EUCROMATINĂ: STRUCTURĂ ȘI FUNCȚII - BIOLOGIE - 2025

Eucromatină este porțiunea de cromozomi eucariote , care este compus din cromatină ușor ambalate și care conține cele mai multe dintre secvențele genei care codifică ale multor organisme genomului.

Această regiune de cromozomi eucarioti este asociată cu zone active transcripțional, motiv pentru care este de mare importanță pentru celulele unui organism. Este clar vizibil în celulele care nu se divid, deoarece devine heterocromatină la condensare sau compactare, un pas anterior spre divizarea celulelor mitotice și / sau meiotice.

Euchromatin este accesibil mașinii de transcripție (Sursa: Wenqiang Shi prin Wikimedia Commons)

Deci, euchromatina este unul dintre cele două tipuri de organizare structurală a cromatinei, al doilea fiind heterocromatina, care poate fi facultativă sau constitutivă.

Structura

Structura euchromatinei poate fi descrisă exact ca structura cromatinei găsită în multe manuale, deoarece una dintre puținele diferențe între aceasta din urmă și heterocromatină este nivelul de compactare sau condensare a catenei proteice ADN +.

cromatinei

ADN-ul organismelor eucariote se găsește în nucleu, în asociere strânsă cu un număr mare de proteine. Printre aceste proteine ​​există unele de o importanță considerabilă, histonele, care sunt responsabile pentru „organizarea” și condensarea catenelor de ADN cromozomiale, permițând acestor molecule mari să „intre” într-un spațiu atât de mic și să controleze expresia genelor.

Fiecare cromozom eucariotic este format dintr-o singură catena de ADN și un număr mare de proteine ​​histonice. Aceste structuri sunt semnificativ dinamice, deoarece gradul lor de compactare este modificat nu numai în funcție de nevoile transcripționale celulare, ci și în funcție de momentul ciclului celular și de unele semnale de mediu.

Modificările în compactarea cromatinei afectează, într-un fel sau altul, nivelul de expresie genetică (în unele regiuni mai mult decât în ​​altele), prin urmare, corespunde unui nivel de reglare a informațiilor epigenetice.

Histonele permit ca lungimea catenelor de ADN ale fiecărui cromozom să fie scurtată de aproape 50 de ori, ceea ce este deosebit de important în timpul diviziunii celulare, deoarece compactarea cromatinei asigură segregarea corectă a cromozomilor între celulele fiice.

Octona octonică

Moleculele ADN ale cromozomilor eucarioti sunt înfășurate în jurul unei structuri „cilindrice” formate din opt proteine ​​histonice: H2A, H2B, H3 și H4. Nucleul octameric este compus din doi dimeri de H2A și H2B și un tetramer al proteinelor H3 și H4.

Histonele sunt proteine ​​de bază, deoarece au un număr mare de reziduuri de aminoacizi încărcate pozitiv, cum ar fi lizina și arginina, de exemplu. Aceste sarcini pozitive interacționează electrostatic cu sarcinile negative ale moleculelor de ADN, favorizând unirea acestuia cu nucleul proteic.

Fiecare histon octamer se înfășoară aproximativ 146 de perechi de baze, formând ceea ce este cunoscut sub numele de nucleozom. Cromatina este formată din nucleozomi consecutivi, legați între ei printr-o bucată scurtă de ADN și o proteină de legătură sau joncțiune histonică numită H1. Această configurație scade lungimea ADN-ului de aproximativ 7 ori față de lungimea inițială.

Proteinele histonice au, de asemenea, „cozi” de aminoacizi care ies din nucleozomi și care pot suferi modificări covalente care pot modifica nivelul de compactare a cromatinei (compactarea este afectată și de modificările covalente ale ADN-ului, cum ar fi , metilarea citokinei, care favorizează compactarea).

În funcție de timpul de viață al fiecărei celule, șuvița formată din nucleozomi se poate compacta suplimentar, formând o structură fibroasă cunoscută sub numele de „fibră de 30 nm”, care scurtează lungimea moleculei de ADN de încă 7 ori.

Această fibră de 30 nm poate fi organizată în interiorul miezului sub formă de bucle radiale; aceste bucle sunt caracterizate prin adăugarea genelor transcripțional active și corespund euchromatinei.

Eucromatină și heterocromatină

Eucromatina și heterocromatina sunt cele două tipuri de organizare a cromatinei. Heterochromatina este cea mai compactă sau „închisă” parte a unui cromozom; se caracterizează prin marcile biochimice ale hipoacetilării și hipermetilării (în eucariote superioare metilarea reziduului 9 al histonei H3).

Asociate cu heterochromatină sunt regiuni genomice silențioase transcripțional, regiuni ale secvențelor repetitive și regiuni „vestigiale” ale elementelor transpuse invadabile și retrotranspozonilor, pentru a numi câteva.

Organizarea cromatinei în nucleu (sursa: Sha, K. și Boyer, LA 1.45.1, http://www.stembook.org. Via Wikimedia Commons)

Heterochromatina compune regiunile telomerice și centromerice ale cromozomilor, care sunt funcționale importante pentru protecția capetelor acestor structuri și pentru segregarea lor corectă în timpul evenimentelor de diviziune celulară.

În plus, în funcție de nevoile transcripționale ale unei celule, o porțiune de cromatină poate fi heterochromatinizată la un moment dat și eliberează această compactare la alta.

Eucromatina, în schimb, se caracterizează prin hiperacetilare și hipometilare, mai precis prin „etichete” ale grupării acetil la reziduul 4 de lizină al histonelor H3 și H4.

Corespunde regiunilor „mai slabe” ale cromatinei și reprezintă de obicei porțiunile cele mai active transcripțional, adică acolo unde se grupează cel mai mare număr de gene codante.

Funcțiile euchromatinei

Eucromatina este foarte abundentă în nucleul celular atunci când celulele nu se divizează, adică atunci când cromozomii nu sunt condensate și nu prezintă forma lor caracteristică.

Având în vedere că această porțiune de cromatină conține cel mai mare număr de gene transcripțional active, euchromatina are funcții importante în dezvoltare, precum și în metabolism, fiziologie și reglarea proceselor biologice vitale inerente celulelor.

De ce?

Deoarece genele „active” codează toate proteinele și enzimele necesare pentru realizarea tuturor proceselor metabolice și fiziologice ale unei celule.

Acele gene care nu codifică proteinele, dar sunt active și din punct de vedere transcripțional, au de obicei funcții de reglare, adică codifică molecule de ARN mici, pentru factori de transcripție, ARN ribozomal etc.

Prin urmare, reglarea proceselor transcripționale depinde și de informațiile conținute în euchromatină, precum și de reglarea proceselor legate de divizarea și creșterea celulelor.

Referințe

1. Brooker, R., Widmaier, E., Graham, L., Stiling, P., Hasenkampf, C., Hunter, F., … și Riggs, D. (2010). Biologie.
2. Eissenberg, J., Elgin, S. (2005) Heterochromatin and Euchromatin. Enciclopedia științelor vieții John Wiley & Sons, Ltd.
3. Griffiths, AJ, Wessler, SR, Lewontin, RC, Gelbart, WM, Suzuki, DT, & Miller, JH (2005). O introducere în analiza genetică. Macmillan.
4. Grunstein, M., Hecht, A., Fisher-Adams, G., Wan, J., Mann, RK, Strahl-Bolsinger, S., … și Gasser, S. (1995). Reglarea euchromatinei și a heterochromatinei de către histone în drojdie. J Cell Sci, 1995 (Supliment 19), 29-36.
5. Tamaru, H. (2010). Confinarea teritoriului euchromatinei / heterocromatinei: jumonji traversează linia. Genes & development, 24 (14), 1465-1478.