Organización de la cromatina

Organización de la cromatina - La fi bra 30 nm

ABSTRACTO

A pesar de más de 30 años de trabajo, la estructura fundamental de la cromatina eucariota sigue siendo controvertido. En este artículo examinamos las raíces de esta controversia en las diferencias entre los resultados derivados de los estudios de la cromatina en el núcleo, la cromatina aislada de núcleos, y la cromatina reconstituidas a partir de componentes definidos. Gracias a los últimos avances en las imágenes, el modelado, y otros enfoques, ahora es posible reconocer algunos principios unificadores que impulsan la arquitectura de la cromatina en el nivel de la fibra de cromatina '30 nm' omnipresente. Estos sugieren que la arquitectura de la fibra implica tanto zigzag y motivos de engarce dobladas, y que tales estructuras heteromorfos facilitan las altas relaciones de embalaje observados. Las interacciones entre las fibras vecinas en muy compacto plomo cromatina a la extensa interdigitación de los nucleosomas y la incapacidad para resolver las fibras individuales en la cromatina compacta in situ.

introducción

Históricamente, la determinación de la estructura de un com-ponente célula individual y relacionándolo con su función (s) ha seguido un camino bien estab-cado: el componente a menudo se reconoce por primera vez en la luz o electrones micrografías, entonces aislado para el trabajo estructural bioquímico y más , quizás culminando en los estudios de difracción de rayos x. Los microtúbulos y filamentos de actina son ejemplos de esta ruta que vienen a la mente - para los demás, se han tomado algo diferentes rutas, pero ahora tenemos una gran cantidad de información estructural sobre la mayoría de los componentes de las células, proporcionando una base sólida para la labor futura ex-experimental . Sorprendentemente, a pesar de su papel central en la célula, y la disponibilidad de los datos de rayos x en nucleosomas, la estructura de la cromatina, tal como existe en las células vivas sigue siendo controvertido. Aquí, se discuten los problemas que han impedido el progreso, y consideremos las estrategias para avanzar, con énfasis en la fibra de cromatina 30 nm.

El examen de la literatura de la cromatina revela un prob-lem básico: cuando aislado del núcleo, la cromatina tiende a adoptar una conformación similar a la fibra. Sin embargo, cuando se observan núcleos in situ utilizando microscopía electrónica de transmisión (TEM) de secciones, la cromatina más comúnmente aparece como bastante uniforme masas de tinción oscuramente que no tienen propiedades similares a la fibra obvias. Hay algunas excepciones a esta regla que están en entender informativo-ing la base de la aparente discrepancia entre la vitro ver-sus en observaciones in situ. Las frustraciones de los investigadores para tratar de luchar a brazo partido con los problemas de la aclaración de la cromatina estruc-turas han sido evidentes en títulos como 'La cromatina de orden superior Estructura: Persiguiendo y 'estructura de la cromatina: hace la fibra de 30 nm existe en vivo?  [2] . De hecho, a veces, la situa-ción ha sido una reminiscencia de la historia de los hombres ciegos asignadas para describir un elefante, lo que resulta en cuentas tremendamente diferentes en función de cada es la interpretación de una parte diferente de su anatomía. Aquí, tratamos de resumir el estado actual del campo, primero el examen de la cromatina como se ve en los núcleos y los intentos heroicos para crear preparaciones que son mínimamente perjudicial y máximamente informativo y, a continuación resume el trabajo mucho más extenso en aislado de la cromatina. Por último, consideramos hipótesis que puedan reconciliar las aparentes discrepancias que surgen de estos dos enfoques.

La terminología usada en la descripción de las estructuras de la cromatina ha evolucionado a lo largo de los años, y puede ser confuso. Por ejemplo, el término 'cromatina nativa' fue utilizado originalmente como un descriptor para el imperturbable en estado vivo, contrastándola con la cromatina ex planteó a las condiciones que podrían conducir a cambios estructurales. Más re-cientemente, el término "nativo" se ha aplicado a la cromatina observado en o aisladas de organismos, lo que contrasta con la cromatina reconsti-tuido a partir de componentes purificados in vitro. Aquí, utilizamos la definición anterior. '10-nm fibra de cromatina' El término también se ha utilizado para describir los diferentes estados de la cromatina. En algunos casos, el término se ha aplicado ampliamente a cualquier cromatina desplegada en la conformación 'perlas-on-a-cadena'. El otro uso, más restringido, se refiere a una pila de nucleosomas que forman una fibra de ~ 10 nm en Diame-ter como se podría esperar, por ejemplo, que el resultado de una estructura solenoidal parcialmente un-espiral.Para una matriz abierta, no condensado de los nucleosomas, el diámetro medio es claramente considerablemente menor que 10 nm, y en este sentido, el término mejor evitar, o al menos cuidadosamente definido. Por último, como se señaló anteriormente [3] , el término "orden"en la "estructura de orden superior 'tiene el mismo sentido que en el" orden de magnitud ". 

Sin embargo, tal vez debido a la expectativa de que las matrices de unidades más o menos idénticos se pliegan en un array 'ordenada', la frase ha sido utilizada a menudo en este sentido más restrictivo.

Ultraestructura de la cromatina in situ

Desde los primeros trabajos de aplicar EM transmisión a las secciones delgadas de células, era evidente que las técnicas que eran tan exitoso con componentes membranosos y citoesqueleto proporcionan poco en la formación relativa a la organización estructural de la cromatina y otros componentes nucleares. Por otra parte, pocas mejoras se vio como se aplicaron los avances en la preparación de la muestra. Sin embargo, había una expectativa de que la cromatina adoptó un confor-mación de fibra como la que sería evidente si una técnica adecuada suave para la preparación de secciones delgadas podría ser desarrollado. Ya en 1963, JG Gall obtuvo imágenes convincentes de fibras de cromatina obtenidos mediante la difusión de los eritrocitos de anfibios nucleadas en una superficie de agua [4] ; esto fue seguido por una exploración más amplia de tecnología-nicas y una gama más amplia de fuentes de cromatina que resultó en fibras ~ 30 nm de diámetro [5] . Una interpretación de estos estudios es que la cromatina que apareció como más o menos undifferen-ciado masa densa en la sección TEM delgada convirtió decondensed cuando se expone a condiciones de baja fuerza iónica, revelando el ~ 30 nm organización fibra subyacente. Esto sugirió que la cromatina densa originales in vivo contenía fibras que fueron tan cerca embalados que no podían ser discriminados. Esta propiedad de relieve una diferencia importante entre la cromatina y otros componentes celulares de tipo fibroso, como los microtúbulos que conservan su individualidad en la sección TEM fina en el estado de empaquetamiento compacto.

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