Heterocromatina
Definición de heterocromatina
La heterocromatina es una forma de cromatina que está densamente empaquetada; a diferencia de la eucromatina, que está ligeramente empaquetada, y se encuentra en el núcleo de las células eucariotas. Mientras que la eucromatina permite que el ADN se replique y transcriba; la heterocromatina tiene una estructura tan condensada que no permite que las ADN y ARN polimerasas accedan al ADN; lo que impide la replicación y transcripción del ADN. Hay dos tipos principales de heterocromatina: heterocromatina constructiva y heterocromatina facultativa. Representa menos del 10% de la cromatina humana, y la eucromatina representa la mayor parte, más del 90%.
Estructura de heterocromatina
Antes de saltar a la estructura de la heterocromatina, echemos un vistazo a cómo se empaqueta el ADN en las células eucariotas.
El ADN de los eucariotas se ensambla en cromatina, que son complejos hechos de ADN y proteínas. Las proteínas que forman la cromatina se denominan histonas y están dispuestas de manera que permite que el ADN se enrolle alrededor de ellas. Más específicamente, el ADN (aproximadamente 200 pares de bases) está enrollado alrededor de conjuntos de ocho histonas (octámeros) que comprenden dos copias de cada uno de los siguientes: H2A, H2B, H3 y H4. Estas unidades hechas de histonas y ADN enrolladas alrededor de ellas se llaman nucleosomas. Los nucleosomas a su vez están conectados entre sí a través de cadenas de ADN, también conocidas como ADN enlazador. En otras palabras, la cromatina es el ensamblaje de nucleosomas (ADN e histonas) conectados por el ADN mismo.
La forma de cromatina empaquetada más libremente se llama eucromatina, también conocida como perlas en una cuerda debido a la semejanza entre esta estructura y las perlas (nucleosomas) unidas por una cuerda (ADN). La heterocromatina es una versión más condensada de la eucromatina y también se conoce como fibra de 30 nm porque el diámetro de esta heterocromatina enrollada helicoidalmente mide 30 nm. De hecho, mientras que las bandas G muestran eucromatina teñida muy débilmente debido a su forma suelta; la heterocromatina se ve fácilmente porque está densamente teñida debido a su empaque más denso. La heterocromatina también se puede condensar aún más en cromosomas activos e incluso más en cromosomas en metafase.
La siguiente figura muestra las diferentes unidades estructurales de empaquetamiento de ADN en células eucariotas:
De izquierda a derecha, el ADN helicoidal bicatenario (primera ilustración) se enrolla alrededor de las histonas; formando nucleosomas (segunda ilustración), que constituyen la estructura de eucromatina o cuentas en una cuerda (tercera ilustración). La eucromatina se condensa adicionalmente en heterocromatina o fibras de 30 nm (ilustraciones cuarta y quinta). Las últimas cuatro ilustraciones representan un ADN más condensado en forma de cromosomas activos y en metafase.
Al observar la figura anterior; también podemos apreciar por qué el ADN está en la conformación de heterocromatina cuando no se está replicando o transcribiendo activamente; el ADN no está expuesto y, por lo tanto, las proteínas reguladoras y las polimerasas no pueden acceder a él. Tenga en cuenta la diferencia entre eucromatina (tercera ilustración) y heterocromatina (cuarta y quinta); mientras que el ADN enlazador en la conformación eucromática está expuesto y es accesible a las polimerasas y otras proteínas para ser replicado y transcrito; el ADN en la conformación heterocromática está enrollado firmemente alrededor de los nucleosomas y no permite el acceso a los elementos transcripcionales.
Los dos tipos de heterocromatina: constitutiva y facultativa
La estructura de la heterocromatina se puede describir con más detalle teniendo en cuenta sus varios tipos. Los dos tipos principales son heterocromatina constitutiva y heterocromatina facultativa. Estos dos tipos se pueden distinguir en función de sus características. Se ha sugerido que también existen otros tipos de heterocromatina y que estos otros tipos tienen características mixtas de heterocromatina constitutiva y facultativa.
La heterocromatina constitutiva es la forma estable de heterocromatina, es decir; no se afloja para formar eucromatina y contiene secuencias repetidas de ADN llamadas ADN satélite. Se puede encontrar en centrómeros y telómeros, y generalmente participa en funciones estructurales.
La heterocromatina facultativa, por otro lado, es reversible, es decir; su estructura puede cambiar dependiendo del ciclo celular, y se caracteriza por otro tipo de secuencias de ADN repetidas conocidas como secuencias LINE. Un ejemplo de heterocromatina facultativa que cambia su conformación estructural con el ciclo celular es el cromosoma X inactivado ( cuerpo de Barr ) de las mujeres.
El ciclo celular y la expresión genética
No es sorprendente que la forma en que se empaqueta el ADN esté relacionada con el ciclo celular. Cuando es necesario copiar (replicar) el ADN y sintetizar las proteínas (transcripción y luego traducción ), el ADN se encuentra en forma de eucromatina. Cuando los genes no necesitan ser replicados y transcritos, el ADN está en forma de heterocromatina. Además, cuando el ADN está en forma de cromosoma activo, la célula está en la etapa de interfase del ciclo celular; y cuando está en forma de cromosoma en metafase, la célula se está dividiendo, es decir, está en la etapa de mitosis o meiosis.
En consonancia con esto, se ha propuesto que regular la forma en que se empaqueta el ADN es una forma de regular la expresión génica. Por lo tanto, los genes de mantenimiento que mantienen las funciones y la supervivencia de la célula están siempre en forma de eucromatina; mientras que los que no necesitan expresarse están en forma de heterocromatina. El medio por el cual esto se logra es mediante la modificación de la cola de histonas; una parte de las histonas que pueden acetilarse o metilarse. La modificación de la cola de histonas da como resultado cambios en el empaquetado del ADN. Por ejemplo, la hipoacetilación en la cola de las histonas está asociada con la conformación heterocromática; por lo que el ADN no se expone y, en consecuencia, se evita la transcripción de genes.
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