Гетерохроматин и эухроматин

Гетерохроматин и эухроматин — это два основных состояния, в которых хроматин организован вдоль хромосомы. Эухроматин представляет собой более открытое, богатое генами, транскрипционно активное состояние, тогда как гетерохроматин — это компактное, плотно упакованное состояние, связанное с сайленсингом генов и со структурными областями, такими как центромеры. Баланс между ними определяет, какие части генома доступны.

Definition

Эухроматин — это рыхло упакованная, как правило, богатая генами и транскрипционно пермиссивная форма хроматина, тогда как гетерохроматин — это плотно компактизированная, как правило, транскрипционно репрессированная форма, подразделяющаяся на конститутивный гетерохроматин в фиксированных структурных областях и факультативный гетерохроматин, который может быть сайленсирован контекстно-зависимым образом.

Scope

Эта тема охватывает различие между эухроматином и гетерохроматином, конститутивный гетерохроматин, который маркирует структурные области, такие как центромеры и теломеры, факультативный гетерохроматин, который может регулируемым образом подавлять активность регионов, а также то, как эти состояния устанавливаются и поддерживаются. Это справочно-образовательная информация об организации хроматина, а не руководство по какому-либо заболеванию.

Core questions

• Что отличает гетерохроматин от эухроматина?
• Чем отличаются конститутивный и факультативный гетерохроматин?
• Как устанавливается и поддерживается гетерохроматиновое состояние?
• Как состояние хроматина связано с организацией центромер и хромосом?

Key concepts

• Эухроматин (открытый, активный хроматин)
• Гетерохроматин (компактный, репрессированный хроматин)
• Конститутивный гетерохроматин
• Факультативный гетерохроматин
• Модификации гистонов и метки хроматина
• Эффект положения-вариация
• Центромерный гетерохроматин

Mechanisms

Хроматин организуется в контрастные состояния с помощью паттернов модификации гистонов и ассоциированных белков. Эухроматин несет метки, связанные с доступностью и активной транскрипцией, в то время как гетерохроматин компактизируется посредством репрессивных гистоновых меток и белков-ридеров, которые распространяют и стабилизируют сайленсированное состояние (Grewal & Jia, 2007). Конститутивный гетерохроматин занимает структурные области, такие как центромеры, где он способствует организации кинетохора и сегрегации хромосом (Cleveland et al., 2003), тогда как факультативный гетерохроматин может подавлять активность специфических областей регулируемым, иногда наследуемым образом. Формирование гетерохроматина следует повторяющимся принципам нуклеации, распространения и поддержания, которые действуют у разных организмов (Allshire & Madhani, 2017).

Clinical relevance

Организация генома в активные и сайленсированные состояния хроматина является базовой концепцией для понимания регуляции генов и стабильности хромосом, включая гетерохроматин, лежащий в основе функции центромер. Эта запись представляет собой образовательную информацию о нормальной организации хроматина и не является основой для индивидуальных диагностических или лечебных решений.

History

Цитологическое различие между гетерохроматином и эухроматином предшествовало молекулярной биологии, первоначально основываясь на том, насколько сильно окрашивались и конденсировались области хромосом. Молекулярные исследования позже определили состояния хроматина через модификации гистонов и сайленсирующие комплексы (Grewal & Jia, 2007), и синтезировали повторяющиеся принципы того, как гетерохроматин формируется и поддерживается у разных видов (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

В чем основное различие между эухроматином и гетерохроматином?

Эухроматин рыхло упакован и, как правило, доступен для транскрипционного аппарата, поэтому он обычно содержит активные гены; гетерохроматин плотно компактизирован и, как правило, транскрипционно неактивен.

В чем разница между конститутивным и факультативным гетерохроматином?

Конститутивный гетерохроматин постоянно конденсирован в фиксированных структурных областях, таких как центромеры, в то время как факультативный гетерохроматин образуется регулируемым, контекстно-зависимым образом для сайленсирования определенных областей.