Verschil tussen constitutief en facultatief Heterochromatine

Belangrijkste verschil - constitutioneel versus facultatief heterochromatine
 

Chromosomen zijn gecondenseerde structuren die zijn samengesteld uit deoxyribose-nucleïnezuren (DNA). Het is een goed georganiseerde structuur en de basiseenheid van de DNA-verpakking is het nucleosoom. De verpakking van DNA in het chromosoom omvat vele stappen. Wanneer chromosomen worden waargenomen onder een microscoop na kleuring, kunnen verschillende gebieden worden waargenomen zoals donker gekleurde gebieden en licht gekleurde gebieden. Donker gekleurde gebieden staan ​​bekend als Heterochromatin, en ze zijn de regio's met dicht gepakt DNA. Licht gekleurde gebieden zijn bekend als Euchromatin, en ze zijn de regio's die los DNA hebben gepakt. Heterochromatine kan verder worden geclassificeerd als constitutief heterochromatine en facultatief heterochromatine. Constitutieve heterochromatine verwijst naar de gebieden van DNA in het chromosoom die gedurende de gehele celcyclus zijn gevonden. Ze worden voornamelijk aangetroffen in de buurt van de peri-centromere gebieden en telomere gebieden van het chromosoom. Facultatief heterochromatine is gebieden van het DNA waarin de genen door modificaties tot zwijgen worden gebracht. Daarom worden ze alleen onder bepaalde omstandigheden geactiveerd en niet in de hele cel gevonden. De belangrijk verschil tussen constitutief en facultatief heterochromatine is de functionaliteit van de twee typen. Constitutieve heterochromatine is aanwezig in de gehele celcyclus en codeert niet voor eiwitten, terwijl facultatief heterochromatine verwijst naar gedempt DNA-gebieden van het chromosoom die onder specifieke omstandigheden worden geactiveerd.

INHOUD

1. Overzicht en belangrijkste verschil
2. Wat is constitutief Heterochromatin
3. Wat is Facultatief Heterochromatin
4. Overeenkomsten tussen constitutief en facultatief Heterochromatin
5. Vergelijking zij aan zij - constituerend vs facultatief Heterochromatine in de vorm van een tabel
6. Samenvatting

Wat is constitutief Heterochromatin?

Constitutief heterochromatine verwijst naar de donker gekleurde gecondenseerde gebieden van DNA die worden gevonden door het chromosoom van de eukaryoten. Ze worden gevonden in de peri-centromere en telomere gebieden van het chromosoom. Constitutieve heterochromatinegebieden worden gevisualiseerd met behulp van de C-bandtechniek. Onder de microscoop lijkt het constitutieve heterochromatine veel donker gekleurd te zijn.

De samenstelling van het constitutieve heterochromatine is voornamelijk gebaseerd op het hoge aantal kopieën van tandemherhalingen. Deze tandemherhalingen kunnen satelliet-DNA, minisatelliet-DNA of microsatelliet-DNA zijn. Deze regio's zijn zeer repetitief en polymorf. Daarom worden ze momenteel gebruikt als markers bij DNA-vingerafdrukken en vaderschapstesten.

De belangrijkste functie van constitutief heterochromatine wordt waargenomen tijdens het celdelingsproces, waarbij voorspeld wordt dat constitutief heterochromatine vereist is voor de scheiding van zusterchromatiden. Het is ook nuttig bij het goed functioneren en de vorming van de centromeer.

Hoewel zowel het centromere als het telomere DNA zijn samengesteld uit constitutief heterochromatine, zijn zowel centromeer als telomeer DNA niet door het gehele genoom geconserveerd. Centromere sequenties zijn niet geconserveerd in veel soorten, maar telomerische sequenties worden verondersteld meer geconserveerd te zijn over verschillende soorten. Beide regio's bevatten geen genen, maar zijn belangrijk omdat ze een prominente structurele rol spelen.

Figuur 01: Constituerend Heterochromatin - C-banding

Replicatie van constitutief heterochromatine vindt plaats tijdens de late S-fase. Histonmodificaties worden uitgevoerd om het constitutieve heterochromatine te vormen, waarbij de meest gebruikelijke modificaties omvatten - histon hypoacetylatie, histon H3-Lys9 methylatie (H3K9) en cytosine methylatie. Deze modificaties zijn dus erfelijk en vallen daarom onder het brede onderwerp van de epigenetica. Genetische mutaties kunnen leiden tot defecten in de constitutieve heterochromatinegebieden die leiden tot verschillende genetische complicaties (Robert's Syndrome)

Wat is Facultatief Heterochromatin?

Facultatieve heterochromatinegebieden zijn de DNA-gebieden die niet overal op het chromosoom worden aangetroffen en daarom zijn ze niet consistent tussen verschillende soorten. Deze DNA-code voor genen die slecht worden uitgedrukt.

De facultatieve heterochromatines zijn silenced-genen die onder specifieke omstandigheden tot expressie worden gebracht. Deze voorwaarden omvatten;

• Temporele (bijv. Ontwikkelingsstaten of specifieke celcyclusstadia)
• Ruimtelijk (bijv. Nucleaire lokalisatie verandert van het centrum naar de periferie of omgekeerd als gevolg van exogene factoren / signalen)
• Ouderlijk / erfelijk (bijvoorbeeld monoallelische genexpressie)

De genen worden tot zwijgen gebracht door chromatine modulatieprocessen. Het klassieke voorbeeld van facultatieve heterochromatinemodificatie is X-chromosoominactivering bij vrouwen, waarbij één set van het X-chromosoom is geïnactiveerd zodat de genetische samenstelling van X-chromosoom bij mannen en vrouwen in evenwicht is.

Figuur 02: Heterochromatine

Facultatief heterochromatine heeft een hoge mogelijkheid om te worden omgezet in euchromatinegebieden; dus, tijdens de C-bandingkleuringstechniek, is facultatief heterochromatine niet donker gekleurd in vergelijking met constitutief heterochromatine.

Wat zijn de overeenkomsten tussen constitutief en facultatief Heterochromatine?

• Zowel Constitutive als Facultative Heterochromatin types zijn samengesteld uit DNA-regio's.
• Zowel Constitutieve als Facultatieve Heterochromatin-typen zijn sterk gecondenseerde DNA-gebieden.
• Zowel Constitutieve als Facultatieve Heterochromatin-typen kunnen worden onderscheiden door C-bandkleuring.
• Zowel het constitutieve als het facultatieve Heterochromatin-type worden gereguleerd door epigenetische factoren.

Wat is het verschil tussen constitutief en facultatief Heterochromatine?

Constitutieve versus facultatieve heterochromatine
Constitutieve heterochromatine verwijst naar de gebieden van DNA in het chromosoom die gedurende de gehele celcyclus zijn gevonden.	Facultatief heterochromatine is gebieden van het DNA waarin de genen door modificaties tot zwijgen worden gebracht. Daarom worden ze alleen onder bepaalde omstandigheden geactiveerd en niet in de hele cel gevonden.
Typen sequenties
Satelliet-, minisatelliet- en microsatellietsequenties zijn vormen van constitutief heterochromatine.	Lange gespreide nucleaire elementen zijn een soort facultatief heterochromatine.
Mogelijkheid om uit te drukken
Constitutieve heterochromatine kan de genen niet tot expressie brengen.	Facultatief heterochromatine kan worden uitgedrukt.
C-bandkleuring
Constituerende heterochromatinebanden kleuren in een donkere kleur.	Facultatieve heterochromatinebanden kleuren niet / kleuren niet met een lichte kleur.
polymorfismen
Aanwezig bij het constitutieve heterochromatine.	Afwezig in facultatief heterochromatine.

Samenvatting - Constitutive vs Facultative heterochromatine

Heterochromatin en Euchromatin zijn de twee belangrijkste bandpatronen waargenomen onder C-bandkleuring. Heterochromatine lijkt donker bevlekt, omdat ze sterk gecondenseerd zijn. Constitutieve en facultatieve heterochromatinegebieden zijn de belangrijkste delen van heterochromatine. De consistente regio's die gedurende de gehele celcyclus worden gevonden, die structureel belangrijk zijn, worden constitutief heterochromatine genoemd. De tot zwijgen gebrachte DNA-gebieden die uiteindelijk worden omgezet in euchromatinegebieden worden facultatief heterochromatine genoemd. Ze worden alleen uitgedrukt onder bepaalde voorwaarden. Dit is het verschil tussen constitutief en facultatief heterochromatine.

Referentie:

1.Patrick Trojer en Danny Reinberg. "Facultatief Heterochromatine: is er een onderscheidende moleculaire signatuur?" Molecular Cell, Cell Press, 11 oktober 2007. Beschikbaar Hier
2.Saksouk, Nehmé, et al. "Constitutieve heterochromatinevorming en transcriptie bij zoogdieren." Epigenetica & chromatine, BioMed Central, 2015. Beschikbaar Hier

Afbeelding met dank aan:

1.'C-banding'door Rcann3 - Eigen werk, (CC BY-SA 4.0) via Commons Wikimedia 
2.'Sha-Boyer-Fig1-CCBy3.0' (CC BY 3.0) via Commons Wikimedia