เฮเทอโรโครมาตินและยูโครมาติน

เฮเทอโรโครมาตินและยูโครมาตินเป็นสถานะหลักสองสถานะที่โครมาตินถูกจัดเรียงตามโครโมโซม ยูโครมาตินเป็นสถานะที่เปิดกว้างกว่า มีจีนมาก และมีการถอดรหัสพันธุกรรมที่ทำงานอยู่ ในขณะที่เฮเทอโรโครมาตินเป็นสถานะที่อัดแน่น หนาแน่น เกี่ยวข้องกับการยับยั้งการแสดงออกของจีน และเกี่ยวข้องกับบริเวณโครงสร้าง เช่น เซนโทรเมียร์ ความสมดุลระหว่างทั้งสองสถานะนี้กำหนดว่าส่วนใดของจีโนมที่สามารถเข้าถึงได้

Definition

ยูโครมาตินเป็นรูปแบบของโครมาตินที่บรรจุหลวมๆ โดยทั่วไปมีจีนมากและอนุญาตให้มีการถอดรหัสพันธุกรรมได้ ในขณะที่เฮเทอโรโครมาตินเป็นรูปแบบที่อัดแน่นอย่างมาก โดยทั่วไปจะยับยั้งการถอดรหัสพันธุกรรม แบ่งออกเป็นเฮเทอโรโครมาตินแบบคงที่ที่บริเวณโครงสร้างที่ตายตัว และเฮเทอโรโครมาตินแบบไม่คงที่ที่สามารถถูกยับยั้งได้ในลักษณะที่ขึ้นอยู่กับบริบท

Scope

หัวข้อนี้ครอบคลุมความแตกต่างระหว่างยูโครมาตินและเฮเทอโรโครมาติน เฮเทอโรโครมาตินแบบคงที่ (constitutive heterochromatin) ที่เป็นเครื่องหมายของบริเวณโครงสร้าง เช่น เซนโทรเมียร์และเทโลเมียร์ เฮเทอโรโครมาตินแบบไม่คงที่ (facultative heterochromatin) ที่สามารถยับยั้งบริเวณต่างๆ ได้อย่างมีการควบคุม และวิธีการที่สถานะเหล่านี้ถูกสร้างและคงไว้ เป็นข้อมูลพื้นฐานทางการศึกษาเกี่ยวกับการจัดระเบียบโครมาติน ไม่ใช่คำแนะนำเกี่ยวกับความผิดปกติใดๆ

Core questions

• อะไรคือสิ่งที่ทำให้เฮเทอโรโครมาตินแตกต่างจากยูโครมาติน?
• เฮเทอโรโครมาตินแบบคงที่และแบบไม่คงที่แตกต่างกันอย่างไร?
• สถานะเฮเทอโรโครมาตินถูกสร้างและคงไว้อย่างไร?
• สถานะโครมาตินเกี่ยวข้องกับการจัดระเบียบเซนโทรเมียร์และโครโมโซมอย่างไร?

Key concepts

• ยูโครมาติน (โครมาตินที่เปิดกว้างและทำงานอยู่)
• เฮเทอโรโครมาติน (โครมาตินที่อัดแน่นและถูกยับยั้ง)
• เฮเทอโรโครมาตินแบบคงที่
• เฮเทอโรโครมาตินแบบไม่คงที่
• การดัดแปลงฮิสโตนและเครื่องหมายโครมาติน
• การแปรผันของตำแหน่ง-ผลกระทบ
• เฮเทอโรโครมาตินบริเวณเซนโทรเมียร์

Mechanisms

โครมาตินถูกจัดระเบียบเป็นสถานะที่แตกต่างกันโดยรูปแบบของการดัดแปลงฮิสโตนและโปรตีนที่เกี่ยวข้อง ยูโครมาตินมีเครื่องหมายที่เกี่ยวข้องกับการเข้าถึงและการถอดรหัสพันธุกรรมที่ทำงานอยู่ ในขณะที่เฮเทอโรโครมาตินถูกอัดแน่นผ่านเครื่องหมายฮิสโตนที่ยับยั้งและโปรตีนตัวอ่านที่แพร่กระจายและทำให้สถานะที่เงียบสงบมีเสถียรภาพ (Grewal & Jia, 2007) เฮเทอโรโครมาตินแบบคงที่ครอบครองบริเวณโครงสร้าง เช่น เซนโทรเมียร์ ซึ่งมีส่วนช่วยในการจัดระเบียบไคเนโตคอร์และการแยกโครโมโซม (Cleveland et al., 2003) ในขณะที่เฮเทอโรโครมาตินแบบไม่คงที่สามารถยับยั้งบริเวณเฉพาะได้อย่างมีการควบคุม บางครั้งสามารถถ่ายทอดได้ การก่อตัวของเฮเทอโรโครมาตินเป็นไปตามหลักการที่เกิดขึ้นซ้ำๆ ของการเริ่มต้น การแพร่กระจาย และการบำรุงรักษาที่ทำงานในสิ่งมีชีวิตต่างๆ (Allshire & Madhani, 2017)

Clinical relevance

การจัดระเบียบจีโนมเป็นสถานะโครมาตินที่ทำงานและเงียบสงบเป็นแนวคิดอ้างอิงสำหรับการทำความเข้าใจการควบคุมจีนและความเสถียรของโครโมโซม รวมถึงเฮเทอโรโครมาตินที่เป็นพื้นฐานของการทำงานของเซนโทรเมียร์ บทความนี้เป็นข้อมูลพื้นฐานทางการศึกษาเกี่ยวกับการจัดระเบียบโครมาตินปกติ และไม่ใช่พื้นฐานสำหรับการวินิจฉัยหรือการตัดสินใจในการรักษาเฉพาะบุคคล

History

ความแตกต่างทางเซลล์วิทยาระหว่างเฮเทอโรโครมาตินและยูโครมาตินมีมาก่อนชีววิทยาระดับโมเลกุล เดิมทีอิงจากการย้อมสีและการควบแน่นของบริเวณโครโมโซม งานวิจัยระดับโมเลกุลในภายหลังได้กำหนดสถานะของโครมาตินผ่านการดัดแปลงฮิสโตนและสารเชิงซ้อนที่ยับยั้ง (Grewal & Jia, 2007) และสังเคราะห์หลักการที่เกิดขึ้นซ้ำๆ ของการก่อตัวและการบำรุงรักษาเฮเทอโรโครมาตินในสิ่งมีชีวิตต่างๆ (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

อะไรคือความแตกต่างหลักระหว่างยูโครมาตินและเฮเทอโรโครมาติน?

ยูโครมาตินมีการบรรจุหลวมๆ และโดยทั่วไปสามารถเข้าถึงได้โดยกลไกการถอดรหัสพันธุกรรม ดังนั้นจึงมักจะมีจีนที่ทำงานอยู่; เฮเทอโรโครมาตินมีการอัดแน่นอย่างหนาแน่นและโดยทั่วไปจะเงียบต่อการถอดรหัสพันธุกรรม

อะไรคือความแตกต่างระหว่างเฮเทอโรโครมาตินแบบคงที่และแบบไม่คงที่?

เฮเทอโรโครมาตินแบบคงที่ถูกควบแน่นอย่างสม่ำเสมอที่บริเวณโครงสร้างที่ตายตัว เช่น เซนโทรเมียร์ ในขณะที่เฮเทอโรโครมาตินแบบไม่คงที่ก่อตัวขึ้นในลักษณะที่มีการควบคุมและขึ้นอยู่กับบริบทเพื่อยับยั้งบริเวณเฉพาะ