden. Es handelt sich um referenz-pädagogisches Hintergrundwissen zur Chromatinorganisation und nicht um eine Anleitung zu einer bestimmten Störung.

Core questions

• Was unterscheidet Heterochromatin von Euchromatin?
• Wie unterscheiden sich konstitutives und fakultatives Heterochromatin?
• Wie wird der heterochromatische Zustand etabliert und aufrechterhalten?
• Wie hängt der Chromatinzustand mit der Zentromer- und Chromosomenorganisation zusammen?

Key concepts

• Euchromatin (offenes, aktives Chromatin)
• Heterochromatin (kompaktes, reprimiertes Chromatin)
• Konstitutives Heterochromatin
• Fakultatives Heterochromatin
• Histonmodifikationen und Chromatinmarkierungen
• Positionseffekt-Variegation
• Zentromerisches Heterochromatin

Mechanisms

Chromatin wird durch Muster von Histonmodifikationen und assoziierten Proteinen in kontrastierende Zustände organisiert. Euchromatin trägt Markierungen, die mit Zugänglichkeit und aktiver Transkription assoziiert sind, während Heterochromatin durch repressive Histonmarkierungen und Reader-Proteine verdichtet wird, die den stillen Zustand verbreiten und stabilisieren (Grewal & Jia, 2007). Konstitutives Heterochromatin besetzt strukturelle Regionen wie Zentromere, wo es zur Kinetochororganisation und Chromosomensegregation beiträgt (Cleveland et al., 2003), während fakultatives Heterochromatin spezifische Regionen auf regulierte, manchmal vererbbare Weise stilllegen kann. Die Heterochromatinbildung folgt wiederkehrenden Prinzipien der Nukleation, Ausbreitung und Aufrechterhaltung, die organismenübergreifend wirken (Allshire & Madhani, 2017).

Clinical relevance

Die Organisation des Genoms in aktive und stille Chromatinzustände ist ein Referenzkonzept zum Verständnis der Genregulation und Chromosomenstabilität, einschließlich des Heterochromatins, das der Zentromerfunktion zugrunde liegt. Dieser Eintrag ist ein pädagogischer Hintergrund zur normalen Chromatinorganisation und keine Grundlage für individuelle diagnostische oder therapeutische Entscheidungen.

History

Die zytologische Unterscheidung zwischen Heterochromatin und Euchromatin geht der Molekularbiologie voraus und basierte ursprünglich darauf, wie stark Chromosomenregionen anfärbten und kondensierten. Molekulare Arbeiten definierten später Chromatinzustände durch Histonmodifikationen und Silencing-Komplexe (Grewal & Jia, 2007) und synthetisierten wiederkehrende Prinzipien, wie Heterochromatin artenübergreifend gebildet und aufrechterhalten wird (Allshire & Madhani, 2017).

Key figures

• Shiv I. S. Grewal
• Robin C. Allshire
• Hiten D. Madhani

Seminal works

• grewal-jia-2007
• allshire-madhani-2017

Frequently asked questions

Was ist der Hauptunterschied zwischen Euchromatin und Heterochromatin?

Euchromatin ist locker gepackt und im Allgemeinen für die Transkriptionsmaschinerie zugänglich, daher enthält es tendenziell aktive Gene; Heterochromatin ist dicht gepackt und im Allgemeinen transkriptionell still.

Was ist der Unterschied zwischen konstitutivem und fakultativem Heterochromatin?

Konstitutives Heterochromatin ist an festen strukturellen Regionen wie Zentromeren konsistent kondensiert, während fakultatives Heterochromatin auf regulierte, kontextabhängige Weise gebildet wird, um bestimmte Regionen stillzulegen.