हेट्रोक्रोमैटिन

हेटेरोक्रोमैटिन डीएनए या 'संघनित डीएनए' का कसकर भरा हुआ रूप है, जो कई किस्मों में आता है। ये किस्में संवैधानिक हेटरोक्रोमैटिन और ऐच्छिक हेटरोक्रोमैटिन के दो चरम सीमाओं के बीच निरंतरता पर स्थित हैं। दोनों जीन अभिव्यक्ति में भूमिका निभाते हैं। क्योंकि यह कसकर पैक किया गया है, यह पोलीमरेज़ के लिए दुर्गम माना जाता था और इसलिए इसका प्रतिलेखन नहीं किया जाता था; चूँकि, वोल्पे एट अल के अनुसार (2002), और कई अन्य प्रलेख के बाद से, इस डीएनए का अधिकांश भाग वास्तव में लिखित है, लेकिन यह आरएनए-प्रेरित प्रतिलेखनीय साइलेंसिंग (आरआईटीएस) के माध्यम से लगातार बदल जाता है। इलेक्ट्रॉन सूक्ष्मदर्शी और ऑस्मियम टेट्रोक्साइड (OsO4) के साथ हाल के अध्ययन से पता चलता है कि सघन पैकिंग क्रोमेटिन के कारण नहीं है।

संवैधानिक हेटरोक्रोमैटिन जीन को अपने पास ही प्रभावित कर सकता है (उदाहरण के लिए स्थिति-प्रभाव परिवर्तन)। यह सामान्यतः दोहराया अनुक्रम (डीएनए) है और अन्य जीन-अभिव्यक्ति या दमन संकेतों के लिए आकर्षण के रूप में कार्य करने के अतिरिक्त सेंट्रोमीयरों या टेलोमेयर जैसे संरचनात्मक कार्यों का निर्माण करता है।

परिणामी हेटरोक्रोमैटिन जीन का परिणाम है जो आरएनएआई के माध्यम से हिस्टोन एसिटिलिकेशन और डीसेटिलेशन या पिवी-इंटरेक्टिंग आरएनए (पीआईआरएनए) जैसे तंत्र के माध्यम से जीन साइलेंसिंग कर रहे हैं। यह पुनरावर्तक नहीं है और संवैधानिक हेटरोक्रोमैटिन की सघन संरचना को साझा करता है। चूंकि, विशिष्ट विकासात्मक या पर्यावरणीय सिग्नलिंग संकेतों के अनुसार, यह अपनी संघनित संरचना खो सकता है और प्रतिलेखनीय रूप से सक्रिय हो सकता है।

हेटेरोक्रोमैटिन मानव जीनोम के कुछ हिस्सों में H3K9 के डि-मिथाइलेशन और त्रि-मिथाइलेशन से जुड़ा हुआ है। H3K9me3-संबंधित मिथाइलट्रांसफेरेज़ में जीवोत्पत्ति की शुरुआत में वंशावली प्रतिबद्धता के दौरान हेटरोक्रोमैटिन को संशोधित करने और वंशावली निष्ठा बनाए रखने में एक महत्वपूर्ण भूमिका होती है। रेफरी नाम = pmid30606806 >

संरचना
क्रोमेटिन दो किस्मों में पाया जाता है: यूक्रोमैटिन और हेटरोक्रोमैटिन। H3K9me3-संबंधित मिथाइलट्रांसफेरेज़ में ऑर्गेनोजेनेसिस के प्रारंभ में वंशावली प्रतिबद्धता के समय हेटरोक्रोमैटिन को संशोधित करने और वंशावली निष्ठा बनाए रखने में महत्वपूर्ण भूमिका दिखाई देती है।

क्रोमैटिन दो किस्मों में पाया जाता है: यूक्रोमैटिन और हेटरोक्रोमैटिन। मूल रूप से, दो रूपों को साइटोलॉजिकल रूप से प्रतिष्ठित किया गया था कि वे कितनी तीव्रता से दाग लगाते हैं - यूक्रोमैटिन कम तीव्र होता है, जबकि हेटरोक्रोमैटिन तीव्रता से दागता है, जो सख्त पैकिंग का संकेत देता है। हेटेरोक्रोमैटिन सामान्यतः कोशिका केंद्रक की परिधि में स्थानीयकृत होता है। इस प्रारंभिक द्विभाजन के अतिरिक्त, दोनों जानवरों और पौधों में हाल के साक्ष्य ने सुझाव दिया है कि दो से अधिक अलग-अलग हेटरोक्रोमैटिन राज्य हैं, और यह वास्तव में चार या पांच 'राज्यों' में उपस्थित हो सकता है, प्रत्येक को अलग-अलग संयोजनों को एपिजेनेटिक निशान द्वारा चिह्नित किया गया है। 

हेटेरोक्रोमैटिन में मुख्य रूप से आनुवंशिक रूप से निष्क्रिय उपग्रह डीएनए होते हैं, और कई जीनों को विभिन्न विस्तारों तक दमित होते हैं, चूंकि कुछ को यूक्रोमैटिन में बिल्कुल भी व्यक्त नहीं किया जा सकता है। गुणसूत्रबिंदु और टेलोमेरेस दोनों ही हेटरोक्रोमैटिक हैं, जैसा कि एक महिला में दूसरे, निष्क्रिय एक्स गुणसूत्र का बर्र शरीर है।

कार्यप्रणाली
हेटेरोक्रोमैटिन कई कार्यों से जुड़ा हुआ है, जीन विनियमन से गुणसूत्र अखंडता की सुरक्षा तक; इनमें से कुछ भूमिकाओं को डीएनए की घनी पैकिंग के लिए उत्तरदायी ठहराया जा सकता है, जो इसे प्रोटीन कारकों के लिए कम सुलभ बनाता है जो सामान्यतः डीएनए या इससे जुड़े कारकों को बांधते हैं। उदाहरण के लिए, नग्न डबल-स्ट्रैंडेड डीएनए सिरों को सामान्यतः सेल द्वारा क्षतिग्रस्त या वायरल डीएनए के रूप में व्याख्या किया जाता है, जो सेल चक्र की गिरफ्तारी, डीएनए की पुनर्निर्माण या टुकड़े के विनाश को जैसे बैक्टीरिया में एंडोन्यूक्लिएज द्वारा ट्रिगर करता है।

क्रोमैटिन के कुछ क्षेत्र बहुत सघन रूप से तंतुओं से भरे होते हैं जो माइटोसिस में गुणसूत्र की तुलना में एक स्थिति प्रदर्शित करते हैं। हेटेरोक्रोमैटिन सामान्यतः क्लोन विरासत में मिला है; जब कोशिका विभाजित होती है, तो दो अनुजात कोशिकाओं में सामान्यतः डीएनए के समान क्षेत्रों के अंदर हेटरोक्रोमैटिन होता है, जिसके परिणामस्वरूप एपिजेनेटिक वंशानुक्रम होता है। विविधताएं हेटरोक्रोमैटिन को आसन्न जीनों पर अतिक्रमण करने या डोमेन के चरम पर जीनों से पीछे हटने का कारण बनती हैं। इन सीमा डोमेन पर स्थित (सीआईएस में) होने के कारण लिप्यंतरणीय सामग्री को दमित किया जा सकता है। यह अभिव्यक्ति के स्तर को जन्म देता है जो सेल से सेल में भिन्न होता है, जिसे स्थिति-प्रभाव परिवर्तन द्वारा प्रदर्शित किया जा सकता है। विसंवाहक (आनुवांशिकी) अनुक्रम उन दुर्लभ स्थितियों में बाधा के रूप में कार्य कर सकते हैं जहां संवैधानिक हेटरोक्रोमैटिन और अत्यधिक सक्रिय जीन एक-दूसरे से जुड़े होते हैं (उदाहरण के लिए चिकन β-ग्लोबिन लोकस के 5'HS4 विसंवाहक अपस्ट्रीम, और सैक्रोमाइसेस एसपीपी में दो लोकी)।

संवैधानिक हेटरोक्रोमैटिन
किसी दिए गए प्रजाति के सभी कोशिकाएं संवैधानिक हेटरोक्रोमैटिन में डीएनए के समान क्षेत्रों को संकुलित करती हैं, और इस प्रकार सभी कोशिकाओं में, संवैधानिक हेटरोक्रोमैटिन के अंदर निहित किसी भी जीन को खराब रूप से व्यक्त किया जाएगा। उदाहरण के लिए, सभी मानव गुणसूत्रों 1, 9 ,16 और  Y-गुणसूत्र में संवैधानिक हेटरोक्रोमैटिन के बड़े क्षेत्र होते हैं। अधिकांश जीवों में, संवैधानिक हेटरोक्रोमैटिन गुणसूत्र सेंट्रोमियर के आसपास और टेलोमेरेस के पास होता है।

ऐच्छिक हेटरोक्रोमैटिन
वैकल्पिक हेटरोक्रोमैटिन में पैक किए गए डीएनए के क्षेत्र प्रजाति के अंदर सेल प्रकारों के बीच संगत नहीं होंगे, और इस प्रकार सेल में अनुक्रम जो वैकल्पिक हेटरोक्रोमैटिन में पैक किया जाता है (और जीन खराब रूप से व्यक्त किए जाते हैं) किसी अन्य सेल में यूक्रोमैटिन में पैक किया जा सकता है (और अंदर के जीन अब खामोश नहीं हैं)। चूंकि, वैकल्पिक हेटरोक्रोमैटिन के गठन को विनियमित किया जाता है, और अधिकांशतः रूपजनन या सेलुलर भेदभाव से जुड़ा होता है। वैकल्पिक हेटरोक्रोमैटिन का उदाहरण महिला स्तनधारियों में एक्स-निष्क्रियता है: एक्स गुणसूत्र को वैकल्पिक हेटरोक्रोमैटिन के रूप में पैक किया जाता है और मौन किया जाता है, जबकि अन्य एक्स गुणसूत्र को यूक्रोमैटिन के रूप में पैक किया जाता है और व्यक्त किया जाता है।

हेटरोक्रोमैटिन के प्रसार को विनियमित करने वाले आणविक घटकों में पॉलीकोम्ब-समूह प्रोटीन और Xist जैसे गैर-कोडिंग जीन हैं। इस प्रकार के फैलाव का तंत्र अभी भी विवाद का विषय है। पॉलीकॉम्ब रिप्रेसिव कॉम्प्लेक्स PRC1 और PRC2 क्रोमैटिन संघनन और जीन अभिव्यक्ति को नियंत्रित करते हैं और विकासात्मक प्रक्रियाओं में मौलिक भूमिका निभाते हैं। पीआरसी-मध्यस्थता वाले एपिजेनेटिक्स विपथन जीनोम अस्थिरता और दुर्दमता से जुड़े होते हैं और डीएनए क्षति प्रतिक्रिया, डीएनए के पुनर्निर्माण और डीएनए प्रतिकृति की निष्ठा में भूमिका निभाते हैं।

यीस्ट हेटरोक्रोमैटिन
सैक्रोमाइसेस प्रमस्तिष्क, या नवोदित यीस्ट, मॉडल यूकेरियोट है और इसके हेटरोक्रोमैटिन को अच्छी प्रकार से परिभाषित किया गया है। चूंकि इसके अधिकांश जीनोम को यूक्रोमैटिन के रूप में चित्रित किया जा सकता है, एस सेरेविसिया में डीएनए के क्षेत्र हैं जो बहुत खराब विधि से लिखे गए हैं। ये लोकी तथाकथित साइलेंट मेटिंग टाइप लोकी (HML और HMR), rDNA (एन्कोडिंग राइबोसोमल RNA) और सब-टेलोमेरिक क्षेत्र हैं। विखंडन यीस्ट (स्किज़ोसैक्रोमाइसेस पोम्बे) अपने सेंट्रोमर्स पर हेटरोक्रोमैटिन गठन के लिए एक अन्य तंत्र का उपयोग करता है। इस स्थान पर जीन साइलेंसिंग आरएनएआई पाथवे के घटकों पर निर्भर करती है। माना जाता है कि डबल-फंसे हुए आरएनए का परिणाम चरणों की श्रृंखला के माध्यम से क्षेत्र को शांत करने में होता है।

फिशन यीस्ट स्किज़ोसैक्रोमाइसेस पोम्बे में, दो आरएनएआई कॉम्प्लेक्स, आरआईटीएस कॉम्प्लेक्स और आरएनए-निर्देशित आरएनए पोलीमरेज़ कॉम्प्लेक्स (आरडीआरसी), हेटेरोक्रोमैटिन असेंबली के दीक्षा, प्रसार और रखरखाव में सम्मिलित आरएनएआई मशीनरी का हिस्सा हैं। ये दो परिसर हेटरोक्रोमैटिन असेंबली के स्थल पर गुणसूत्रों पर siRNA-निर्भर विधि से स्थानीय होते हैं। आरएनए पोलीमरेज़, प्रतिलेख को संश्लेषित करता है जो आरआईटीएस, आरडीआरसी और संभवतः हेटरोक्रोमैटिन असेंबली के लिए आवश्यक अन्य परिसरों की भर्ती के लिए मंच के रूप में कार्य करता है। आरएनएआई और एक्सोसोम-आश्रित आरएनए अवक्रमण प्रक्रिया दोनों ही हेटरोक्रोमैटिक जीन साइलेंसिंग में योगदान करती हैं। शिज़ोसैक्रोमाइसेस पोम्बे की ये क्रियाविधि अन्य यूकेरियोट्स में हो सकते हैं। कुछ विखंडन यीस्ट में हेटरोक्रोमैटिन गठन में मध्यस्थता करने के लिए siRNAs के उत्पादन में RevCen नामक बड़ी आरएनए संरचना को भी फंसाया गया है।

यह भी देखें

 * केंद्रित हेटरोक्रोमैटिन