Diferența cheie – Heterocromatina constitutivă vs facultativă
Cromozomii sunt structuri condensate compuse din acizi nucleici dezoxiriboze (ADN). Este o structură bine organizată, iar unitatea de bază a ambalării ADN-ului este nucleozomul. Ambalarea ADN-ului în cromozom implică mai mulți pași. Când cromozomii sunt observați la microscop după colorare, pot fi observate diferite regiuni, cum ar fi regiunile colorate întunecat și regiunile ușor colorate. Regiunile colorate întuneric sunt cunoscute sub numele de Heterocromatină și sunt regiunile care au ADN-ul dens. Regiunile ușor colorate sunt cunoscute sub numele de eucromatină și sunt regiunile care au ADN-ul slab împachetat. Heterocromatina poate fi clasificată în continuare ca heterocromatina constitutivă și heterocromatina facultativă. Heterocromatina constitutivă se referă la regiunile de ADN din cromozom găsite pe tot parcursul ciclului celular. Ele se găsesc în principal în apropierea regiunilor peri-centromerice și a regiunilor telomerice ale cromozomului. Heterocromatina facultativă este regiuni ale ADN-ului în care genele sunt reduse la tăcere prin modificări. Prin urmare, ele sunt activate doar în anumite condiții și nu se găsesc în întreaga celulă. Diferența cheie dintre heterocromatina constitutivă și facultativă este funcționalitatea celor două tipuri. Heterocromatina constitutivă este prezentă pe tot parcursul ciclului celular și nu codifică proteine, în timp ce heterocromatina facultativă se referă la regiunile ADN-ului cromozomului care sunt activate în anumite condiții.
Ce este heterocromatina constitutivă?
Heterocromatina constitutivă se referă la regiunile condensate colorate întuneric ale ADN-ului care se găsesc în cromozomul eucariotelor. Ele se găsesc în regiunile peri-centromerice și telomerice ale cromozomului. Regiunile constitutive de heterocromatină sunt vizualizate folosind tehnica de bandă C. La microscop, heterocromatina constitutivă pare să fie mult colorată întuneric.
Compoziția heterocromatinei constitutive se bazează în principal pe numărul mare de copii de repetări în tandem. Aceste repetări în tandem pot fi ADN satelit, ADN minisatelit sau ADN microsatelit. Aceste regiuni sunt foarte repetitive și polimorfe. Prin urmare, în prezent, aceștia sunt utilizați ca markeri în amprentarea ADN și în testele de paternitate.
Funcția principală a heterocromatinei constitutive este observată în timpul procesului de diviziune celulară, unde se prevede că heterocromatina constitutivă este necesară pentru segregarea cromatidelor surori. De asemenea, este util în funcționarea și formarea corectă a centromerului.
Deși atât ADN-ul centromeric, cât și ADN-ul telomeric sunt compus din heterocromatină constitutivă, atât ADN-ul centromer, cât și ADN-ul telomeric nu sunt conservate în întregul genom. Secvențele centromerice nu sunt conservate la multe specii, dar se consideră că secvențele telomerice sunt mai conservate între specii. Ambele regiuni nu conțin gene, dar sunt importante deoarece joacă un rol structural proeminent.
Figura 01: Heterocromatină constitutivă – bandă C
Replicarea heterocromatinei constitutive are loc în timpul fazei S târzii. Modificările histonelor sunt făcute pentru a forma heterocromatina constitutivă, unde cele mai comune modificări includ - hipoacetilarea histonelor, metilarea histonelor H3-Lys9 (H3K9) și metilarea citozinei. Aceste modificări sunt ereditare, prin urmare, se încadrează în tema generală a epigeneticii. Mutațiile genetice pot duce la defecte în regiunile constitutive ale heterocromatinei, ducând la diferite complicații genetice (sindromul Robert)
Ce este heterocromatina facultativă?
Regiunile heterocromatine facultative sunt regiunile ADN care nu se găsesc pe tot cromozomul și, prin urmare, nu sunt consecvente între diferitele specii. Acest cod ADN pentru gene care sunt exprimate slab.
Heterocromatinele facultative sunt gene reduse la tăcere care sunt exprimate în condiții specifice. Aceste condiții includ;
- Temporal (de exemplu, stări de dezvoltare sau stadii specifice ciclului celular)
- Spațial (de exemplu, localizarea nucleară se modifică de la centru la periferie sau invers din cauza factorilor/semnalelor exogene)
- Parental/ereditare (de exemplu, expresia genei monoalelice)
Genele sunt reduse la tăcere prin procesele de modulare a cromatinei. Exemplul clasic de modificare facultativă a heterocromatinei este inactivarea cromozomului X la femele, unde un set al cromozomului X este inactivat astfel încât compoziția genetică a cromozomului X la bărbați și femele să fie echilibrată.
Figura 02: Heterocromatina
Heterocromatina facultativă are o mare posibilitate de a fi convertită în regiuni eucromatine; astfel, în timpul tehnicii de colorare cu bandă C, heterocromatina facultativă nu este colorată la culoare închisă în comparație cu heterocromatina constitutivă.
Care sunt asemănările dintre heterocromatina constitutivă și facultativă?
- Atât tipurile de heterocromatină constitutivă, cât și cele facultative sunt compuse din regiuni ADN.
- Atât tipurile de heterocromatina constitutivă, cât și cele facultative sunt regiuni puternic condensate ale ADN-ului.
- Atât tipurile de heterocromatină constitutivă, cât și cele facultative pot fi distinse prin colorarea cu bandă C.
- Atât tipurile de heterocromatină constitutivă, cât și cele facultative sunt reglementate de factori epigenetici.
Care este diferența dintre heterocromatina constitutivă și facultativă?
Heterocromatină constitutivă vs facultativă |
|
| Heterocromatina constitutivă se referă la regiunile de ADN din cromozom găsite pe parcursul ciclului celular. | Heterocromatina facultativă este regiuni ale ADN-ului în care genele sunt reduse la tăcere prin modificări. Prin urmare, ele sunt activate doar în anumite condiții și nu se găsesc în întreaga celulă. |
| Tipuri de secvențe | |
| Secvențele de satelit, minisateliți și microsateliți sunt tipuri de heterocromatină constitutivă. | Elementele nucleare lungi intercalate sunt un tip de heterocromatină facultativă. |
| Abilitatea de a exprima | |
| Heterocromatina constitutivă nu poate exprima genele. | Heterocromatina facultativă poate fi exprimată. |
| Colorare cu benzi C | |
| Benzile constitutive de heterocromatină se colorează în culoare închisă. | Benzile facultative de heterocromatină nu colorează/pătează cu o culoare deschisă. |
| Polimorfisme | |
| Prezentă printre heterocromatina constitutivă. | Absente în heterocromatina facultativă. |
Rezumat – Heterocromatină constitutivă vs facultativă
Heterocromatina și eucromatina sunt cele două modele principale de bandă observate sub colorarea benzii C. Heterocromatina pare colorată întuneric, deoarece sunt foarte condensate. Regiunile heterocromatinei constitutive și facultative sunt principalele diviziuni ale heterocromatinei. Regiunile consistente găsite pe tot parcursul ciclului celular, care sunt importante din punct de vedere structural, sunt denumite heterocromatină constitutivă. Regiunile de ADN reduse la tăcere care sunt în cele din urmă convertite în regiuni de eucromatină sunt denumite heterocromatină facultativă. Ele sunt exprimate numai în anumite condiții. Aceasta este diferența dintre heterocromatina constitutivă și facultativă.
