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5.18:

Eucromatina

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Biologia Molecular
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Euchromatin

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Negli eucarioti, la cromatina esiste in tre forme principali in base al suo livello di compattazione, l’eucromatina, l’eterocromatina costitutiva, e l’eterocromatina facoltativa. L’eucromatina è una regione della cromatina ricca di geni, meno compatta e attivamente trascritta. Quando fissata e osservata al microscopio, appare come composta da regioni leggermente colorate perché può trattenere poche particelle di colorante.Gli amminoacidi della coda istonica dell’eucromatina sono ampiamente acetilati. L’acetilazione aumenta la carica negativa sulle proteine istoniche, riducendo localmente l’affinità istone DNA. Questo fenomeno riduce la compattazione della cromatina, consentendo un accesso più facile al DNA.L’eterocromatina costitutiva è una regione povera di geni, altamente ripetitiva, e fortemente compattata. Se osservata al microscopio, l’eterocromatina costitutiva appare come una colorazione scura poiché la compattazione le consente di assumere più colorante legante il DNA. Una coda di istone metilata caratterizza l’eterocromatina costitutiva.La metilazione favorisce l’affinità tra gli istoni e il DNA, aumentando così la compattazione della cromatina e inibendo l’accesso al DNA. Gli istoni metilati sono inoltre legati da una proteina nonistonica chiamata proteina eterocromatina 1, che facilita la compattazione della cromatina, e la diffusione dell’eterocromatina costitutiva. L’eterocromatina facoltativa è una regione povera di ripetizioni e con geni silenti.AL microscopio, appare di colore scuro, a causa della sua maggiore compattazione. La distinzione chiave tra eterocromatina facoltativa e costitutiva risiede nel fatto che i geni contenuti nelle regioni di eterocromatina facoltative siano flessibili. Per esempio, in una cellula, i geni contenuti nell’eterocromatina facoltativa possono essere repressi;mentre in un altra, geni posizionati nello stesso locus, possono essere espressi poiché non immagazzinati nello stato facoltativo.Le regioni di eterocromatina facoltativa, sono spesso legate da una proteina nonistonica chiamata complesso repressivo di polycom 2, che può di o trimetilare gli istoni H3 e contribuire alla repressione trascrizionale. L’inattivazione del cromosoma X nei mammiferi di sesso femminile è un esempio di eterocromatina facoltativa. Le femmine di mammifero hanno due cromosomi X e i maschi ne hanno solo uno.Uno dei cromosomi X, nelle femmine comprende un’eterocromatina altamente condensata, che provoca la repressione di tutti i geni presenti su quel cromosoma. Questo assicura che i geni sul cromosoma X di maschi e femmine, siano espressi allo stesso livello. Al microscopio, questo cromosoma X inattivato appare come un corpo di Barr:denso, scuro e colorato alla periferia del nucleo.

5.18:

Eucromatina

The extent of chromatin compaction can be studied by staining chromatin using specific DNA binding dyes. Under the microscope, the dense-compacted regions take up more dye, appearing darker while the less-compact regions take up less dye and appear lighter. Based on the compaction level, chromatins are classified into three primary forms – euchromatin, constitutive heterochromatin, and facultative heterochromatin.

Euchromatin: It is the less dense region of the chromatin and stains lighter. Euchromatin contains histone H3 extensively acetylated on lysine 9. Histones in the promoter region have methylated lysine 4, and phosphorylation of position 10. Extensive acetylation reduces the attraction between histones and DNA loosening the chromatin.

Constitutive heterochromatin: It is a highly compact region of chromatin that is mostly concentrated in the centromere and telomere. Unlike euchromatin, the amino acid at 9th position in histones H3 tail is di- or tri-methylated . This attracts a specialized nonhistone protein called heterochromatin protein 1 (HP1) to the methylated site. It represents the repressed region of chromatin. The human chromosomes 1,9,16 and Y chromosome in human males contain a large portion of constitutive heterochromatin.

Facultative heterochromatin: This region is denser than euchromatin, but, unlike constitutive heterochromatin, the lysine at the 27th position of histone H3 tail is di- or tri-methylated (H3K27me3). These regions are characterized by the binding of Polycomb repressive complexes: PRC1 and PRC2. The PRC2 domain is thought to bind first and initiate heterochromatin formation. The PRC2 complexes contain histone deacetylases enzymes that inhibit transcription and cause chromatin repression. In addition, the PRC2 complex also contains catalytic domain of several histone methyl transferases generating di-trimethyl lysines. PRC 1 then binds to the methylated nucleosomes and condenses the chromatin into compact structure inhibiting transcription.

Leitura Sugerida

  1. Molecular Biology of Cell, Alberts, 6th edition, Pages 210-211
  2. Molecular Cell Biology, Lodish, 8th edition, Pages 333-341.
  3. Filion, Guillaume J., Joke G. van Bemmel, Ulrich Braunschweig, Wendy Talhout, Jop Kind, Lucas D. Ward, Wim Brugman et al. "Systematic protein location mapping reveals five principal chromatin types in Drosophila cells." Cell 143, no. 2 (2010): 212-224.