Unterschied zwischen konstitutivem und fakultativem Heterochromatin

Hauptunterschied - konstitutiv vs. fakultativ Heterochromatin
 

Chromosomen sind kondensierte Strukturen aus Deoxyribose-Nukleinsäuren (DNA). 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 beobachtet werden, können verschiedene Bereiche beobachtet werden, wie dunkel gefärbte Bereiche und schwach gefärbte Bereiche. Dunkel gefärbte Regionen sind als Heterochromatin bekannt, und diese Regionen haben dicht gepackte DNA. Leicht gefärbte Regionen sind als Euchromatin bekannt, und diese Regionen haben lose gepackte 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 befinden sich hauptsächlich in der Nähe der perizentromerischen Regionen und der telomerischen Regionen des Chromosoms. 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. Das Hauptunterschied zwischen konstitutivem und fakultativem Heterochromatin liegt die Funktionalität der beiden Typen. Konstitutives Heterochromatin ist während des gesamten Zellzyklus vorhanden und codiert nicht für Proteine, wohingegen sich fakultatives Heterochromatin auf stummgeschaltete DNA-Bereiche des Chromosoms bezieht, die unter bestimmten Bedingungen aktiviert werden.

INHALT

1. Übersicht und Schlüsseldifferenz
2. Was ist konstitutives Heterochromatin?
3. Was ist fakultatives Heterochromatin?
4. Ähnlichkeiten zwischen konstitutivem und fakultativem Heterochromatin
5. Side-by-Side-Vergleich - konstitutives vs. fakultatives Heterochromatin in tabellarischer Form
6. Zusammenfassung

Was ist konstitutives Heterochromatin??

Konstitutives Heterochromatin bezieht sich auf die dunkel gefärbten kondensierten Bereiche der DNA, die im gesamten Chromosom der Eukaryoten gefunden werden. Sie befinden sich in den perizentromeren und telomeren Regionen des Chromosoms. Konstitutive Heterochromatin-Regionen werden mit der C-Banding-Technik sichtbar gemacht. Unter dem Mikroskop scheint das konstitutive Heterochromatin stark dunkel gefärbt zu sein.

Die Zusammensetzung des konstitutiven Heterochromatins basiert hauptsächlich auf der hohen Anzahl von Tandemwiederholungen. Diese Tandemwiederholungen können Satelliten-DNA, Minisatelliten-DNA oder Mikrosatelliten-DNA sein. Diese Regionen sind stark repetitiv und polymorph. Daher werden sie derzeit als Marker für DNA-Fingerprinting und Vaterschaftstests verwendet.

Die Hauptfunktion von konstitutivem Heterochromatin wird während des Zellteilungsprozesses beobachtet, wo vorhergesagt wird, dass konstitutives Heterochromatin für die Segregation von Schwesterchromatiden erforderlich ist. Es ist auch nützlich für das ordnungsgemäße Funktionieren und die Bildung des Zentromers.

Obwohl sowohl zentromere als auch telomere DNA aus konstitutivem Heterochromatin bestehen, sind sowohl zentromere als auch telomere DNA nicht im gesamten Genom konserviert. Centromer-Sequenzen sind in vielen Arten nicht konserviert, aber es wird angenommen, dass Telomer-Sequenzen über Arten hinweg konservierter sind. Beide Regionen enthalten keine Gene, sind aber wichtig, da sie eine herausragende strukturelle Rolle spielen.

Abbildung 01: Konstitutives Heterochromatin-C-Banding

Die Replikation konstitutiven Heterochromatins findet in der späten S-Phase statt. Histonmodifikationen werden durchgeführt, um das konstitutive Heterochromatin zu bilden, wobei die häufigsten Modifikationen die Histon-Hypoacetylierung, die Histon-H3-Lys9-Methylierung (H3K9) und die Cytosinmethylierung umfassen. Diese Modifikationen sind vererbbar und fallen daher unter das breite Thema der Epigenetik. Genetische Mutationen können zu Defekten in den konstitutiven Heterochromatinregionen führen, die zu verschiedenen genetischen Komplikationen führen (Roberts Syndrom).

Was ist fakultatives Heterochromatin??

Fakultative Heterochromatinregionen sind DNA-Regionen, die nicht im gesamten Chromosom vorkommen, und sind daher zwischen den verschiedenen Spezies nicht konsistent. Diese DNA kodiert für Gene, die schlecht exprimiert werden.

Die fakultativen Heterochromatine sind stummgeschaltete Gene, die unter bestimmten Bedingungen exprimiert werden. Diese Bedingungen umfassen:

• Zeitlich (z. B. Entwicklungszustände oder spezifische Zellzyklusstadien)
• Räumlich (z. B. ändert sich die Kernlokalisierung aufgrund exogener Faktoren / Signale vom Zentrum zur Peripherie oder umgekehrt)
• Elterlich / vererbbar (z. B. monoallelische Genexpression)

Die Gene werden durch Chromatinmodulationsprozesse zum Schweigen gebracht. Das klassische Beispiel für die fakultative Heterochromatin-Modifikation ist die X-Chromosom-Inaktivierung bei Frauen, wobei ein Satz des X-Chromosoms inaktiviert ist, so dass die genetische Zusammensetzung des X-Chromosoms bei Männern und Frauen ausgeglichen ist.

Abbildung 02: Heterochromatin

Fakultatives Heterochromatin hat eine hohe Wahrscheinlichkeit, in Euchromatin-Regionen umgewandelt zu werden. während der C-Banding-Anfärbetechnik wird fakultatives Heterochromatin im Vergleich zu konstitutivem Heterochromatin nicht dunkel gefärbt.

Was sind die Gemeinsamkeiten 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 Bereiche der DNA.
• Konstitutive und fakultative Heterochromatin-Typen können durch C-Banding-Anfärbung 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 Typen von konstitutivem Heterochromatin.	Lange durchsetzte Kernelemente sind eine Art fakultatives Heterochromatin.
Fähigkeit zum Ausdrucken
Konstitutives Heterochromatin kann die Gene nicht exprimieren.	Fakultatives Heterochromatin kann exprimiert werden.
C Bandingfärbung
Konstitutive Heterochromatin-Banden färben sich in dunkler Farbe.	Fakultative Heterochromatin-Banden färben sich nicht mit einer hellen Farbe.
Polymorphismen
Anwesend unter dem konstitutiven Heterochromatin.	Fehlt in fakultativem Heterochromatin.

Zusammenfassung - Konstitutiv vs. Fakultativ Heterochromatin

Heterochromatin und Euchromatin sind die beiden Hauptstreifenmuster, die bei der C-Bandfärbung beobachtet werden. Heterochromatin erscheint dunkel gefärbt, da sie stark kondensiert sind. Konstitutive und fakultative Heterochromatinregionen sind die Hauptabteilungen von Heterochromatin. Die über den gesamten Zellzyklus gefundenen konsistenten Regionen, die strukturell wichtig sind, werden als konstitutives Heterochromatin bezeichnet. Die stummgeschalteten 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.

Referenz:

1. Patrick Trojer und Danny Reinberg. "Fakultatives Heterochromatin: Gibt es eine ausgeprägte molekulare Signatur?" Molecular Cell, Cell Press, 11. Oktober 2007. Hier verfügbar
2. Sakouk, Nehmé et al. "Konstitutive Heterochromatinbildung und Transkription bei Säugetieren." Epigenetics & Chromatin, BioMed Central, 2015. Hier verfügbar

Bildhöflichkeit:

1.C-Banding'By Rcann3 - Eigene Arbeit, (CC BY-SA 4.0) über Commons Wikimedia 
2.'Sha-Boyer-Fig1-CCBy3.0 ' (CC BY 3.0) über Commons Wikimedia