Concetti Chiave
- La cromatina si divide in due tipologie: eucromatina, che è meno compatta e ricca di geni attivi, ed eterocromatina, che è più compatta e non contiene geni frequentemente trascritti.
- Nel nucleo, ogni cromosoma ha un territorio specifico, con compartimenti A attivi e B meno attivi per la trascrizione dei geni.
- L'epigenetica regola l'attivazione dei geni attraverso modifiche chimiche agli istoni e l'azione di complessi ATP-dipendenti, influenzando l'accessibilità della cromatina.
- Il fenomeno dell'imprinting attiva solo uno degli alleli di un gene, silenziando l'altro tramite modificazioni chimiche come la metilazione del DNA.
- Le modificazioni epigenetiche sono controllate da proteine specializzate: Writers, Erasers, Readers e Remodellers, ciascuna con un ruolo specifico nella modifica e regolazione della cromatina.
Indice
Tipologie di cromatina
La cromatina può essere di due tipologie:
1) Eucromatina: è una forma meno compatta poiché è ricca di geni che devono essere continuamente trascritti. Per questo motivo devono essere facilmente raggiungibili da fattori di trascrizione.
2) Eterocromatina: forma molto compatta poiché non ha geni che devono essere trascritti frequentemente. Può essere costitutiva se è permanentemente condensata, o facoltativa sé può essere convertita in eucromatina quando deve essere trascritta.
Organizzazione del nucleo
Nel nucleo ogni cromosoma occupa un territorio specifico e ben delimitato. Ogni gene nel suo territorio ha un compartimento A che è più attivo trascrizionalmente e un compartimento B meno attivo.
A sua volta nel nucleo ci sono delle zone dette fibrille pericromatiche in cui la cromatina viene trascritta in mRNA. Distinguiamo delle zone dette Speckles in cui si concentrano i fattori di maturazione. Altre zone che si distinguono in fase di maturazione sono i Corpi di Cajal in cui si concentrano i fattori di maturazione.
Ruolo dell'epigenetica
L’epigenetica riguarda tutti quei modi in cui il nostro corpo può decidere quali geni accendere e quali spegnere, senza cambiare il DNA. Decide in base alle condizioni ambientali in cui si trova, come ad esempio abbondanza di nutrienti o necessità di una certa proteina.
Il DNA è attorcigliato intorno agli istoni, per cui per essere trascrivibile deve essere allentato. La cromatina viene allentata tramite delle modifiche chimiche delle code degli istoni. In altri casi i tratti di DNA da trascrivere vengono esposti tramite l’azione di complessi ATP-dipendenti (es. SWI/SNF) che spostano i nucleosomi. Alcune volte lo stato della cromatina è una conseguenza di varie modifiche, detto cross-talk.
In particolare l’acetilazione della cromatina da parte della acetiltransferasi rende i geni più accessibili (l’opposto è la deacetilasi).
La metilazione fatta dalla metiltransferasi può compattare o allentare in base a dove avviene (l’opposto è la demetilasi). Può essere metilazione de novo quando vengono metilati dei geni per la prima volta, oppure di mantenimento quando si metilano dei geni che nella cellula madre erano già metilati.
La fosforilazione fatta dalla chinasi può compattare o fosforilare a seconda di dove avviene (l’opposto è la fosfatasi).
Imprinting e modificazioni epigenetiche
Infine abbiamo il fenomeno di imprinting cioè un meccanismo epigenetico che di un gene presente in due copie (alleli), solo uno dei due viene attivato che può essere sia stato ereditato dal padre o dalla madre. L’altro allele invece viene silenziato tramite modificazioni chimiche come la metilazione del DNA. Questo imprinting viene tramandato anche alle cellule figlie.
Le modificazioni epigenetiche sono controllate da specifiche classi di proteine:
- Writers (scrittori): enzimi che aggiungono gruppi chimici specifici agli istoni o al DNA, modificandolo.
- Erasers (cancellatori): rimuovono queste modificazioni chimiche.
- Readers (lettori): riconoscono e si legano a specifiche modificazioni sugli istoni o sul DNA, interpretandole e innescando una risposta trascrizionale appropriata.
- Remodellers (rimodellatori): sono complessi proteici che modificano la struttura della cromatina utilizzando ATP, spostando i nucleosomi lungo il DNA per renderlo più o meno accessibile ai fattori di trascrizione.
Domande da interrogazione
- Qual è la differenza principale tra eucromatina ed eterocromatina?
- Come è organizzato il nucleo in relazione ai cromosomi?
- Qual è il ruolo dell'epigenetica nella regolazione genica?
- Cosa si intende per imprinting e come influisce sulle cellule?
L'eucromatina è una forma meno compatta e ricca di geni attivi, mentre l'eterocromatina è molto compatta e contiene geni che non vengono trascritti frequentemente. L'eterocromatina può essere costitutiva o facoltativa, a seconda della sua capacità di convertirsi in eucromatina quando necessario.
Nel nucleo, ogni cromosoma occupa un territorio specifico, con ogni gene che ha un compartimento A, più attivo trascrizionalmente, e un compartimento B, meno attivo. Ci sono anche zone come le fibrille pericromatiche e i Corpi di Cajal, dove avviene la trascrizione e la maturazione dell'mRNA.
L'epigenetica regola quali geni attivare o silenziare senza modificare il DNA, in risposta a fattori ambientali. Modifiche chimiche agli istoni e l'azione di complessi ATP-dipendenti permettono di rendere il DNA più accessibile per la trascrizione.
L'imprinting è un meccanismo epigenetico in cui solo uno dei due alleli di un gene viene attivato, mentre l'altro viene silenziato tramite modificazioni chimiche come la metilazione. Questo fenomeno viene trasmesso alle cellule figlie, influenzando l'espressione genica.
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