เฮเทอโรโครมาตินและยูโครมาติน
โครมาตินมีอยู่ตลอดช่วงความต่อเนื่องตั้งแต่ยูโครมาตินที่จับตัวกันอย่างหลวมๆ และอุดมด้วยยีน ซึ่งยีนสามารถถอดรหัสได้ง่าย ไปจนถึงเฮเทอโรโครมาตินที่อัดแน่น ซึ่งโดยทั่วไปแล้วจะไม่มีการถอดรหัส การแบ่งแยกระหว่างโครมาตินที่เข้าถึงได้และเข้าถึงไม่ได้นี้เป็นหลักการจัดระเบียบพื้นฐานของจีโนมและเป็นกลไกสำคัญที่เซลล์ใช้ในการเปิดหรือปิดยีน
Definition
ยูโครมาตินคือโครมาตินที่จับตัวกันอย่างหลวมๆ และโดยทั่วไปแล้วมีการถอดรหัสที่ทำงานอยู่ ในขณะที่เฮเทอโรโครมาตินคือโครมาตินที่อัดแน่นและโดยทั่วไปแล้วมีการยับยั้งการถอดรหัส ทั้งสองแสดงถึงปลายตรงข้ามของสเปกตรัมการเข้าถึงและมีความแตกต่างกันโดยการปรับเปลี่ยนฮิสโตนและโปรตีนที่เกี่ยวข้องที่มีลักษณะเฉพาะ
Scope
หัวข้อนี้ครอบคลุมความแตกต่างระหว่างยูโครมาตินและเฮเทอโรโครมาติน รูปแบบของเฮเทอโรโครมาตินแบบคงที่และแบบไม่คงที่ การปรับเปลี่ยนฮิสโตนและโปรตีนที่สร้างและรักษาสภาวะแต่ละอย่าง และวิธีการที่ส่วนประกอบเหล่านี้จัดระเบียบนิวเคลียส นี่คือข้อมูลอ้างอิงเกี่ยวกับสถานะของโครมาตินและไม่ใช่คำแนะนำทางการแพทย์
Core questions
- อะไรคือความแตกต่างทางโครงสร้างและหน้าที่ระหว่างยูโครมาตินกับเฮเทอโรโครมาติน?
- สถานะเฮเทอโรโครมาตินถูกสร้างขึ้น แพร่กระจาย และถ่ายทอดได้อย่างไร?
- ส่วนประกอบของโครมาตินเหล่านี้จัดระเบียบกิจกรรมของยีนภายในนิวเคลียสได้อย่างไร?
Key concepts
- ยูโครมาติน (เปิด, ทำงาน)
- เฮเทอโรโครมาติน (อัดแน่น, ถูกยับยั้ง)
- เฮเทอโรโครมาตินแบบคงที่เทียบกับแบบไม่คงที่
- การเมทิลเลชันของ H3K9 และ HP1
- การยับยั้งโดย Polycomb และการเมทิลเลชันของ H3K27
- โดเมนที่เกี่ยวข้องกับลามินา
Key theories
- พื้นฐานรหัสฮิสโตนของสถานะโครมาติน
- การรวมกันที่แตกต่างกันของการปรับเปลี่ยนฮิสโตนเป็นเครื่องหมายของยูโครมาตินและเฮเทอโรโครมาติน และดึงดูดโปรตีนตัวอ่านที่บังคับใช้แต่ละสถานะ; ตัวอย่างเช่น การเมทิลเลชันของ H3K9 สร้างตำแหน่งการจับสำหรับ HP1 ซึ่งเป็นจุดเริ่มต้นและแพร่กระจายเฮเทอโรโครมาติน ตามที่ระบุไว้ในกรอบรหัสฮิสโตน
Mechanisms
ยูโครมาตินมีลักษณะเฉพาะด้วยการปรับเปลี่ยนที่เกี่ยวข้องกับกิจกรรม เช่น การอะซิทิเลชันของฮิสโตนและการเมทิลเลชันของ H3K4 และสามารถเข้าถึงเครื่องจักรการถอดรหัสได้ค่อนข้างง่าย เฮเทอโรโครมาตินถูกสร้างขึ้นโดยการปรับเปลี่ยนแบบยับยั้ง: เฮเทอโรโครมาตินแบบคงที่ ซึ่งพบที่เซนโทรเมียร์และเทโลเมียร์ มีลักษณะเฉพาะด้วยการเมทิลเลชันของฮิสโตน H3 ที่ไลซีน 9 ซึ่งดึงดูดโปรตีน HP1 ที่อัดแน่นโครมาตินและสามารถแพร่กระจายสถานะที่เงียบไปตามโครโมโซม เฮเทอโรโครมาตินแบบไม่คงที่ ซึ่งยับยั้งยีนในลักษณะเฉพาะของชนิดเซลล์ เกี่ยวข้องกับการเมทิลเลชันของ H3 ที่ไลซีน 27 ที่เกิดจาก Polycomb; การตอบสนองแบบอ่าน-เขียน เช่น ที่เกี่ยวข้องกับหน่วยย่อย EED ช่วยให้เครื่องหมายยับยั้งแพร่กระจายและถูกถ่ายทอดได้ ในระดับนิวเคลียร์ เฮเทอโรโครมาตินจำนวนมากถูกยึดติดกับนิวเคลียร์ลามินาในโดเมนที่เกี่ยวข้องกับลามินา ซึ่งมีส่วนช่วยในการแยกเชิงพื้นที่ของส่วนประกอบที่ทำงานอยู่และส่วนประกอบที่เงียบ
Clinical relevance
ความสมดุลระหว่างยูโครมาตินและเฮเทอโรโครมาตินเป็นพื้นฐานของการยับยั้งยีนที่เสถียรในการพัฒนาและการไม่ทำงานของโครโมโซม X และการหยุดชะงักของมันกำลังถูกศึกษาในโรคมะเร็งและความผิดปกติของความเสถียรของจีโนม ข้อมูลนี้อธิบายสถานะของโครมาตินและการควบคุมเพื่อการอ้างอิงและไม่ได้ให้คำแนะนำในการวินิจฉัยหรือการรักษา
History
ความแตกต่างทางเซลล์วิทยาระหว่างเฮเทอโรโครมาตินและยูโครมาตินมีมาตั้งแต่ต้นศตวรรษที่ 20 เมื่อ Emil Heitz อธิบายถึงบริเวณโครโมโซมที่ยังคงควบแน่นตลอดวงจรเซลล์ ความเข้าใจระดับโมเลกุลก้าวหน้าอย่างมากประมาณปี 2001 เมื่อมีการแสดงให้เห็นว่าการเมทิลเลชันของ H3 ไลซีน 9 สร้างแพลตฟอร์มการจับสำหรับ HP1 ซึ่งเชื่อมโยงการปรับเปลี่ยนฮิสโตนเฉพาะกับการก่อตัวของเฮเทอโรโครมาติน และสมมติฐานรหัสฮิสโตนได้เสนอโครงสร้างสำหรับวิธีการที่รูปแบบการปรับเปลี่ยนระบุสถานะของโครมาติน การทำแผนที่จีโนมในภายหลังได้กำหนดโดเมนของโครมาตินและการยึดติดกับนิวเคลียร์ลามินา
Key figures
- Thomas Jenuwein
- C. David Allis
- Shiv Grewal
- Bas van Steensel
Related topics
Seminal works
- lachner-2001
- jenuwein-2001
- grewal-2007
Frequently asked questions
- ยูโครมาตินและเฮเทอโรโครมาตินแตกต่างกันอย่างไร?
- ยูโครมาตินมีการจัดเรียงตัวอย่างหลวมๆ และโดยทั่วไปแล้วอนุญาตให้มีการถอดรหัสยีนได้ ในขณะที่เฮเทอโรโครมาตินมีการจัดเรียงตัวอย่างหนาแน่นและโดยทั่วไปแล้วจะทำให้ยีนเงียบ พวกมันแสดงถึงปลายด้านที่เข้าถึงได้และเข้าถึงไม่ได้ของสเปกตรัมโครมาติน
- เฮเทอโรโครมาตินแบบคงที่และแบบไม่คงที่แตกต่างกันอย่างไร?
- เฮเทอโรโครมาตินแบบคงที่ถูกควบแน่นอย่างถาวรในบริเวณที่กำหนด เช่น เซนโทรเมียร์และเทโลเมียร์ในเซลล์ทั้งหมด ในขณะที่เฮเทอโรโครมาตินแบบไม่คงที่ยับยั้งยีนบางชนิดในลักษณะเฉพาะของชนิดเซลล์หรือระยะการพัฒนา และโดยหลักการแล้วสามารถกลับคืนสภาพเดิมได้