EUCHROMATIN: STRUCTUUR EN FUNCTIES - BIOLOGIE - 2025

Het euchromatine is het deel van de eukaryote chromosomen dat is samengesteld uit licht gepakte chromatine en dat de meeste coderende gensequenties van het genoom van veel organismen bevat.

Dit gebied van eukaryote chromosomen is geassocieerd met transcriptioneel actieve gebieden en is daarom van groot belang voor de cellen van een organisme. Het is duidelijk zichtbaar in cellen die niet delen, aangezien het heterochromatine wordt bij condensatie of compactering, een stap voorafgaand aan mitotische en / of meiotische celdeling.

Euchromatin is toegankelijk voor de transcriptiemachines (Bron: Wenqiang Shi via Wikimedia Commons)

Euchromatine is dus een van de twee soorten structurele organisatie van chromatine, de tweede is heterochromatine, dat facultatief of constitutief kan zijn.

Structuur

De structuur van euchromatine kan precies worden beschreven als de structuur van chromatine die in veel studieboeken wordt aangetroffen, aangezien een van de weinige verschillen tussen de laatste en heterochromatine het niveau van verdichting of condensatie van de DNA + eiwitstreng is.

Chromatin

Het DNA van eukaryote organismen wordt in de celkern aangetroffen, in nauwe samenhang met een groot aantal eiwitten. Onder deze eiwitten zijn er enkele van aanzienlijk belang, histonen, die verantwoordelijk zijn voor het "organiseren" en condenseren van de chromosomale DNA-strengen, waardoor deze grote moleculen in zo'n kleine ruimte kunnen "binnendringen" en de expressie van genen regelen.

Elk eukaryotisch chromosoom bestaat uit een enkele DNA-streng en een groot aantal histoneiwitten. Deze structuren zijn aanzienlijk dynamisch, aangezien hun verdichtingsgraad niet alleen wordt aangepast aan de cellulaire transcriptionele behoeften, maar ook aan het moment van de celcyclus en sommige omgevingssignalen.

Veranderingen in chromatine-verdichting hebben op de een of andere manier invloed op het niveau van genetische expressie (in sommige regio's meer dan in andere), daarom komt het overeen met een niveau van epigenetische regulatie van informatie.

Met histonen kan de lengte van de DNA-strengen van elk chromosoom bijna 50 keer worden verkort, wat vooral belangrijk is tijdens de celdeling, omdat chromatine-verdichting zorgt voor de juiste scheiding van chromosomen tussen dochtercellen.

De histone octamer

De DNA-moleculen van eukaryote chromosomen zijn gewikkeld rond een "cilindrische" structuur die bestaat uit acht histoneiwitten: H2A, H2B, H3 en H4. De octamere kern is samengesteld uit twee dimeren van H2A en H2B en een tetrameer van de H3- en H4-eiwitten.

Histonen zijn basiseiwitten, omdat ze een groot aantal positief geladen aminozuurresten bevatten, zoals bijvoorbeeld lysine en arginine. Deze positieve ladingen werken elektrostatisch samen met de negatieve ladingen van DNA-moleculen, wat de vereniging met de eiwitkern bevordert.

Elke histon-octamer spoelt ongeveer 146 basenparen en vormt een zogenaamd nucleosoom. Chromatine bestaat uit opeenvolgende nucleosomen, met elkaar verbonden door een kort stukje DNA en een histonoverbruggend of junctie-eiwit genaamd H1. Deze configuratie vermindert de lengte van het DNA ongeveer 7 keer ten opzichte van de oorspronkelijke lengte.

Histoneiwitten hebben ook aminozuurstaarten die uit de nucleosomen steken en die covalente modificaties kunnen ondergaan die het verdichtingsniveau van chromatine kunnen wijzigen (verdichting wordt ook beïnvloed door covalente modificaties van DNA, zoals , cytokinemethylering, wat verdichting bevordert).

Afhankelijk van de levensduur van elke cel, kan de streng die uit nucleosomen bestaat verder verdichten en een vezelachtige structuur vormen die bekend staat als de "30 nm-vezel", die de lengte van het DNA-molecuul nog eens 7 keer verkort.

Deze 30 nm-vezel kan in de kern worden georganiseerd in de vorm van radiale lussen; deze lussen worden gekenmerkt doordat ze transcriptioneel actieve genen herbergen en komen overeen met euchromatine.

Euchromatine en heterochromatine

Euchromatine en heterochromatine zijn de twee soorten chromatine-organisatie. Heterochromatine is het meest compacte of "gesloten" deel van een chromosoom; het wordt gekenmerkt door de biochemische kenmerken van hypoacetylering en hypermethylering (in hogere eukaryoten de methylering van residu 9 van histon H3).

Geassocieerd met heterochromatine zijn transcriptioneel stille genomische gebieden, gebieden met zich herhalende sequenties en "rudimentaire" gebieden van binnenvallende transponeerbare elementen en retrotransposons, om er maar een paar te noemen.

De organisatie van chromatine in de kern (Bron: Sha, K. en Boyer, LA The chromatin signature of pluripotent cells (31 mei 2009), StemBook, ed. The Stem Cell Research Community, StemBook, doi / 10.3824 / stembook. 1.45.1, http://www.stembook.org. Via Wikimedia Commons)

Heterochromatine vormt de telomere en centromere regio's van chromosomen, die functioneel belangrijk zijn voor de bescherming van de uiteinden van deze structuren en voor hun correcte segregatie tijdens celdelingsgebeurtenissen.

Bovendien, afhankelijk van de transcriptionele behoeften van een cel, kan een deel van het chromatine heterochromatine op een bepaald moment en deze verdichting op een ander moment vrijgeven.

Euchromatine wordt daarentegen gekenmerkt door hyperacetylering en hypomethylering, meer in het bijzonder door acetylgroep "tags" op lysineresidu 4 van histonen H3 en H4.

Het komt overeen met de "lossere" gebieden van chromatine en vertegenwoordigt gewoonlijk de meest transcriptioneel actieve delen, dat wil zeggen waar het grootste aantal coderende genen is gegroepeerd.

Functies van euchromatine

Euchromatine is zeer overvloedig aanwezig in de celkern wanneer de cellen niet delen, dat wil zeggen wanneer de chromosomen niet gecondenseerd zijn en hun karakteristieke vorm niet vertonen.

Aangezien dit deel van chromatine het grootste aantal transcriptioneel actieve genen bevat, heeft euchromatine belangrijke functies bij zowel de ontwikkeling als het metabolisme, de fysiologie en de regulering van vitale biologische processen die inherent zijn aan cellen.

Waarom?

Omdat de "actieve" genen coderen voor alle eiwitten en enzymen die nodig zijn om alle metabolische en fysiologische processen van een cel uit te voeren.

Die genen die niet coderen voor eiwitten, maar ook actief zijn vanuit transcriptie-oogpunt, hebben meestal regulerende functies, dat wil zeggen, ze coderen voor kleine RNA-moleculen, voor transcriptiefactoren, ribosomale RNA's, enz.

Daarom hangt de regulatie van transcriptionele processen ook af van de informatie in euchromatine, evenals de regulering van processen die verband houden met celdeling en groei.

Referenties

1. Brooker, R., Widmaier, E., Graham, L., Stiling, P., Hasenkampf, C., Hunter, F.,… & Riggs, D. (2010). Biologie.
2. Eissenberg, J., Elgin, S. (2005) Heterochromatin en Euchromatin. Encyclopaedia of Life Sciences. John Wiley & Sons, Ltd.
3. Griffiths, AJ, Wessler, SR, Lewontin, RC, Gelbart, WM, Suzuki, DT en Miller, JH (2005). Een inleiding tot genetische analyse. Macmillan.
4. Grunstein, M., Hecht, A., Fisher-Adams, G., Wan, J., Mann, RK, Strahl-Bolsinger, S., … & Gasser, S. (1995). De regulatie van euchromatine en heterochromatine door histonen in gist. J Cell Sci, 1995 (supplement 19), 29-36.
5. Tamaru, H. (2010). Beperkend euchromatine / heterochromatinegebied: jumonji overschrijdt de lijn. Genen en ontwikkeling, 24 (14), 1465-1478.