Nøgleforskel – konstitutiv vs fakultativ heterochromatin
Kromosomer er kondenserede strukturer sammensat af deoxyribose-nukleinsyrer (DNA). Det er en velorganiseret struktur, og den grundlæggende enhed i DNA-pakningen er nukleosomet. Indpakningen af DNA i kromosomet involverer mange trin. Når kromosomer observeres under et mikroskop efter farvning, kan forskellige regioner observeres, såsom mørkt farvede områder og let farvede områder. Mørkt farvede områder er kendt som Heterochromatin, og de er de regioner, der har tætpakket DNA. Let farvede områder er kendt som Euchromatin, og de er de regioner, der har løst pakket DNA. Heterochromatin kan yderligere klassificeres som konstitutiv heterochromatin og fakultativ heterochromatin. Konstitutiv heterochromatin refererer til de områder af DNA i kromosomet, der findes gennem hele cellecyklussen. De findes hovedsageligt nær de peri-centromere regioner og telomere regioner af kromosomet. Fakultativt heterochromatin er områder af DNA'et, hvor generne dæmpes ved modifikationer. Derfor aktiveres de kun under visse forhold og findes ikke i hele cellen. Den vigtigste forskel mellem konstitutiv og fakultativ heterochromatin er funktionaliteten af de to typer. Konstitutivt heterochromatin er til stede i hele cellecyklussen og koder ikke for proteiner, hvorimod fakultativt heterochromatin refererer til dæmpede DNA-områder i kromosomet, der aktiveres under specifikke betingelser.
Hvad er konstitutiv heterochromatin?
Konstitutivt heterochromatin refererer til de mørkt farvede kondenserede områder af DNA, der findes over alt i eukaryoternes kromosom. De findes i de pericentromere og telomere områder af kromosomet. Konstitutive heterochromatin-regioner visualiseres ved hjælp af C-båndteknikken. Under mikroskopet ser det konstitutive heterochromatin ud til at være meget mørkt farvet.
Sammensætningen af det konstitutive heterochromatin er hovedsageligt baseret på det høje kopiantal af tandemgentagelser. Disse tandem-gentagelser kan være satellit-DNA, minisatellit-DNA eller mikrosatellit-DNA. Disse regioner er meget gentagne og polymorfe. Derfor bruges de i øjeblikket som markører i DNA-fingeraftryk og faderskabstest.
Hovedfunktionen af konstitutivt heterochromatin observeres under celledelingsprocessen, hvor det forudsiges, at konstitutivt heterochromatin er påkrævet til segregeringen af søsterkromatider. Det er også nyttigt til korrekt funktion og dannelse af centromeren.
Selvom både centromert og telomert DNA er sammensat af konstitutivt heterochromatin, er både centromert og telomert DNA ikke konserveret i hele genomet. Centromere sekvenser er ikke konserverede i mange arter, men telomere sekvenser menes at være mere konserverede på tværs af arter. Begge regioner indeholder ikke gener, men er vigtige, da de spiller en fremtrædende strukturel rolle.
Figur 01: Konstitutiv Heterochromatin – C-bånd
Replikation af konstitutivt heterochromatin finder sted i den sene S-fase. Histonmodifikationer udføres for at danne det konstitutive heterochromatin, hvor de mest almindelige modifikationer omfatter - histonhypoacetylering, histon H3-Lys9-methylering (H3K9) og cytosin-methylering. Disse modifikationer er arvelige og falder derfor ind under det brede emne epigenetik. Genetiske mutationer kan føre til defekter i de konstitutive heterochromatinregioner, der fører til forskellige genetiske komplikationer (Roberts syndrom)
Hvad er fakultativ heterochromatin?
Fakultative heterochromatin-regioner er de DNA-regioner, der ikke findes i hele kromosomet, og de er derfor ikke konsistente mellem forskellige arter. Dette DNA koder for gener, der udtrykkes dårligt.
De fakultative heterochromatiner er tavsde gener, der udtrykkes under specifikke forhold. Disse betingelser omfatter;
- Temporal (f.eks. udviklingstilstande eller specifikke cellecyklusstadier)
- Spatial (f.eks. ændrer nuklear lokalisering fra centrum til periferien eller omvendt på grund af eksogene faktorer/signaler)
- Forældre/arvelig (f.eks. monoallel genekspression)
Generne dæmpes af kromatinmodulationsprocesser. Det klassiske eksempel på fakultativ heterochromatin-modifikation er X-kromosominaktivering hos kvinder, hvor et sæt af X-kromosomet inaktiveres, så den genetiske sammensætning af X-kromosom hos mænd og kvinder er afbalanceret.
Figur 02: Heterochromatin
Fakultativt heterochromatin har stor mulighed for at blive omdannet til euchromatin-regioner; under C-båndfarvningsteknikken farves fakultativ heterochromatin således ikke mørkt i sammenligning med konstitutiv heterochromatin.
Hvad er lighederne mellem konstitutiv og fakultativ heterochromatin?
- Både konstitutive og fakultative heterochromatintyper er sammensat af DNA-regioner.
- Både konstitutive og fakultative heterochromatintyper er stærkt kondenserede områder af DNA.
- Både konstitutive og fakultative heterochromatintyper kan skelnes ved C-båndfarvning.
- Både konstitutive og fakultative heterochromatintyper reguleres af epigenetiske faktorer.
Hvad er forskellen mellem konstitutiv og fakultativ heterochromatin?
Konstitutiv vs fakultativ heterochromatin |
|
| Konstitutivt heterochromatin refererer til de områder af DNA i kromosomet, der findes gennem hele cellecyklussen. | Fakultativt heterochromatin er områder af DNA'et, hvor generne dæmpes ved modifikationer. Derfor aktiveres de kun under visse forhold og findes ikke i hele cellen. |
| Typer af sekvenser | |
| Satellit-, minisatellit- og mikrosatellitsekvenser er typer af konstitutiv heterochromatin. | Lange indskudte nukleare elementer er en type fakultativ heterochromatin. |
| Ability to Express | |
| Konstitutivt heterochromatin er ikke i stand til at udtrykke generne. | Fakultativt heterochromatin kan udtrykkes. |
| C-båndfarvning | |
| Konstitutive heterochromatinbånd pletter i mørk farve. | Fakultative heterochromatinbånd pletter/pletter ikke med en lys farve. |
| polymorfismer | |
| Til stede blandt de konstitutive heterochromatin. | Fraværende i fakultativ heterochromatin. |
Opsummering – konstitutiv vs fakultativ heterochromatin
Heterochromatin og Euchromatin er de to vigtigste båndmønstre, der observeres under C-båndfarvning. Heterochromatin virker mørkt farvet, da de er stærkt kondenserede. Konstitutive og fakultative heterochromatin-regioner er de vigtigste divisioner af heterochromatin. De konsistente regioner, der findes gennem hele cellecyklussen, og som er strukturelt vigtige, omtales som konstitutiv heterochromatin. De dæmpede DNA-regioner, der til sidst omdannes til euchromatin-regioner, omtales som fakultativt heterochromatin. De udtrykkes kun under visse betingelser. Dette er forskellen mellem konstitutiv og fakultativ heterochromatin.
