Konstitutivni heterohromatin

Domeni konstitutivnog heterohromatina su segmnti DNK u hromosomima eukariota.^[2] Glavnina konstitutivnog heterokromatina nalazi se u pericentromernim regionima hromosoma, ali se nalazi i u telomerama i u čitavim hromosomima. U ljudi je znatno više konstitutivnog heterokromatina nalazi se u hromosomima 1, 9 , 16, 19 i Y.^[3] Konstitutivni heterohromatin sastoji se uglavnom od velikog broja kopija tandemskih ponavljanja poznatih kao satelitska ponavljanja, minisateliti i mikrosatelitska ponavljanja i transpozonska ponavljanja. Kod ljudi, ove regije čine oko 200 MB ili 6,5% ukupnog genoma, ali njihov sastav ponavljanja otežava sekvenciranje, pa su sekvencirane samo male regije.

C-pruganje hromosoma u kariogramu žene, sa konstitutivnim heterohromatinom^[1]

Vizualizacija konstitutivnog heterohromatina moguća je upotrebom tehnika C-pruganja. Regije koje se boje tamnije su dijelovi konstitutivnog heterohromatina.^[4] Konstitutivni heterohromatin boji se tamno zbog visoko kondenzirane prirode DNK.

Konstitutivni heterohromatin ne treba miješati sa fakultativnim heterohromatinom, koji je manje zgusnut, manje stabilan i mnogo manje polimorfan i koji se ne boji kada se koristi tehnika C-bandinga.

Mogući modeli za ekspresiju gena pronađenih u konstitutivnom heterokromatinu.

Funkcija

Heterohromatin vs. euhromatin

Konstitutivni heterokromatin nalazi se češće na periferiji jedra pričvršćen za jedarnu membranu. Ovim se koncentrira euhromatska DNK u centru jedra, gdje se može aktivno transkribirati. Vjeruje se da je tokom mitoze konstitutivni heterokromatin neophodan za pravilnu segregaciju sestrinskih hromatida i funkciju centromera. Ponavljajuće sekvence pronađene na pericentromerama, kod mnogih vrsta nisu konzervirane i više ovise o epigenetičkim modifikacijama za regulaciju, dok telomere imaju više konzervirnih sekvenci.

Smatralo se da je konstitutivni heterokromatin relativno lišen gena, ali istraživači su pronašli više od 450 gena u heterokromatskoj DNK Drosophila melanogaster.^[5] Ova područja su visoko zgusnuta i epigenetički modificirana, kako bi se spriječila transkripcija. Da bi se geni transkribirali, moraju imati mehanizam za prevladavanje utišavanja, koje se javlja u ostatku heterohromatina. Postoje mnogi predloženi modeli za izražavanje gena u tim regijama, uključujući modele izolacije, sprečavanja, integracije, eksploatacije i ograničavanja TE.

Kada se geni postave blizu područja konstitutivnog heterokromatina, njihova transkripcija obično se utiša. Ovo je poznato kao varijegacija efekta položaja i može dovesti do mozaičnog fenotipa.

Replikacija i epigenetika

Opći model za umnožavanje heterohromatina tokom ćelijske diobe

Konstitutivni heterohromatin replicira se kasno u S-fazama ćelijskog ciklusa i ne učestvuje u mejznim rekombinacijama.

Modifikacije histona jedan su od glavnih načina na koji ćelija kondenzuje konstitutivni heterokromatin.^[6] Tri najčešće modifikacije u konstitutivnom heterohromatinu su histonska hipotocetilacija, metilacija histona H3-Lys9 (H3K9) i metilacija citozina. Te modifikacije nalaze se i u drugim tipovima DNK, ali mnogo rjeđe. Metilacija citozina je najčešći tip, iako ga nema kod svih eukariota. U ljudi postoji povećana metilacija u centromerama i telomerama, koje se sastoje od konstitutivnog heterokromatina. Ove modifikacije mogu trajati i tokom mitoze i mejoze i nasljeđuje se. SUV39H1 je histon-metiltransferaza koja metilira H3K9, pružajući mjesto vezanja za heterohromatinski protein 1 (HP1). HP1 je uključen u proces kondenzacije hromatina, koji DNK čini nepristupačnom za transkripciju.^[7][8]

Bolesti

Genetički poremećaji koji su posljedica mutacija koje uključuju konstitutivni heterohromatin imaju tendenciju da utiču na diferencijaciju ćelija i nasljeđuju se po autosomno recesivnom obrascu.^[9] Poremećaji uključuju Robersov i ICF sindrom.

Neki karcinomi povezani su s anomalijama u konstitutivnom heterohromatinu i proteinima koji su uključeni u njegovo stvaranje i održavanje. Rak dojke povezan je sa smanjenjem HP1 alfa proteina, dok je ne-Hodgkinov limfom povezan sa hipometilacijom genoma, posebno satelitskih regija.

Reference

1. "C-Banding". web.udl.es. Pristupljeno 2. 12. 2015.
2. Saksouk, Nehmé; Simboeck, Elisabeth; Déjardin, Jérôme (15. 1. 2015). "Constitutive heterochromatin formation and transcription in mammals". Epigenetics & Chromatin. 8: 3. doi:10.1186/1756-8935-8-3. ISSN 1756-8935. PMC 4363358. PMID 25788984.
3. T. Strachan and A. Read (2004). Human Molecular Genetics 3. Garland Publishing. str. 256–295. ISBN 978-0-81534182-6.
4. Angell, Roslyn R.; Jacobs, Patricia A. (1. 12. 1975). "Lateral asymmetry in human constitutive heterochromatin". Chromosoma. 51 (4): 301–310. doi:10.1007/BF00326317. ISSN 0009-5915.
5. Yasuhara, Jiro C.; Wakimoto, Barbara T. (1. 6. 2006). "Oxymoron no more: the expanding world of heterochromatic genes". Trends in Genetics. 22 (6): 330–338. doi:10.1016/j.tig.2006.04.008. PMID 16690158.
6. Richards, Eric J.; Elgin, Sarah C. R. (2002). "Epigenetic Codes for Heterochromatin Formation and Silencing". Cell. 108 (4): 489–500. doi:10.1016/S0092-8674(02)00644-X. ISSN 0092-8674. PMID 11909520.
7. Bártová, Eva; Krejčí, Jana; Harničarová, Andrea; Galiová, Gabriela; Kozubek, Stanislav (1. 8. 2008). "Histone Modifications and Nuclear Architecture: A Review". Journal of Histochemistry & Cytochemistry. 56 (8): 711–721. doi:10.1369/jhc.2008.951251. ISSN 0022-1554. PMC 2443610. PMID 18474937.
8. Lomberk, Gwen; Wallrath, Lori; Urrutia, Raul (1. 1. 2006). "The Heterochromatin Protein 1 family". Genome Biology. 7 (7): 228. doi:10.1186/gb-2006-7-7-228. ISSN 1465-6906. PMC 1779566. PMID 17224041.
9. {{Cite web|url = http://atlasgeneticsoncology.org/Deep/HeterochromatineDEEP.html%7Ctitle%5B%5D = Heterochromatin, from Chromosome to Protein|access-date = 9 November 2015|website = Atlas of Genetics and Cytogenetics in Oncology and Haematology|last = Marie-Geneviève Mattei and Judith Luciani|archive-url = https://web.archive.org/web/20151027060602/http://atlasgeneticsoncology.org/Deep/HeterochromatineDEEP.html%7Carchive-date = 27 October 2015