主な違い – ユークロマチン vs ヘテロクロマチン
ユークロマチンとヘテロクロマチンは、核内に存在するゲノムのDNAの2つの構造形態です。
ユークロマチンは、核の内側にある、ゆるく詰まったDNAの形態です。
ヘテロクロマチンは、核の周辺部に存在する、密に詰まったDNAの形態です。
ヒトゲノムの約90％はユークロマチンで構成されている。
ユークロマチンとヘテロクロマチンの主な違いは、ユークロマチンが転写活性の高いDNA領域からなるのに対し、ヘテロクロマチンはゲノム中の転写活性の低いDNA領域からなることである。
この記事では、次のようなことを見ています。
- ユークロマチンとは
– 特徴、構造、機能 - ヘテロクロマチンとは
– 特徴、構造、機能 - ユークロマチンとヘテロクロマチンの違いとは？
ユークロマチンとは
クロマチンが緩く詰まった状態をユークロマチンと呼ぶ。
細胞分裂後、DNAはゆるく詰まってクロマチンという形で存在するようになる。
クロマチンはDNAとヒストン蛋白質が縮合して形成され、数珠つなぎになったような構造をしている。
ユークロマチンは、ゲノムの転写活性部位から構成されている。
ゲノム中の活性な遺伝子を含む部分は、その遺伝子の転写が行われるように、ゆるくパッキングされている。
また、ユークロマチンでは染色体交叉の頻度が高く、遺伝的に活性なDNAが存在する。
ゲノム中のユークロマチン領域は、顕微鏡で見ると40-100kbのDNA領域を含むループとして観察される。
クロマチン繊維の直径は30 nmです。
ATリッチDNAを含むMAR（Matrix-Associated Region）は、核マトリックス中にあるユークロマチンのループに付着している。
図1の5番に示したのが、ユークロマチンです。
：図1 “核内のユークロマチン”
1-核膜、2-リボソーム、3-核膜孔、4-核小体、5-ユークロマチン、6-外膜、7-RER、8-ヘテロクロマチン
ユークロマチンの機能
ユークロマチンは、転写的にも遺伝的にも活性な領域です。
ユークロマチン領域で活性化された遺伝子は転写されてmRNAを合成し、機能タンパク質をコードする。
また、遺伝子の制御は、ユークロマチン領域の制御エレメントが露出することで可能となる。
ユークロマチンがヘテロクロマチンに変化すること、またその逆も遺伝子制御機構と考えることができる。
常に活動しているハウスキーピング遺伝子は、ユークロマチンの形で存在している。
ヘテロクロマチンとは
核の中にあるDNAがぎっしりと詰まったものをヘテロクロマチンと呼ぶ。
しかし、ヘテロクロマチンはメタフェースのDNAよりもコンパクトでない。
核内の非分裂細胞を光学顕微鏡で染色すると、染色の強さによって2つの領域が現れる。
染色の薄い領域はユークロマチン、濃く染まった領域はヘテロクロマチンと考えられている。
ヘテロクロマチンは、遺伝子発現に関与するタンパク質がDNAにアクセスできないように、よりコンパクトに構成されている。
ヘテロクロマチンはコンパクトであるため、染色体の交叉などの遺伝的事象を回避することができる。
したがって、ヘテロクロマチンは転写的にも遺伝的にも不活性であると考えられている。
核内には、構成的ヘテロクロマチンと緩和的ヘテロクロマチンの2種類のヘテロクロマチンが存在することが知られている。
コンスティティブヘテロクロマチン
ヘテロクロマチンは、ゲノムの遺伝子を持たないため、細胞の間期にもコンパクトな構造を維持することができる。
ヘテロクロマチンは、細胞核の永久的な特徴です。
テロメアとセントロメア領域のDNAは構成的ヘテロクロマチンに属します。
染色体にはヘテロクロマチンに属する領域があり、例えばY染色体のほとんどの領域は体質的にヘテロクロマチンです。
ファカルティドヘテロクロマチン
ヘテロクロマチンは、ゲノム中の不活性な遺伝子を含む。
したがって、細胞核に永久に存在するわけではないが、ある時期には核内で見ることができる。
これらの不活性遺伝子は、ある細胞において、あるいはある期間において不活性である可能性がある。
それらの遺伝子が不活性であるとき、フェイシャルヘテロクロマチンを形成する。
図2に、クロマチンの構造、糸玉、30nm繊維、間期における活性染色体を示す。
ヘテロクロマチンの機能
ヘテロクロマチンは、主にゲノムの完全性の維持に関与している。
ヘテロクロマチンの高次パッケージングにより、遺伝子発現に関わるタンパク質がアクセスできないDNA領域を保持することで、遺伝子発現を制御することができる。
また、ヘテロクロマチンの形成は、そのコンパクトな性質により、エンドヌクレアーゼによるDNA末端損傷を防ぐことができる。
ユークロマチンとヘテロクロマチンの違い
定義
ユークロマチン：ユークロマチンは、クロマチンのコイル状でない形態です。
ヘテロクロマチン: ヘテロクロマチンは染色体の一部です。
ヘテロクロマチンは染色体の一部で、密に詰まっている。
パッケージング強度
ユークロマチン：ユークロマチンはクロマチン線維からなり、DNAはヒストン蛋白質の家事に巻きついている。
したがって、緩く包装されている。
ヘテロクロマチン：ヘテロクロマチンは、染色体内のDNAが密に詰まった形になっている。
染色強度
Euchromatin: Euchromatinは薄く染色される。
しかし、有糸分裂期には濃く染色される。
ヘテロクロマチン：ヘテロクロマチンは、間期には濃く染色される。
DNAの量
ユークロマチン：ヘテロクロマチンに比べ、DNAの密度が低い。
ヘテロクロマチン：ヘテロクロマチンは高密度のDNAを含んでいる。
ヘテロピクノーシス
ユークロマチン：ユークロマチンはヘテロピクノーシスを示さない。
ヘテロクロマチン：ヘテロクロマチンはヘテロピクノーシスを示す。
プレゼンス
ユークロマチン：原核生物と真核生物の両方に存在する。
ヘテロクロマチン：ヘテロクロマチンは、真核生物にのみ存在する。
遺伝子の活性化
Euchromatin: Euchromatinは遺伝的に活発です。
染色体交差にさらされることがあります。
ヘテロクロマチン：遺伝的に不活性です。
表現型への影響
ユークロマチン：ユークロマチンのDNAは遺伝的な影響を受け、その上の対立遺伝子を変化させる。
ヘテロクロマチン：ヘテロクロマチンのDNAは遺伝的に不活性であるため、生物の表現型は変化しない。
転写活性
ユークロマチン：ユークロマチンには転写活性のある領域があります。
ヘテロクロマチン：ヘテロクロマチンは転写活性をほとんど示さない。
DNA複製
ユークロマチン：ユークロマチンは早期複製です。
ヘテロクロマチン：ヘテロクロマチンは後期複製です。
タイプ
ユークロマチン：核内には一様なユークロマチンが存在する。
ヘテロクロマチン：ヘテロクロマチンは構成的ヘテロクロマチンと促進的ヘテロクロマチンの2種類からなる。
核内の位置
ユークロマチン：核の内側に存在する。
ヘテロクロマチン：ヘテロクロマチンは核の周辺部に存在する。
粘着性
ユークロマチン：ユークロマチン領域は粘着性がない。
ヘテロクロマチン：ヘテロクロマチンの領域は粘着性があります。
機能
ユークロマチン：遺伝子が転写され、遺伝子の変異が起こることを可能にする。
ヘテロクロマチン：ゲノムの構造を維持し、遺伝子発現の制御を可能にする。
結露
ユークロマチン：DNAの凝縮と脱凝縮が細胞周期の各期間で入れ替わる。
ヘテロクロマチン：細胞周期の各期間において、DNA複製時以外は収縮したままです。
結論
ユークロマチンとヘテロクロマチンは、核内に存在する2種類のDNA構造体です。
ユークロマチンは、核内にあるクロマチン線維が緩く詰まった構造をしている。
したがって、真性染色体領域のDNAは、遺伝子発現にアクセス可能である。
したがって、ユークロマチック領域にある遺伝子は活発に転写される。
一方、ヘテロクロマチンのDNA領域は密に詰まっており、遺伝子発現に関わるタンパク質にアクセスできない。
したがって、遺伝子を含む領域からヘテロクロマチンが形成されることは、遺伝子制御のメカニズムとして作用する。
ユークロマチンとヘテロクロマチンにおけるパッケージングの性質は、光学顕微鏡による染色パターンで識別することができる。
DNA密度の低いユークロマチンは薄く染まり、DNA密度の高いヘテロクロマチンは濃く染まる。
ユークロマチンの凝縮と脱凝縮は、細胞周期の中で入れ替わりますが、ヘテロクロマチンは凝縮したままです。
しかし、ヘテロクロマチンは、DNA複製時を除き、細胞周期のどの段階でも凝縮したままです。
したがって、ユークロマチンとヘテロクロマチンの主な違いは、その構造と機能の両面にある。
第2版。
U.S. National Library of Medicine, 01 Jan. Web. 22 Mar. 2017.
2.Brown, Terence A. “Accessing the Genome”（ゲノムへのアクセス）. Genomes. 2nd edition. 米国国立医学図書館、1970年1月1日。
