Belangrijk verschil - Constitutief 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. Het verpakken van DNA in het chromosoom omvat vele stappen. Wanneer chromosomen na kleuring onder een microscoop worden waargenomen, kunnen verschillende gebieden worden waargenomen, zoals donker gekleurde gebieden en licht gekleurde gebieden. Donker gekleurde regio's staan bekend als heterochromatine, en het zijn de regio's met dicht opeengepakt DNA. Licht gekleurde regio's staan bekend als euchromatine, en dit zijn de regio's met los gepakt DNA. Heterochromatine kan verder worden geclassificeerd als constitutief heterochromatine en facultatief heterochromatine. Constitutief heterochromatine verwijst naar de DNA-gebieden in het chromosoom die tijdens de celcyclus worden gevonden. Ze worden voornamelijk gevonden in de buurt van de pericentromere regio's en telomere regio's van het chromosoom. Facultatief heterochromatine zijn gebieden van het DNA waarin de genen tot zwijgen worden gebracht door modificaties. Daarom worden ze alleen onder bepaalde omstandigheden geactiveerd en worden ze niet door de hele cel aangetroffen. Het belangrijkste verschil tussen constitutief en facultatief heterochromatine is de functionaliteit van de twee typen. Constitutief heterochromatine is gedurende de hele celcyclus aanwezig en codeert niet voor eiwitten, terwijl facultatief heterochromatine verwijst naar tot zwijgen gebrachte DNA-gebieden van het chromosoom die onder specifieke omstandigheden worden geactiveerd.
Wat is constitutief heterochromatine?
Constitutief heterochromatine verwijst naar de donkergekleurde gecondenseerde DNA-gebieden die overal op het chromosoom van de eukaryoten worden aangetroffen. Ze worden gevonden in de pericentromere en telomere gebieden van het chromosoom. Constitutieve heterochromatinegebieden worden gevisualiseerd met behulp van de C-bandingtechniek. 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 vaderschapstests.
De belangrijkste functie van constitutief heterochromatine wordt waargenomen tijdens het celdelingsproces, waarbij wordt voorspeld dat constitutief heterochromatine nodig is voor de segregatie van zusterchromatiden. Het is ook nuttig voor de goede werking en vorming van het centromeer.
Hoewel zowel centromeer als telomeer DNA is samengesteld uit constitutief heterochromatine, zijn zowel centromeer als telomeer DNA niet in het hele genoom geconserveerd. Centromere sequenties zijn niet geconserveerd in veel soorten, maar men denkt dat telomere sequenties meer geconserveerd zijn tussen soorten. Beide regio's bevatten geen genen, maar zijn belangrijk omdat ze een prominente structurele rol spelen.
Figuur 01: Constitutieve heterochromatine – C-banding
Replicatie van constitutief heterochromatine vindt plaats tijdens de late S-fase. Histon-modificaties worden uitgevoerd om het constitutieve heterochromatine te vormen, waarbij de meest voorkomende modificaties zijn: histonhypoacetylering, histon-H3-Lys9-methylering (H3K9) en cytosine-methylering. Deze modificaties zijn erfelijk en vallen daarom onder het brede onderwerp van epigenetica. Genetische mutaties kunnen leiden tot defecten in de constitutieve heterochromatineregio's die leiden tot verschillende genetische complicaties (syndroom van Robert)
Wat is facultatief heterochromatine?
Facultatieve heterochromatine-regio's zijn de DNA-regio's die niet door het hele chromosoom worden gevonden, en daarom zijn ze niet consistent tussen verschillende soorten. Dit DNA codeert voor genen die slecht tot expressie worden gebracht.
De facultatieve heterochromatines zijn tot zwijgen gebrachte genen die onder specifieke omstandigheden tot expressie worden gebracht. Deze voorwaarden omvatten;
- Tijdelijk (bijv. ontwikkelingstoestanden of specifieke celcyclusstadia)
- Ruimtelijk (bijv. nucleaire lokalisatie verandert van het centrum naar de periferie of vice versa als gevolg van exogene factoren/signalen)
- Ouderlijk/erfelijk (bijv. monoallele genexpressie)
De genen worden tot zwijgen gebracht door chromatinemodulatieprocessen. Het klassieke voorbeeld van facultatieve heterochromatinemodificatie is de inactivatie van het X-chromosoom bij vrouwen, waarbij één set van het X-chromosoom wordt geïnactiveerd, zodat de genetische samenstelling van het X-chromosoom bij mannen en vrouwen in evenwicht is.
Figuur 02: Heterochromatine
Facultatief heterochromatine heeft een grote kans om te worden omgezet in euchromatine-regio's; dus tijdens de C-banding-kleuringstechniek wordt facultatief heterochromatine niet donker gekleurd in vergelijking met constitutief heterochromatine.
Wat zijn de overeenkomsten tussen constitutief en facultatief heterochromatine?
- Zowel constitutieve als facultatieve heterochromatinetypen zijn samengesteld uit DNA-regio's.
- Zowel constitutieve als facultatieve heterochromatinetypen zijn sterk gecondenseerde gebieden van DNA.
- Zowel constitutieve als facultatieve heterochromatinetypen kunnen worden onderscheiden door C-bandingkleuring.
- Zowel constitutieve als facultatieve heterochromatinetypen worden gereguleerd door epigenetische factoren.
Wat is het verschil tussen constitutief en facultatief heterochromatine?
Constitutief versus facultatief heterochromatine |
|
| Constitutief heterochromatine verwijst naar de DNA-gebieden in het chromosoom die tijdens de celcyclus worden gevonden. | Facultatief heterochromatine zijn gebieden van het DNA waarin de genen tot zwijgen worden gebracht door modificaties. Daarom worden ze alleen onder bepaalde voorwaarden geactiveerd en worden ze niet in de hele cel aangetroffen. |
| Soorten reeksen | |
| Satelliet-, minisatelliet- en microsatellietsequenties zijn vormen van constitutief heterochromatine. | Lange afgewisselde nucleaire elementen zijn een soort facultatief heterochromatine. |
| Mogelijkheid om uit te drukken | |
| Constitutief heterochromatine kan de genen niet tot expressie brengen. | Facultatief heterochromatine kan worden uitgedrukt. |
| C Banding Verkleuring | |
| Constitutieve heterochromatinebanden verkleuren in donkere kleur. | Facultatieve heterochromatinebanden geven geen vlekken/vlekken bij een lichte kleur. |
| Polymorfismen | |
| Aanwezig bij de constitutieve heterochromatine. | Afwezig in facultatief heterochromatine. |
Samenvatting – Constitutief versus facultatief heterochromatine
Heterochromatine en Euchromatine zijn de twee belangrijkste bandpatronen die worden waargenomen onder C-bandkleuring. Heterochromatine lijkt donker gekleurd omdat ze sterk gecondenseerd zijn. Constitutieve en facultatieve heterochromatineregio's zijn de belangrijkste afdelingen van heterochromatine. De consistente regio's die tijdens de celcyclus worden gevonden en die structureel belangrijk zijn, worden constitutief heterochromatine genoemd. De tot zwijgen gebrachte DNA-regio's die uiteindelijk worden omgezet in euchromatine-regio's worden facultatief heterochromatine genoemd. Ze worden alleen onder bepaalde voorwaarden uitgedrukt. Dit is het verschil tussen constitutief en facultatief heterochromatine.
