Гетерохроматин: общие сведения
Хроматин не однороден по своей структуре; он выступает в различных формах упаковки - от фибриллы высококонденсированного хроматина (известного как гетерохроматин) до менее компактизированной формы, где гены обычно экспрессируются (известной как эухроматин ).
Хроматин, этот состоящий из ДНК и нуклеосом полимер, является динамической молекулой, существующей во многих различных конфигурациях. Ранее в течение длительного времени хроматин разделяли на эухроматин и гетерохроматин исходя из картины окрашивания ядра красителями, которые цитологи использовали для визуализации ДНК.
Эухроматин, представляя собой деконденсированный хроматин, может быть активным или неактивным в отношении транскрипции.
Гетерохроматин можно определить в широком смысле как высококомпактизированный и "молчащий" хроматин. Он может существовать как постоянно молчащий хроматин ( конститутивный гетерохроматин ), где гены организма лишь изредка экспрессируются в клетках любого типа, или как хроматин, репрессированный в некоторых клетках в ходе специфического клеточного цикла или на специфической стадии развития ( факультативный гетерохроматин ). Таким образом, имеется спектр состояний хроматина, и накопленная за многие годы литература позволяет предполагать, что хроматин является высокодинамичной структурой.
Гены, оказавшиеся в ненормальном соседстве с гетерохроматином в результате либо перестройки, либо транспозиции [transposition], обнаруживают мозаичный фенотип, показывая тем самым, что данный ген оказался сайленсированным в некоторых клетках, в которых в норме он активен (эффект положения мозаичного типа - PEV , position-effect variegation). Сайленсинг , происходящий при PEV, можно приписать упаковке репортерного гена в гетерохроматиновой форме; это показывает, что формирование гетерохроматина, будучи однажды инициировано, может распространяться и охватывать близлежащие гены.
Формирование гетерохроматина решающим образом зависит от метилирования гистона НЗ по лизину 9, с сопутствующей ассоциацией белка гетерохроматина 1 ( НР1 - Heterochromatin Protein 1) и других взаимодействующих белков, в том числе НЗК9-метилтрансфераз; множественные взаимодействия этих белков необходимы для поддержания и распространения гетерохроматина. "Нацеливание" на гетерохроматин, в том числе накопление НЗК9mе , происходит, по-видимому, с участием машинерии РНК-интерференции ( RNAi ), однако играют роль и специфические ДНК- белковые взаимодействия.
Пока точно не установлена роль гетерохроматина, на долю которого приходится значительная часть генома человека. Гетерохроматин конденсирован в течение практически всего клеточного цикла, он неактивен и реплицируется поздно. Большинство участков конденсированы и неактивны во всех клетках ( конститутивный гетерохроматин ), хотя другие, например Х-хромосома, могут быть как конденсированными и неактивными, так и деконденсированными и активными ( факультативный гетерохроматин ). Если из-за хромосомных аберраций гены оказываются рядом с гетерохроматином, то активность таких генов может изменяться или даже блокироваться. Поэтому проявления хромосомных аберраций, таких, как дупликации или делеции, зависят не только от затронутых локусов, но и от типа хроматина в них.
Широко распространено мнение о генетической инертности гетерохроматина. Поскольку его истинные функции нельзя считать установленными, эта точка зрения по мере накопления знаний о гетерохроматине может измениться. Уже сейчас в нем находят активно экспрессирующиеся гены. Гетерохроматизация определенных участков хромосом часто сопровождается подавлением транскрипции имеющихся в них генов. В процесс гетерохроматизации могут быть вовлечены протяженные участки хромосом и даже целые хромосомы.
Резюме: Гетерохроматин (heterochromatin) [греч. heteros — другой, разный, chroma (chromatos) — цвет, окраска и лат. -in(e) — суффикс, обозначающий «подобный»] - сильно окрашиваемые участки хроматина, остающиеся в конденсированном состоянии в течение всего клеточного цикла. Гетерохроматин — компактная неактивная часть хроматина, в которой содержится множество высоко повторяющихся нуклеотидных последовательностей и лишь небольшое количество генов. Гетерохроматин характеризуется высоким уровнем метилирования гистона H3 по двум лизиновым остаткам в комбинации с отсутствием признаков ацетилирования, а также присутствием специального гетерохроматинового белка (HP1). Термин «Гетерохроматин» предложен Э. Хейтцем в 1922 г.
Смотрите также:
