Heterokromatin adalah struktur DNA yang dapat diamati, suatu pemadatan kromatin yang dibedakan dari eukromatin yang merupakan struktur yang dapat diamati yang tidak terkondensasi. Gen yang ada di area ini tidak dapat ditranskripsi. Pengamatan sederhana pemadatan kromatin dapat dilakukan dengan pewarnaan DNA, khususnya dengan DAPI.
Heterokromatin terletak terutama di pinggiran nukleus dan nukleolus (sementara eukromatin didistribusikan di dalam nukleoplasma). Karena kondensasi, DNA sedikit ditranskripsi di sana. Terdiri dari serat B berdiameter 200 hingga 300 Å (20 hingga 30 nm), DNA “luka” di sekitar histon yang secara skematis mengalami hipoasetilasi dan hipermetilasi dibandingkan dengan histon yang sesuai dengan eukromatin.
Pengertian
Heterokromatin adalah bentuk DNA yang padat, yang hadir dalam berbagai varietas. Varietas ini terletak pada kontinum antara dua ekstrem heterokromatin konstitutif dan heterokromatin fakultatif. Keduanya memainkan peran dalam ekspresi gen. Karena padat, itu dianggap tidak dapat diakses oleh polimerase dan karena itu tidak ditranskripsi, namun menurut Volpe et al. (2002), dan banyak makalah lain sejak itu, banyak dari DNA ini sebenarnya ditranskrip, tetapi terus-menerus diserahkan melalui RNA-induced transcriptional silencing (RITS). Studi terbaru dengan mikroskop elektron dan pewarnaan OsO4 mengungkapkan bahwa pengemasan padat bukan karena kromatin.
Jenis
Heterokromatin konstitutif.
Heterokromatin konstitutif, sesuai dengan bagian-bagian kromosom yang tampaknya tidak aktif di semua sel dan membawa sekuens berulang, yang bagian terbesarnya ditemukan di dekat sentromer dan telomer. Daerah-daerah ini umumnya ditiru terlambat.
Heterokromatin konstitutif dapat memengaruhi gen di dekat dirinya sendiri (mis. Variegasi posisi-efek). Ini biasanya berulang dan membentuk fungsi struktural seperti sentromer atau telomer, selain bertindak sebagai penarik untuk ekspresi gen atau sinyal represi lainnya.
Semua sel dari spesies tertentu, mengemas daerah DNA yang sama dalam heterokromatin konstitutif, dan dengan demikian dalam semua sel, setiap gen yang terkandung dalam heterokromatin konstitutif akan diekspresikan dengan buruk. Sebagai contoh, semua kromosom manusia 1, 9, 16, dan kromosom Y berisi daerah besar heterokromatin konstitutif. Pada kebanyakan organisme, heterokromatin konstitutif terjadi di sekitar kromosom sentromer dan dekat telomer.
Heterokromatin fakultatif.
Heterokromatin fakultatif adalah hasil dari gen yang dibungkam melalui mekanisme seperti histone deacetylation atau (piRNA) melalui RNAi. Ini tidak berulang dan berbagi struktur kompak heterokromatin konstitutif. Namun, berdasarkan isyarat perkembangan atau lingkungan spesifik, ia dapat kehilangan strukturnya yang kental dan menjadi aktif secara transkripsi.
Heterokromatin fakultatif, sesuai dengan bagian variabel heterokromatin. Bergantung pada jenis sel, bagian ini atau itu dipadatkan, dan karenanya tidak aktif. Demikian pula untuk sel yang sama, bagian heterokromatin yang sama dapat atau tidak mungkin terkondensasi, tergantung pada keadaan diferensiasinya.
Heterokromatin telah dikaitkan dengan di-dan tri-metilasi H3K9 di bagian-bagian tertentu dari genom. Metiltransferase terkait H3K9me3 tampaknya memiliki peran penting dalam memodifikasi heterokromatin selama komitmen garis keturunan pada awal organogenesis dan dalam menjaga kesetiaan garis keturunan.
Inti sel manusia menunjukkan lokasi heterokromatin.
Daerah DNA yang dikemas dalam heterokromatin fakultatif tidak akan konsisten antara jenis sel dalam suatu spesies, dan dengan demikian urutan dalam satu sel yang dikemas dalam heterokromatin fakultatif (dan gen di dalamnya diekspresikan dengan buruk) dapat dikemas dalam eukromatin dalam sel lain. (dan gen di dalamnya tidak lagi dibungkam). Namun, pembentukan heterokromatin fakultatif diatur, dan sering dikaitkan dengan morfogenesis atau diferensiasi. Contoh heterokromatin fakultatif adalah inaktivasi kromosom X pada mamalia betina: satu kromosom X dikemas sebagai heterokromatin fakultatif dan dibungkam, sedangkan kromosom X lainnya dikemas sebagai eukromatin dan diekspresikan.
Struktur
Kromatin ditemukan dalam dua varietas: eukromatin dan heterokromatin. Awalnya, kedua bentuk tersebut dibedakan secara sitologis dengan seberapa kuatnya pewarnaan – eukromatin kurang kuat, sementara heterokromatin bernoda intens, menunjukkan pengemasan yang lebih ketat. Heterokromatin biasanya terlokalisasi pada pinggiran inti. Meskipun dikotomi awal ini, bukti terbaru pada kedua hewan dan tanaman telah menyarankan bahwa ada lebih dari dua keadaan heterokromatin yang berbeda, dan mungkin sebenarnya ada dalam empat atau lima ‘keadaan’, masing-masing ditandai oleh kombinasi berbeda dari tanda epigenetik.
Heterokromatin terutama terdiri dari sekuens satelit yang tidak aktif secara genetis, dan banyak gen yang ditekan ke berbagai luasan, meskipun beberapa tidak dapat diekspresikan dalam eukromatin sama sekali. Baik sentromer dan telomer adalah heterokromatik, seperti juga tubuh Barr dari kromosom X kedua yang tidak aktif pada wanita.
Fungsi
Heterokromatin telah dikaitkan dengan beberapa fungsi, dari regulasi gen hingga perlindungan integritas kromosom; beberapa peran ini dapat dikaitkan dengan pengemasan DNA yang padat, yang membuatnya kurang dapat diakses oleh faktor protein yang biasanya mengikat DNA atau keterkaitannya. faktor. Sebagai contoh, ujung-ujung DNA beruntai ganda yang telanjang biasanya akan ditafsirkan oleh sel sebagai DNA yang rusak atau virus, memicu penghentian siklus sel, perbaikan atau penghancuran fragmen DNA, seperti oleh endonucleases pada bakteri.
Beberapa daerah kromatin sangat padat dengan serat yang menunjukkan kondisi yang sebanding dengan kromosom pada mitosis. Heterokromatin umumnya diturunkan secara klon; ketika sebuah sel membelah, kedua sel anak tersebut biasanya mengandung heterokromatin dalam wilayah DNA yang sama, menghasilkan pewarisan epigenetik. Variasi menyebabkan heterokromatin merambah gen yang berdekatan atau surut dari gen pada ekstrem domain. Materi yang dapat ditranskripsi dapat ditekan dengan diposisikan (dalam cis) di domain batas ini. Hal ini menimbulkan tingkat ekspresi yang bervariasi dari sel ke sel, yang dapat ditunjukkan oleh variegasi efek-posisi. Urutan isolator dapat bertindak sebagai penghalang dalam kasus yang jarang terjadi di mana heterokromatin konstitutif dan gen yang sangat aktif disandingkan (misalnya isolator 5’HS4 hulu dari lokus β-globin ayam, [16] dan lokus dalam dua Saccharomyces spp.).
Heterokromatin ragi
Saccharomyces cerevisiae, atau ragi yang mulai tumbuh, adalah model eukaryota dan heterokromatinnya telah didefinisikan secara menyeluruh. Meskipun sebagian besar genomnya dapat dikarakterisasi sebagai eukromatin, S. cerevisiae memiliki daerah DNA yang ditranskripsi sangat buruk. Lokus ini adalah apa yang disebut lokus tipe kawin sunyi (HML dan HMR), rDNA (pengkodean ribosom RNA), dan daerah sub-telomer. Ragi fisi (Schizosaccharomyces pombe) menggunakan mekanisme lain untuk pembentukan heterokromatin pada sentromernya. Pembungkaman gen di lokasi ini tergantung pada komponen jalur RNAi. RNA untai ganda diyakini menghasilkan pembungkaman wilayah melalui serangkaian langkah.