Еухроматин

Особливістю ДНК, що входить до еухроматину, є те, що вона часто представлена у вигляді генів чи псевдогенів і не містить багато повторюваних ділянок, натомість складається з одиничних копій ДНК[1]. Також гетерохроматин в середньому містить більше метильованого цитозину, ніж еухроматин.

Метилювання ДНК у 5 положенні цитозину (5-метил-цитозин, 5mC) у послідовності нуклеотидів 5'-CG-3', що записується CpG, — одна з найвідоміших і добре вивчених епігенетичних модифікацій. Розподілення CpG послідовностей досить нерівномірне і трапляються їх скупчення в геномі, так звані CpG-острівці. При метилюванні CpG-острівців ДНК-метилтрансферазами спостерігяється встановлення гетерохроматин. Вилучення метильованого цитозину впродовж довгого часу вважалося лише пасивним — при реплікації ДНК у новосинтезованому ланцюзі ДНК вставляється неметильований цитозин. Проте з першим десятиріччям XXI сторіччя стає зрозуміло, що є недокінця встановлені механізми активного деметилювання ДНК. Для встановлення еухроматину послідовності ДНК повинні бути звільненими від 5mC[2]

Ацетилювання лізину прибирає позитивний заряд амінокислоти за нормальних умов (pH=7.4), що призводить до негативно зарядженої молекули ДНК менш щільно прилягати до гістону.

Одно-, дву- та триметилювання амінокислоти лізину

ДНК в ядрі не знаходиться у довільному стані, а накручується на нуклеосоми. Хромосома складається з великої кількості нуклеосом, на які накручена ДНК, а в залежності від того, наскільки щільно нуклеосоми прилягають одна до одної і формують додаткові, більш щільно запаковані структури, формується гетеро- чи еухроматин.

Характерною особливістю білкового складу еухроматину є посттрансляційні модифікації гістонів, які складають нуклеосоми, на яких накручується ДНК. Еухроматину притаманне одно-, дву- та триметилювання гістону H3 по 4 залишку лізину H3K4me, тоді як гетерохроматин триметельований по 9 залишку лізину (H3K9me)[3]. Також гістони H3 та H4 часто мають ацетильовані хвости, тоді як у гетерохроматиновій ділянці ці гістони часто гіпоацетильовані. На відміну від метилювання гістонів, що не змінює заряду амінокислотного залишку, ацетилювання залишку лізину прибирає позитивний заряд з амінокислоти. Це призводить до зниження електростатичного притягання негативнозарядженої молекули ДНК до вже електро-нейтральної амінокислоти. Таким чином молекулу ДНК легше від'єднати від нуклеосоми, на яку вона намотана і доступність до даної ділянки ДНК зростає[4]

Формування гетерохроматину часто починається на певній ділянці ДНК, і далі розповсюджуватися по хромосомі. Для запобігання перетворення гетерохроматину на еухроматин і еухроматину на гетерохроматин у клітин деяких організмів знайдені бар'єрні ДНК ділянки, які розмежовують гетеро- та еухроматинові частини хромосом. Так у курки спеціальний фактор транскрипції USF1 з'єднується з бар'єрною ділянкою на 5'-кінці від локусу β-globin, який оточений гетерохроматином, та призводить до залучення факторів, що запобігають конденсуванню хроматину у цьому місці. Ці фактори є білками гістонацетилтрансферази, гістонметилтрансферази що метилюють H3 по 4 лізину[3].

Проте не у всіх організмів є чіткі розмежування конденсованого і деконденсованого хроматину. У дрозофіли встановлення гетеро- або еухроматину вирішується місцево в залежності від локальної активності та концентрації ферментів, які конденсують чи деконденсують хроматинову фібрилу[3].