Hauptunterschied – Euchromatin vs Heterochromatin

Euchromatin und Heterochromatin sind die beiden Strukturformen der DNA im Genom, die sich im Zellkern befinden. Euchromatin ist die locker gepackte Form der DNA, die sich im inneren Körper des Zellkerns befindet. Heterochromatin ist die dicht gepackte Form der DNA, die sich in der Peripherie des Zellkerns befindet. Etwa 90 % des menschlichen Genoms bestehen aus Euchromatin. Die Hauptunterschied zwischen Euchromatin und Heterochromatin ist das Euchromatin besteht aus transkriptionell aktiven DNA-Regionen, während Heterochromatin aus transkriptionell inaktiven DNA-Regionen im Genom besteht.

Dieser Artikel befasst sich mit,

1. Was ist Euchromatin? – Eigenschaften, Struktur, Funktion 2. Was ist Heterochromatin? – Eigenschaften, Struktur, Funktion 3. Was ist der Unterschied zwischen Euchromatin und Heterochromatin?

Was ist Euchromatin?

Die lose gepackte Form von Chromatin wird als Euchromatin bezeichnet. Nach der Zellteilung wird die DNA locker gepackt und liegt in Form von Chromatin vor. Chromatin wird durch die Kondensation von DNA mit Histonproteinen gebildet und weist Perlen auf einer schnurartigen Struktur auf. Euchromatin besteht aus transkriptionell aktiven Stellen des Genoms. Teile des Genoms, die im Genom aktive Gene enthalten, werden lose gepackt, damit die Transkription dieser Gene erfolgen kann. Die Häufigkeit des chromosomalen Crossing-Over ist bei Euchromatin hoch, wodurch die euchromatische DNA genetisch aktiv ist. Euchromatin-Regionen im Genom können unter dem Mikroskop als Loops beobachtet werden, die 40 bis 100 kb DNA-Regionen enthalten. Der Durchmesser der Chromatinfaser beträgt in Euchromatin 30 nm. Matrix-assoziierte Regionen (MARs), die AT-reiche DNA enthalten, werden an Euchromatin-Schleifen in der Kernmatrix befestigt. Euchromatin ist in Nummer 5 von Abbildung 1 gezeigt.

Abbildung 1: „Euchromatin im Zellkern“1 – Kernhülle, 2 – Ribosomen, 3 – Kernporen, 4 – Nukleolus, 5 – Euchromatin, 6 – Äußere Membran, 7 – RER, 8 – Heterochromatin

Funktion von Euchromatin

Euchromatin ist sowohl transkriptionell als auch genetisch aktiv. Die aktiven Gene in den Euchromatin-Regionen werden transkribiert, um mRNA zu synthetisieren, die für die funktionellen Proteine ​​kodiert. Die Regulation von Genen wird auch durch die Exposition regulatorischer Elemente in euchromatischen Regionen ermöglicht. Die Umwandlung von Euchromatin in Heterochromatin und umgekehrt kann als genregulierender Mechanismus angesehen werden. Immer aktive Haushaltsgene liegen in Form von Euchromatin vor.

Was ist Heterochromatin?

Die dicht gepackte Form der DNA im Zellkern wird als Heterochromatin bezeichnet. Heterochromatin ist jedoch weniger kompakt als Metaphasen-DNA. Die Färbung von sich nicht teilenden Zellen im Zellkern unter dem Lichtmikroskop weist je nach Intensität der Färbung zwei unterschiedliche Bereiche auf. Leicht gefärbte Bereiche werden als Euchromatin betrachtet, während die dunkel gefärbten Bereiche als Heterochromatin betrachtet werden. Die Heterochromatin-Organisation ist kompakter, so dass ihre DNA für die an der Genexpression beteiligten Proteine ​​nicht zugänglich ist. Genetische Ereignisse wie chromosomales Crossing over werden durch die kompakte Natur von Heterochromatin vermieden. Daher gilt Heterochromatin als transkriptionell und genetisch inaktiv. Im Zellkern können zwei Heterochromatin-Typen identifiziert werden: das konstitutive Heterochromatin und das fakultative Heterochromatin.

Konstitutives Heterochromatin

Konstitutives Heterochromatin enthält keine Gene im Genom, daher kann es auch während der Interphase der Zelle in seiner kompakten Struktur erhalten bleiben. Es ist ein permanentes Merkmal des Zellkerns. DNA im telomeren und zentromeren Bereich gehört zum konstitutiven Heterochromatin. Einige Bereiche in den Chromosomen gehören zum konstitutiven Heterochromatin; zum Beispiel sind die meisten Regionen des Y-Chromosoms konstitutionell heterochromatisch.

Fakultative Heterochromatin

Das fakultative Heterochromatin enthält die inaktiven Gene im Genom; Daher ist es kein dauerhaftes Merkmal des Zellkerns, aber es kann manchmal im Zellkern gesehen werden. Diese inaktiven Gene können entweder in einigen Zellen oder während einiger Zeiträume inaktiv sein. Wenn diese Gene inaktiv sind, bilden sie fakultatives Heterochromatin. Chromatinstrukturen, Perlen an einer Schnur, 30 nm Faser, aktive Chromosomen in der Interphase sind in Abbildung 2 dargestellt.

Abbildung 2: Chromatinstrukturen

Funktion von Heterochromatin

Heterochromatin ist hauptsächlich an der Erhaltung der Integrität des Genoms beteiligt. Die höhere Verpackung von Heterocromatin erlaubt es, die Genexpression zu regulieren, indem die DNA-Regionen für Proteine ​​bei der Genexpression unzugänglich gehalten werden. Die Bildung von Heterochromatin verhindert aufgrund seiner Kompaktheit die DNA-Endschädigung durch Endonukleasen.

Unterschied zwischen Euchromatin und Heterochromatin

Definition

Euchromatin: Euchromatin ist die ungewickelte Form von Chromatin.

Heterochromatin: Heterochromatin ist ein Teil des Chromosoms. Es ist dicht gepackt.

Verpackungsintensität

Euchromatin: Euchromatin besteht aus Chromatinfasern, und die DNA ist um Histonproteine ​​gewickelt. Daher ist es lose verpackt.

Heterochromatin: Heterochromatin ist eine eng gepackte Form der DNA im Chromosom.

Färbeintensität

Euchromatin: Euchromatin ist leicht gefärbt. Es wird jedoch während der Mitose dunkel gefärbt.

Heterochromatin: Heterochromatin wird während der Interphase dunkel gefärbt.

DNA-Menge

Euchromatin: Euchromatin enthält im Vergleich zu Heterochromatin eine geringe DNA-Dichte.

Heterochromatin: Heterochromatin enthält eine hohe DNA-Dichte.

Heteropyknose

Euchromatin: Euchromatin zeigt keine Heteropyknose.

Heterochromatin: Heterochromatin zeigt Heteropyknose.

Gegenwart

Euchromatin: Euchromatin kommt sowohl in Prokaryoten als auch in Eukaryoten vor.

Heterochromatin: Heterochromatin kommt nur in Eukaryoten vor.

Genetische Aktivität

Euchromatin: Euchromatin ist genetisch aktiv. Es kann einem chromosomalen Crossover ausgesetzt sein.

Heterochromatin: Heterochromatin ist genetisch inaktiv.

Wirkung auf den Phänotyp

Euchromatin: Die DNA in Euchromatin wird durch genetische Prozesse beeinflusst und variiert die Allele darauf.

Heterochromatin: Da die DNA in Heterochromatin genetisch inaktiv ist, bleibt der Phänotyp eines Organismus unverändert.

Transkriptionsaktivität

Euchromatin: Euchromatin enthält transkriptionell aktive Regionen.

Heterochromatin: Heterochromatin zeigt wenig oder keine transkriptionelle Aktivität.

DNA Replikation

Euchromatin: Euchromatin ist ein frühes Replikativ.

Heterochromatin: Heterochromatin ist ein spätes Replikativ.

Typen

Euchromatin: Im Zellkern findet sich eine einheitliche Art von Euchromatin.

Heterochromatin: Heterochromatin besteht aus zwei Typen: konstitutivem Heterochromatin und fakultativem Heterochromatin.

Lage im Nukleus

Euchromatin: Euchromatin ist im inneren Körper des Zellkerns vorhanden.

Heterochromatin: Heterochromatin ist in der Peripherie des Kerns vorhanden.

Klebrigkeit

Euchromatin: Euchromatin-Regionen sind nicht klebrig.

Heterochromatin: Heterochromatin-Regionen sind klebrig.

Funktion

Euchromatin: Euchromatin ermöglicht die Transkription der Gene und das Auftreten genetischer Variationen.

Heterochromatin: Heterochromatin erhält die strukturelle Integrität des Genoms und ermöglicht die Regulierung der Genexpression.

Kondensation/Dekondensation

Euchromatin: Kondensation und Dekonsation von DNA werden während der Perioden des Zellzyklus ausgetauscht.

Heterochromatin: Heterochromatin bleibt während jeder Periode des Zellzyklus kondensiert, außer bei der DNA-Replikation.

Abschluss

Euchromatin und Heterochromatin sind zwei Arten von DNA-Strukturen, die im Zellkern vorkommen. Euchromatin besteht aus einer locker gepackten Struktur von Chromatinfasern im Zellkern. Daher ist die DNA in euchromatischen Regionen für die Genexpression zugänglich. Daher werden die Gene in den euchromatischen Regionen aktiv transkribiert. Im Gegenteil, DNA-Regionen im Heterochromatin sind dicht gepackt und für Proteine, die an der Genexpression beteiligt sind, unzugänglich. Daher fungiert die Bildung von Heterochromatin aus Regionen, die Gene enthalten, als Mechanismus für die Genregulation.

Die Beschaffenheit der Verpackung sowohl in Euchromatin als auch in Heterochromatin kann anhand ihrer Färbungsmuster unter dem Lichtmikroskop identifiziert werden. Euchromatin mit geringerer DNA-Dichte wird leicht gefärbt und Heterochromatin mit hoher DNA-Dichte wird dunkel gefärbt. Die Kondensation und Dekodensation von Euchromatin werden während des Zellzyklus vertauscht. Heterochromatin bleibt jedoch während der Phasen des Zellzyklus kondensiert, außer bei der DNA-Replikation. Daher liegt der Hauptunterschied zwischen Euchromatin und Heterochromatin sowohl in ihrer Struktur als auch in ihrer Funktion.

Referenz:1.Cooper, Geoffrey M. „Interne Organisation des Kerns“. Die Zelle: Ein molekularer Ansatz. 2. Auflage. U.S. National Library of Medicine, 01. Januar 1970. Web. 22. März 2017. 2.Brown, Terence A. „Zugriff auf das Genom“. Genome. 2. Auflage. U.S. National Library of Medicine, 01. Januar 1970. Web. 22. März 2017.

Bildhöflichkeit: 1. „Nucleus ER“ Von Magnus Manske (Vortrag) – Nupedia (Public Domain) über Commons Wikimedia2. „Chromatin-Strukturen“ Vom ursprünglichen Uploader war Richard Wheeler bei en.wikipedia – Übertragen von en.wikipedia (CC BY-SA 3.0) über Commons Wikimedia