Heterocromatina - zone de cromatina care sunt într-o stare condensată (compact) în timpul ciclului celular. O caracteristică a ADN-ului heterocromatic este transcripbilitatea extrem de scăzută .
În 1907, citologul german S. Gutherz ( S. Gutherz ) a descoperit că unele fragmente de cromozomi sau cromozomi întregi în timpul diviziunii celulare sunt colorate intens și arată mai condensate în comparație cu zonele slab colorate. Acest fenomen a fost numit heteropicnoză, dar termenul nu a prins rădăcini mai târziu [1] . În nucleele celulelor aflate în interfaza s-au găsit zone care au fost intens colorate cu coloranți care se leagă de cromatină, astfel de zone au fost numite cromocentri. S. Guthertz a arătat că segmentele heteropicnotice ale cromozomilor devin vizibile la începutul profazei, adică la începutul condensării cromozomilor, deosebindu-se de secțiunile „normale” într-o culoare mai intensă; diferențele de intensitate a culorii scad odată cu condensarea și devin aproape imposibil de distins la sfârșitul metafazei.
Un alt citolog german Emil Heitz , după ce a analizat raportul dintre numărul de cromocentri și regiunile heteropicnotice ale cromozomilor observate în timpul mitozei în celulele de mușchi, a ajuns la concluzia că cromocentrii găsiți în interfază sunt asociați cu regiuni heteropicnotice puternic condensate și intens colorate ale cromozomii observați în timpul ciclului mitotic, adică cromocentrii și regiunile heteropicnotice sunt aceleași regiuni ale cromozomilor care nu suferă decondensare în telofază.
În 1928, Heitz a propus termenii „ eucromatină ” pentru regiunile cromozomilor care suferă un proces de compactare-decompactare în timpul mitozei și „heterocromatină” pentru regiunile care rămân permanent condensate. Heitz credea că regiunile heterocromatine ale cromozomilor sunt inerte genetic [1] .
Principala diferență funcțională dintre heterocromatina facultativă și heterocromatina constitutivă este posibilitatea trecerii la starea eucromatică, în care ADN-ul devine activ transcripțional și, în consecință, are loc expresia genelor localizate în această regiune a cromozomului.
Heterocromatina facultativă conține ADN codant și, prin urmare, relativ conservat; ADN-ul heterocromatinei constitutive este predominant necodant și, prin urmare, foarte polimorf și variabil.
În stadiile incipiente ale ontogenezei , în multe cazuri, conținutul de heterocromatine în cromozomii metafazici este semnificativ mai mic decât în stadiile ulterioare și în celulele unui organism adult - cromozomii metafazici ai blastomerilor multor vertebrate sunt puternic decompactate și nu se găsesc formațiuni de heterocromatină. în nucleele de interfază.
Heterocromatinele facultative și constitutive sunt detectate și prin diferența de colorare: dacă heterocromatina facultativă este supusă colorării Romanovsky-Giemsa G în condiții standard, apoi colorarea cu același colorant după denaturarea -renaturarea ADN-ului colorează selectiv heterocromatina constitutivă. Această metodă selectivă se numește colorare pentru heterocromatina constitutivă (C) sau colorare C.
De obicei, regiunile heterocromatice facultative sunt prezente doar în unul dintre cromozomii omologi. Un exemplu tipic de heterocromatina facultativă este un cromozom sexual inactiv într- un cariotip homogametic , cum ar fi un cromozom X inactiv la mamiferele femele care se dezactivează într-o stare heterocromatică condensată; un astfel de cromozom X heterocromatic este observat în interfază ca un corp Barr . În același timp, în timpul gametogenezei și în stadiile incipiente ale embriogenezei, ambii cromozomi X sunt eucromatici și activi din punct de vedere transcripțional.
Un alt exemplu de formare a heterocromatinei facultative este etapa pachitenă a diviziunii meiotice a unui gametocit heterogametic, care la mamifere în timpul spermatogenezei este însoțită de formarea unui complex heterocromatinic de cromozomi XY - veziculă genitală. Formarea unui astfel de complex heterocromatic este temporară și reversibilă, necesară pentru dezactivarea cromozomilor sexuali în acest stadiu al meiozei : în cazul în care cromozomii X și Y rămân activi în acest stadiu, există un dezechilibru între produsele de expresie ale autozomi și cromozomi sexuali, ceea ce duce la moartea celulelor.
Heterocromatina facultativă provoacă, de asemenea, „tăcerea” genelor specifice țesutului care trec în starea eucromatică și sunt exprimate doar în celule diferențiate ale anumitor țesuturi: ~ 10% din gene sunt active în astfel de celule - genele rămase sunt inactivate și fac parte din heterocromatina facultativă.
Heterocromatina constitutivă (structurală) este conținută în ambii cromozomi omologi și este localizată în principal în zonele expuse - centromer , telomeri , organizator nucleolar . ADN-ul heterocromatinei constitutive este predominant ADN satelit , constând din repetări în tandem (de exemplu HS1 (Satelitul uman 1), HS2, HS3, satelitul alfa și alți sateliți umani). În nucleul de interfază, heterocromatina constitutivă formează cromocentri pe partea interioară a membranei nucleare, precum și în regiunile organizatorilor nucleolari. Întrebarea rolului funcțional al heterocromatinei structurale într-o celulă eucariotă rămâne deschisă.
Cromatina este o nucleoproteină - un complex de ADN cu histone . Condensarea cromatinei în heterocromatină este însoțită atât de modificarea histonelor, cât și de complicarea compoziției complexului nucleoproteic datorită participării proteinelor heterocromatine HP1 (Heterochromatin Protein 1).
Histonele complexului heterocromatin se caracterizează printr-un grad scăzut de acetilare pentru reziduurile de lizină , ceea ce crește proprietățile lor de bază și, în consecință, legarea lor la grupele fosfat acide ale ADN-ului, ceea ce contribuie la compactarea complexului. O altă caracteristică care duce la formarea heterocromatinei este metilarea histonei H3 lizină 27 de către complexul Polycomb 2 (PRC2) și a histonei H3 lizinei 9 de către histona metiltransferaza Suv39h. Metilarea celui de-al 9-lea reziduu de lizină al histonei H3 duce la formarea unui situs de legare cu afinitate ridicată pentru histona H3 și proteina heterocromatină HP1. La Drosophila, metiltransferaza Suv39h este asociată funcțional cu histon deacetilaza în așa fel încât starea acetilată și metilata a celui de-al 9-lea reziduu de lizină al histonei H3 se exclud reciproc, adică este furnizat un singur mecanism de deacetilare și metilare a histonei H3, conducând la legarea crescută de histonă atât a ADN-ului, cât şi a proteinei heterocromatine.HP1.
| Cromozomii | |||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Principal | |||||||||||
| Clasificare | |||||||||||
| Structura |
| ||||||||||
| Restructurari si incalcari | |||||||||||
Determinarea sexului cromozomal | |||||||||||
| Metode | |||||||||||