Hauptunterschied – konstitutives vs. fakultatives Heterochromatin
Chromosomen sind kondensierte Strukturen, die aus Desoxyribose-Nukleinsäuren (DNA) bestehen. Es ist eine gut organisierte Struktur, und die Grundeinheit der DNA-Verpackung ist das Nukleosom. Die Verpackung von DNA in das Chromosom umfasst viele Schritte. Wenn Chromosomen nach dem Färben unter einem Mikroskop betrachtet werden, können unterschiedliche Regionen beobachtet werden, wie etwa dunkel gefärbte Regionen und hell gefärbte Regionen. Dunkel gefärbte Regionen werden als Heterochromatin bezeichnet und sind Regionen mit dicht gepackter DNA. Leicht gefärbte Regionen sind als Euchromatin bekannt und sind die Regionen mit locker gepackter DNA. Heterochromatin kann weiter als konstitutives Heterochromatin und fakultatives Heterochromatin klassifiziert werden. Konstitutives Heterochromatin bezieht sich auf die DNA-Regionen im Chromosom, die während des gesamten Zellzyklus gefunden werden. Sie werden hauptsächlich in der Nähe der perizentromeren Regionen und telomeren Regionen des Chromosoms gefunden. Fakultatives Heterochromatin sind Bereiche der DNA, in denen die Gene durch Modifikationen zum Schweigen gebracht werden. Daher werden sie nur unter bestimmten Bedingungen aktiviert und nicht in der gesamten Zelle gefunden. Der Hauptunterschied zwischen konstitutivem und fakultativem Heterochromatin ist die Funktionalität der beiden Typen. Konstitutives Heterochromatin ist während des gesamten Zellzyklus vorhanden und kodiert nicht für Proteine, während sich fakultatives Heterochromatin auf stummgesch altete DNA-Regionen des Chromosoms bezieht, die unter bestimmten Bedingungen aktiviert werden.
Was ist konstitutives Heterochromatin?
Konstitutives Heterochromatin bezieht sich auf die dunkel gefärbten kondensierten DNA-Regionen, die im gesamten Chromosom der Eukaryoten zu finden sind. Sie befinden sich in den perizentromeren und telomeren Regionen des Chromosoms. Konstitutive Heterochromatin-Regionen werden mit der C-Banding-Technik visualisiert. Unter dem Mikroskop erscheint das konstitutive Heterochromatin sehr dunkel gefärbt.
Die Zusammensetzung des konstitutiven Heterochromatins basiert hauptsächlich auf der hohen Kopienzahl von Tandem-Repeats. Diese Tandem-Wiederholungen können Satelliten-DNA, Minisatelliten-DNA oder Mikrosatelliten-DNA sein. Diese Regionen sind hochgradig repetitiv und polymorph. Daher werden sie derzeit als Marker für DNA-Fingerabdrücke und Vaterschaftstests verwendet.
Die Hauptfunktion von konstitutivem Heterochromatin wird während des Zellteilungsprozesses beobachtet, wo vorhergesagt wird, dass konstitutives Heterochromatin für die Trennung von Schwesterchromatiden erforderlich ist. Es ist auch nützlich für die ordnungsgemäße Funktion und Bildung des Zentromers.
Obwohl sowohl zentromerische als auch telomerische DNA aus konstitutivem Heterochromatin bestehen, sind sowohl zentromerische als auch telomerische DNA nicht im gesamten Genom konserviert. Zentromersequenzen sind in vielen Arten nicht konserviert, aber es wird angenommen, dass Telomersequenzen über Arten hinweg konservierter sind. Beide Regionen enth alten keine Gene, sind aber wichtig, da sie eine herausragende strukturelle Rolle spielen.
Abbildung 01: Konstitutives Heterochromatin – C-Banding
Die Replikation von konstitutivem Heterochromatin findet während der späten S-Phase statt. Histon-Modifikationen werden durchgeführt, um das konstitutive Heterochromatin zu bilden, wobei die häufigsten Modifikationen Histon-Hypoacetylierung, Histon-H3-Lys9-Methylierung (H3K9) und Cytosin-Methylierung umfassen. Diese Modifikationen sind vererbbar und fallen daher unter das breite Thema der Epigenetik. Genetische Mutationen können zu Defekten in den konstitutiven Heterochromatinregionen führen, was zu verschiedenen genetischen Komplikationen führt (Robert-Syndrom)
Was ist fakultatives Heterochromatin?
Fakultative Heterochromatinregionen sind die DNA-Regionen, die nicht im gesamten Chromosom zu finden sind und daher zwischen verschiedenen Arten nicht konsistent sind. Dieser DNA-Code für Gene, die schlecht exprimiert werden.
Die fakultativen Heterochromatine sind stillgelegte Gene, die unter bestimmten Bedingungen exprimiert werden. Diese Bedingungen beinh alten;
- Zeitlich (z. B. Entwicklungsstadien oder bestimmte Stadien des Zellzyklus)
- Räumlich (z. B. verändert sich die Kernlokalisation aufgrund exogener Faktoren/Signale vom Zentrum zur Peripherie oder umgekehrt)
- Eltern/erblich (z. B. monoallelische Genexpression)
Die Gene werden durch Chromatin-Modulationsprozesse zum Schweigen gebracht. Das klassische Beispiel einer fakultativen Heterochromatin-Modifikation ist die Inaktivierung des X-Chromosoms bei Frauen, bei der ein Satz des X-Chromosoms inaktiviert wird, so dass die genetische Zusammensetzung des X-Chromosoms bei Männern und Frauen ausgeglichen ist.
Abbildung 02: Heterochromatin
Fakultatives Heterochromatin hat eine hohe Wahrscheinlichkeit, in Euchromatinregionen umgewandelt zu werden; daher wird fakultatives Heterochromatin während der C-Banding-Färbetechnik im Vergleich zu konstitutivem Heterochromatin nicht dunkel gefärbt.
Was sind die Ähnlichkeiten zwischen konstitutivem und fakultativem Heterochromatin?
- Sowohl konstitutive als auch fakultative Heterochromatin-Typen bestehen aus DNA-Regionen.
- Sowohl konstitutive als auch fakultative Heterochromatin-Typen sind stark kondensierte DNA-Regionen.
- Konstitutive und fakultative Heterochromatin-Typen können durch C-Banding-Färbung unterschieden werden.
- Sowohl konstitutive als auch fakultative Heterochromatin-Typen werden durch epigenetische Faktoren reguliert.
Was ist der Unterschied zwischen konstitutivem und fakultativem Heterochromatin?
Konstitutives vs. fakultatives Heterochromatin |
|
| Konstitutives Heterochromatin bezieht sich auf die DNA-Regionen im Chromosom, die während des gesamten Zellzyklus gefunden werden. | Fakultatives Heterochromatin sind Bereiche der DNA, in denen die Gene durch Modifikationen zum Schweigen gebracht werden. Daher werden sie nur unter bestimmten Bedingungen aktiviert und nicht in der gesamten Zelle gefunden. |
| Arten von Sequenzen | |
| Satelliten-, Minisatelliten- und Mikrosatellitensequenzen sind Arten von konstitutivem Heterochromatin. | Lange eingestreute Kernelemente sind eine Art fakultatives Heterochromatin. |
| Ausdrucksfähigkeit | |
| Konstitutives Heterochromatin kann die Gene nicht exprimieren. | Fakultatives Heterochromatin kann exprimiert werden. |
| C Banding Färbung | |
| Konstitutive Heterochromatin-Banden färben sich dunkel. | Fakultative Heterochromatin-Banden färben sich nicht / färben sich nicht hell. |
| Polymorphismen | |
| Unter den konstitutiven Heterochromatinen vorhanden. | Abwesend im fakultativen Heterochromatin. |
Zusammenfassung – Konstitutives vs. fakultatives Heterochromatin
Heterochromatin und Euchromatin sind die beiden Hauptbandenmuster, die bei der C-Bandenfärbung beobachtet werden. Heterochromatin erscheint dunkel gefärbt, da sie stark kondensiert sind. Konstitutive und fakultative Heterochromatinregionen sind die Hauptunterteilungen von Heterochromatin. Die konsistenten Regionen, die während des gesamten Zellzyklus gefunden werden und strukturell wichtig sind, werden als konstitutives Heterochromatin bezeichnet. Die zum Schweigen gebrachten DNA-Regionen, die schließlich in Euchromatin-Regionen umgewandelt werden, werden als fakultatives Heterochromatin bezeichnet. Sie werden nur unter bestimmten Bedingungen ausgedrückt. Dies ist der Unterschied zwischen konstitutivem und fakultativem Heterochromatin.
