Гетерохроматин и эухроматин

Существует два основных типа хроматина: гетерохроматин и эухроматин. Данная классификация основана на ранних изучениях свойств хроматина в интерфазных ядрах, в которых содержится деконденсированный хроматин (эухроматин), распределенный диффузно и слабо окрашиваемый при использовании специфических гистологических красителей, а также конденсированные темно-окрашенные блоки хроматина (гетерохроматин). В эухроматиновых участках хромосом локализовано подавляющее большинство генов, в то время как гетерохроматин, по-видимому, содержит мало генов, которые обычно не активны. Выделяют два основных типа гетерохроматина: конститутивный и факультативный. Конститутивный гетерохроматин, который практически на протяжении всего клеточного цикла конденсирован, генетически не активен. Вероятно, последовательности ДНК, из которых состоит конститутивный гетерохроматин, практически не содержат генов. Этот тип гетерохроматина сформирован особыми классами высокоповторяющихся (сателлитных) последовательностей ДНК и расположен в участках центромер всех хромосом, а также в некоторых других ее участках. Факультативный гетерохроматин представляет собой инактивированные и конденсированные участки хромосом, которые могут обратимо переходить из эухроматинового в гетерохроматиновое состояние в зависимости от типа клетки, стадии клеточного цикла или особенности одной из гомологичных хромосом. Как правило, этот термин применяется для описания процесса инактивации хромосомы Х в клетках, которые содержат две и более хромосомы Х.

Типы хромосомной днк

Вся нуклеотидная последовательность ДНК в геноме человека полностью установлена. Однако это утверждение относится лишь к эухроматиновым районам хромосом (около 90% генома), в то время как определить полностью последовательности ДНК гетерохроматина пока не удалось. В состав генома человека входят уникальные последовательности ДНК, кодирующие индивидуальные гены, и многочисленные семейства повторяющихся последовательностей ДНК, которые являются транскрипционно неактивными. Повторяющиеся ДНК имеют два основных типа организации в хромосомной ДНК: тандемно повторяющиеся (или сателлитные) и диспергированные по геному последовательности.

К тандемно повторяющимся последовательностям относятся три основных типа ДНК: сателлитные, минисателлитные и микросателлитные ДНК. Сателлитная ДНК человека образована большими участками тандемно повторяющихся последовательностей различной сложности. Повторы ДНК этого типа не транскрибируются и расположены преимущественно в участках гетерохроматина генома человека – в центромерных участках всех хромосом и районах вторичных перетяжек.

Минисателлитные ДНК состоят из среднего размера (20 – 70 пар нуклеотидов) тандемно повторяющихся единиц ДНК (до 1000 повторов длиной до 20 тысяч пар нуклеотидов.), диспергированных среди различных участков геномной ДНК. Минисателлиты обычно не транскрибируются. К этим повторам относятся так называемые гипервариабельные (высокополиморфные) минисателлитные ДНК, находящие применение при генетической идентификации личности (ДНК фингерпринт).

Микросателлитые ДНК представлены короткими тандемными повторами (1-4 пары нуклеотидов.), диспергированными по геному. Распространенные мононуклеотидные повторы (А или Т) образуют до 0,3% генома человека. Динуклеотидные повторы ЦА формируют до 0,5% генома. Тринуклеотидные или четырехнуклеотидные повторы относительно редки, но очень часто высокополиморфны и находят применение в разработке полиморфных маркеров для молекулярно-генетических исследований и диагностики.

Существует два основных класса диспергированных ДНК повторов, которые различаются по длине: короткие и длинные ДНК повторы. Короткие диспергированные ДНК повторы (SINEs) относятся к так называемому семейству Alu повторов. Длина Alu повторов составляет около 280 пар нуклеотидов. Эти повторы встречаются примерно через каждые 3 тысячи пар нуклеотидов, число которых составляет до одного миллиона на геном. Длинные диспергированные ДНК повторы (LINEs) относятся к так называемому семейству L1 или Kpn повторов. Усредненная последовательность L1 повтора имеет длину 6,1 тысяч пар нуклеотидов. Число этих повторов составляет более 100000 на геном.

Распределение уникальных и повторяющихся последовательностей ДНК в хромосомах человека неравномерно. Эухроматиновые районы хромосом содержат перемежающиеся участки, обогащенные короткими или длинными диспергированными повторами (Alu и L1). Гетерохроматиновые районы хромосом содержат, в основном, сателлитные ДНК повторы.