✖


Jump to content

хроматин

Основные структуры уплотнения ДНК: ДНК , нуклеосома , бусины размером 10 нм на струнном волокне хроматина и метафазная хромосома .

Хроматин представляет собой комплекс ДНК и белка, обнаруженный в эукариотических клетках. [1] Основная функция — упаковка длинных молекул ДНК в более компактные и плотные структуры. Это предотвращает запутывание нитей, а также играет важную роль в укреплении ДНК во время деления клеток , предотвращении повреждения ДНК и регулировании экспрессии генов и репликации ДНК . Во время митоза и мейоза хроматин способствует правильному разделению хромосом в анафазе ; характерные формы хромосом, видимые на этой стадии, являются результатом свертывания ДНК в высококонденсированный хроматин.

Основными белковыми компонентами хроматина являются гистоны . Октамер ) связывается с ДНК и действует как «якоря» , из двух наборов из четырех гистоновых ядер ( гистон H2A , гистон H2B , гистон H3 и гистон H4 вокруг которых наматываются нити. [2] В целом выделяют три уровня организации хроматина:

  1. ДНК обволакивает белки-гистоны, образуя нуклеосомы и так называемые бусины на струнной структуре ( эухроматин ).
  2. Множественные гистоны сворачиваются в 30- нанометровое волокно, состоящее из массивов нуклеосом в их наиболее компактной форме ( гетерохроматин ). [а]
  3. более высокого уровня Суперспирализация ДНК волокна длиной 30 нм приводит к образованию метафазной хромосомы (во время митоза и мейоза).

Однако многие организмы не следуют этой схеме организации. Например, сперматозоиды и птичьи эритроциты имеют более плотно упакованный хроматин, чем большинство эукариотических клеток, а трипаносоматид простейшие не конденсируют вообще свой хроматин в видимые хромосомы. Прокариотические клетки имеют совершенно иные структуры организации своей ДНК (эквивалент прокариотической хромосомы называется генофором и локализуется внутри нуклеоидной области).

Общая структура хроматиновой сети в дальнейшем зависит от стадии клеточного цикла . Во время интерфазы хроматин структурно рыхлый, что обеспечивает доступ РНК и ДНК-полимеразам , которые транскрибируют и реплицируют ДНК. Локальная структура хроматина во время интерфазы зависит от конкретных генов, присутствующих в ДНК. Области ДНК, содержащие гены, которые активно транскрибируются («включены»), менее плотно уплотнены и тесно связаны с РНК-полимеразами в структуре, известной как эухроматин , в то время как области, содержащие неактивные гены («выключенные»), как правило, более конденсированы и связаны с Структурные белки гетерохроматина . [4] Эпигенетическая модификация структурных белков хроматина посредством метилирования и ацетилирования также изменяет локальную структуру хроматина и, следовательно, экспрессию генов. Понимание структуры хроматина ограничено, и это активная область исследований в молекулярной биологии .

и иерархия Динамическая структура хроматина

Основные единицы структуры хроматина
строение хроматина внутри хромосомы

Хроматин претерпевает различные структурные изменения в течение клеточного цикла . Гистоновые белки являются основными упаковщиками и организаторами хроматина и могут быть модифицированы различными посттрансляционными модификациями для изменения упаковки хроматина ( модификация гистонов ). Большинство модификаций происходит на хвостах гистонов. Положительно заряженные ядра гистонов лишь частично противодействуют отрицательному заряду фосфатного остова ДНК, что приводит к отрицательному суммарному заряду всей структуры. Дисбаланс заряда внутри полимера вызывает электростатическое отталкивание между соседними областями хроматина, что способствует взаимодействию с положительно заряженными белками, молекулами и катионами. По мере возникновения этих модификаций электростатическая среда, окружающая хроматин, будет меняться, и уровень уплотнения хроматина изменится. [2] Последствия с точки зрения доступности и уплотнения хроматина зависят как от модифицированной аминокислоты, так и от типа модификации. Например, ацетилирование гистонов приводит к ослаблению и увеличению доступности хроматина для репликации и транскрипции. Триметилирование лизина может привести либо к усилению транскрипционной активности ( триметилирование гистона H3, лизина 4 ), либо к репрессии транскрипции и уплотнению хроматина ( триметилирование гистона H3, лизина 9 или лизина 27 ). Несколько исследований показали, что разные модификации могут происходить одновременно. Например, было высказано предположение, что двухвалентная структура (с триметилированием лизина 4 и 27 на гистоне H3) участвует в раннем развитии млекопитающих. Другое исследование проверило роль ацетилирования гистона 4 по лизину 16 на структуру хроматина и обнаружило, что гомогенное ацетилирование ингибирует образование хроматина длиной 30 нм и блокирует ремоделирование аденозинтрифосфата . Эта необычная модификация изменила динамику хроматина, что показывает, что ацетилирование H4 по K16 жизненно важно для правильной внутри- и интерфункциональности структуры хроматина. [5] [6]

Белки группы Polycomb играют роль в регуляции генов посредством модуляции структуры хроматина. [7]

Для получения дополнительной информации см. Вариант хроматина , Модификации гистонов в регуляции хроматина и контроль РНК-полимеразы за счет структуры хроматина .

Структура ДНК [ править ]

Структуры А-, В- и Z-ДНК.
Основные статьи: Механические свойства ДНК и Z-ДНК

В природе ДНК может образовывать три структуры: A- , B- и Z-ДНК . A- и B-ДНК очень похожи, образуя правосторонние спирали, тогда как Z-ДНК представляет собой левую спираль с зигзагообразным фосфатным остовом. Считается, что Z-ДНК играет специфическую роль в структуре и транскрипции хроматина из-за свойств соединения между B- и Z-ДНК.

На стыке B- и Z-ДНК одна пара оснований вырвана из нормального соединения. Они играют двойную роль: места узнавания многими белками и приемника торсионного напряжения от РНК-полимеразы или связывания нуклеосом. Основания ДНК хранятся в виде кодовой структуры с четырьмя химическими основаниями, такими как «Аденин (А), Гуанин (G). ), Цитозин (С) и Тимин (Т)» . Порядок и последовательность этих химических структур ДНК отражаются в виде информации, доступной для создания человеческих организмов и управления ими. «А с Т и С с G» объединяются в пары, образуя пару оснований ДНК. Молекулы сахара и фосфата также соединяются в пары с этими основаниями, заставляя нуклеотиды ДНК образовывать две длинные спиральные цепи, называемые «двойной спиралью» . [8] У эукариот ДНК состоит из клеточного ядра, и ДНК обеспечивает силу и направление механизма наследственности. При этом между азотистыми связями 2 ДНК образуются гомогенные связи.

[9]

Нуклеосомы и бусинки на нитке [ править ]

Основные статьи: нуклеосома , хроматосома и гистон.
Мультяшное изображение структуры нуклеосомы. Из PDB : 1KX5 .

Основным повторяющимся элементом хроматина является нуклеосома, соединенная между собой участками линкерной ДНК , гораздо более короткой структуры, чем чистая ДНК в растворе.

Помимо коровых гистонов, существует линкерный гистон H1 , который контактирует с входом/выходом цепи ДНК на нуклеосоме. Частица ядра нуклеосомы вместе с гистоном H1 известна как хроматосома . Нуклеосомы, содержащие от 20 до 60 пар оснований линкерной ДНК, могут в нефизиологических условиях образовывать шарики размером примерно 10 нм на нитчатом волокне.

Нуклеосомы связывают ДНК неспецифически, как того требует их функция в общей упаковке ДНК. Однако существуют большие предпочтения последовательностей ДНК, которые управляют расположением нуклеосом. Это связано, прежде всего, с разными физическими свойствами разных последовательностей ДНК: например, аденин (А) и тимин (Т) более благоприятно сжимаются во внутренних малых бороздках. Это означает, что нуклеосомы могут связываться преимущественно в одном положении примерно через каждые 10 пар оснований (спиральный повтор ДНК), где ДНК поворачивается, чтобы максимизировать количество оснований А и Т, которые будут лежать во внутренней малой бороздке. (См. структуру нуклеиновой кислоты .)

30-нм хроматиновое митозе в волокно

Две предложенные структуры хроматиновой нити диаметром 30 нм.
Слева: 1-начальная спиральная «соленоидная» структура.
Справа: 2 начала рыхлой спиральной структуры.
Примечание: на этой схеме гистоны не показаны — показана только ДНК.

При добавлении H1 во время митоза структура «бусинки на нити» может сворачиваться в спиральную структуру диаметром 30 нм, известную как волокно или нить диаметром 30 нм. Точная структура хроматинового волокна в клетке подробно не известна. [10]

Считается, что этот уровень структуры хроматина представляет собой форму гетерохроматина , который содержит в основном транскрипционно молчащие гены. Исследования с помощью электронной микроскопии показали, что волокно длиной 30 нм является очень динамичным, так что оно разворачивается в структуру «бусинки на нити» диаметром 10 нм при прохождении через него РНК-полимеразы, участвующей в транскрипции.

Четыре предложенные структуры хроматиновой нити длиной 30 нм для длины повтора ДНК на нуклеосому в диапазоне от 177 до 207 п.н.
Линкерная ДНК выделена желтым цветом, а нуклеосомная ДНК - розовым.

Существующие модели обычно признают, что нуклеосомы расположены перпендикулярно оси волокна, а линкерные гистоны расположены внутри.Стабильное волокно длиной 30 нм основано на регулярном расположении нуклеосом вдоль ДНК. Линкерная ДНК относительно устойчива к изгибу и вращению. Это делает длину линкерной ДНК критической для стабильности волокна, требуя, чтобы нуклеосомы были разделены на длину, которая позволяет вращать и сворачивать в требуемую ориентацию без чрезмерного стресса для ДНК.С этой точки зрения, разная длина линкерной ДНК должна создавать разную топологию сворачивания хроматинового волокна. Недавние теоретические работы, основанные на изображениях электронной микроскопии. [11] восстановленных волокон подтверждает эту точку зрения. [12]

Петли ДНК [ править ]

Анимированное изображение динамического формирования петель хроматина через CTCF (красный) и конденсиновых колец (желтый) [13]

Структура хроматина «бусинки на нитке» имеет тенденцию образовывать петли. Эти петли позволяют взаимодействовать между различными участками ДНК, приближая их друг к другу, что повышает эффективность взаимодействия генов. Этот процесс динамичен: петли образуются и исчезают. Петли регулируются двумя основными элементами: [14]

  • Когезины , белковые комплексы , которые генерируют петли путем экструзии волокна ДНК через кольцевую структуру самого комплекса. [13]
  • CTCF — транскрипционный фактор, ограничивающий границу петли ДНК. Чтобы остановить рост петли, две молекулы CTCF необходимо расположить в противоположных направлениях, чтобы заблокировать движение когезинового кольца ( см. видео ). [13]

Здесь задействовано много других элементов. Например, Jpx регулирует сайты связывания молекул CTCF вдоль волокна ДНК. [15]

Пространственная организация хроматина в ядре клетки [ править ]

Пространственное расположение хроматина внутри ядра не случайно — на определенных территориях можно обнаружить определенные участки хроматина. Территориями являются, например, домены, ассоциированные с пластинками (LAD), и топологически ассоциированные домены (TAD), которые связаны между собой белковыми комплексами. [16] В настоящее время полимерные модели, такие как модель Strings & Binders Switch (SBS), [17] и модель динамического цикла (DL) [18] используются для описания складки хроматина внутри ядра. Расположение хроматина внутри ядра также может играть роль в ядерном стрессе и восстановлении деформации ядерной мембраны под действием механического стресса. Когда хроматин конденсируется, ядро ​​становится более жестким. Когда хроматин деконденсируется, ядро ​​становится более эластичным с меньшей силой , оказываемой на внутреннюю ядерную мембрану. Это наблюдение проливает свет на другие возможные клеточные функции организации хроматина вне геномной регуляции. [2]

от клеточного цикла зависимая , Структурная организация

Кариограмма мужчины с использованием окраски по Гимзе , демонстрирующая классическую структуру метафазного хроматина.
Конденсация и разрешение сестринских хроматид человека в раннем митозе
  1. Интерфаза : Структура хроматина во время интерфазы митоза факторов оптимизирована, чтобы обеспечить простой доступ транскрипции и репарации ДНК к ДНК при уплотнении ДНК в ядро . Структура варьируется в зависимости от доступа, необходимого к ДНК. Гены, к которым необходим регулярный доступ РНК-полимеразы, требуют более рыхлой структуры, обеспечиваемой эухроматином.
  2. Метафаза : Метафазная структура хроматина сильно отличается от структуры интерфазы . Он оптимизирован для физической силы. [ нужна ссылка ] и управляемость, формирующая классическую структуру хромосом , наблюдаемую в кариотипах . Считается, что структура конденсированного хроматина представляет собой петли волокон диаметром 30 нм, соединяющиеся с центральным каркасом белков. Однако она недостаточно хорошо охарактеризована. Хромосомные каркасы играют важную роль в удержании хроматина в компактных хромосомах. Петли структуры размером 30 нм далее конденсируются с каркасом в структуры более высокого порядка. [19] Хромосомные каркасы состоят из белков, включая конденсин , топоизомеразу типа IIA и члена 4 семейства кинезинов (KIF4). [20] Физическая прочность хроматина жизненно важна на этой стадии деления, чтобы предотвратить повреждение ДНК при разделении дочерних хромосом. Чтобы максимизировать силу, состав хроматина меняется по мере приближения к центромере, в первую очередь за счет альтернативных аналогов гистона H1. Во время митоза, хотя большая часть хроматина плотно уплотнена, существуют небольшие участки, которые уплотнены не так плотно. Эти области часто соответствуют промоторным областям генов, которые были активны в этом типе клеток до образования хроматина. Отсутствие уплотнения этих областей называется закладкой и представляет собой эпигенетический механизм, который, как полагают, важен для передачи дочерним клеткам «памяти» о том, какие гены были активны до вступления в митоз. [21] Этот механизм закладок необходим для передачи этих воспоминаний, поскольку транскрипция прекращается во время митоза .

транскрипции всплески и Хроматин

Хроматин и его взаимодействие с ферментами были исследованы, и был сделан вывод, что он важен и является важным фактором экспрессии генов. Винсент Дж. Олфри, профессор Университета Рокфеллера, заявил, что синтез РНК связан с ацетилированием гистонов. [22] Аминокислота лизин, прикрепленная к концу гистонов, заряжена положительно. Ацетилирование этих хвостов сделает концы хроматина нейтральными, открывая доступ к ДНК.

Когда хроматин деконденсируется, ДНК открыта для проникновения молекулярных механизмов. Колебания между открытым и закрытым хроматином могут способствовать прерыванию транскрипции или взрыву транскрипции . Вероятно, задействованы и другие факторы, такие как ассоциация и диссоциация комплексов транскрипционных факторов с хроматином. В частности, было показано, что РНК-полимераза и транскрипционные белки собираются в капли посредством разделения фаз, а недавние исследования показали, что хроматин размером 10 нм демонстрирует жидкостное поведение, увеличивая нацеливаемость геномной ДНК. [23] Взаимодействия между линкерными гистонами и неупорядоченными хвостовыми областями действуют как электростатический клей, организующий крупномасштабный хроматин в динамический, подобный жидкости домен. Уменьшение уплотнения хроматина сопровождается увеличением подвижности хроматина и облегчением транскрипционного доступа к ДНК. [2] Это явление, в отличие от простых вероятностных моделей транскрипции, может объяснить высокую вариабельность экспрессии генов, происходящую между клетками в изогенных популяциях. [24]

хроматина Альтернативные ​ организации

Во время спермиогенеза реконструируется многоклеточных животных хроматин сперматид в более разнесенную, расширенную, почти кристаллоподобную структуру. Этот процесс связан с прекращением транскрипции и включает обмен ядерных белков. Гистоны в основном смещаются и заменяются протаминами (небольшими белками, богатыми аргинином ). [25] Предполагается, что у дрожжей участки, лишенные гистонов, после транскрипции становятся очень хрупкими; HMO1, белок HMG-box , помогает стабилизировать хроматин, свободный от нуклеосом. [26] [27]

ДНК восстановление и Хроматин

Различные внутренние и внешние агенты могут вызвать повреждение ДНК в клетках. На выбор пути восстановления влияют многие факторы, включая фазу клеточного цикла и сегмент хроматина, где произошел разрыв. С точки зрения инициации репарации 5'-конца ДНК р53-связывающий белок 1 ( 53BP1 ) и BRCA1 являются важными белковыми компонентами, которые влияют на выбор пути восстановления двухцепочечного разрыва. Комплекс 53BP1 прикрепляется к хроматину вблизи разрывов ДНК и активирует следующие факторы, такие как Rap1-Interacting Factor 1 ( RIF1 ) и щитин, который защищает концы ДНК от нуклеолитического разрушения. Процесс повреждения ДНК происходит в состоянии хроматина, и большое влияние на него оказывает постоянно меняющаяся среда хроматина. [28] Получая доступ к поврежденной клетке ДНК и восстанавливая ее, геном конденсируется в хроматин и восстанавливает его путем модификации остатков гистонов. Изменяя структуру хроматина, остатки гистонов добавляют химические группы, а именно фосфат, ацетил и одну или несколько метильных групп, и они контролируют экспрессию построения генов белками для приобретения ДНК. [29] Более того, в результате ресинтеза зоны восторга ДНК будет восстанавливаться путем обработки и реструктуризации поврежденных оснований. Чтобы сохранить целостность генома, «гомологичная рекомбинация и классический процесс негомологичного соединения концов» сопровождались восстановлением ДНК. [30]

Упаковка эукариотической ДНК в хроматин представляет собой барьер для всех процессов, основанных на ДНК, которые требуют привлечения ферментов к местам их действия. [31] Чтобы обеспечить критический клеточный процесс восстановления ДНК, хроматин должен быть ремоделирован. У эукариот АТФ-зависимые комплексы ремоделирования хроматина и ферменты, модифицирующие гистоны, являются двумя преобладающими факторами, используемыми для осуществления этого процесса ремоделирования. [32]

Релаксация хроматина быстро происходит в месте повреждения ДНК. [33] Этот процесс инициируется белком PARP1 , который начинает появляться при повреждении ДНК менее чем за секунду, с полумаксимальным накоплением в течение 1,6 секунды после возникновения повреждения. [34] Затем ремодератор хроматина Alc1 быстро прикрепляется к продукту PARP1 и завершает прибытие к повреждению ДНК в течение 10 секунд после повреждения. [33] Около половины максимального расслабления хроматина, предположительно за счет действия Alc1, происходит к 10 с. [33] Затем это позволяет задействовать фермент репарации ДНК MRE11 , чтобы инициировать репарацию ДНК в течение 13 секунд. [34]

γH2AX, фосфорилированная форма H2AX, также участвует на ранних стадиях, приводящих к деконденсации хроматина после возникновения повреждения ДНК. Вариант гистонов H2AX составляет около 10% гистонов H2A в хроматине человека. [35] γH2AX (H2AX, фосфорилированный по серину 139) можно обнаружить уже через 20 секунд после облучения клеток (с образованием двухцепочечного разрыва ДНК), а накопление γH2AX на половину максимального уровня происходит за одну минуту. [35] Протяженность хроматина с фосфорилированным γH2AX составляет около двух миллионов пар оснований в месте двухцепочечного разрыва ДНК. [35] γH2AX сам по себе не вызывает деконденсации хроматина, но в течение 30 секунд после облучения RNF8 в ассоциации с γH2AX. можно обнаружить белок [36] RNF8 опосредует обширную деконденсацию хроматина посредством его последующего взаимодействия с CHD4 . [37] компонент комплекса ремоделирования нуклеосом и деацетилазы NuRD .

После релаксации после повреждения ДНК с последующей репарацией ДНК хроматин восстанавливается до состояния уплотнения, близкого к уровню до повреждения, примерно через 20 мин. [33]

исследования хроматина Методы ​

Микроскопия гетерохроматических и эухроматических ядер (окраска H&E).
Гранулярный « хроматин соли и перца », видимый на H&E, окраске по Папаниколау и сравнении с настоящей солью и перцем. Его обнаружение при микроскопии указывает преимущественно на медуллярный рак щитовидной железы , нейроэндокринные опухоли. [38] или феохромоцитома . [39]
Схематическая кариограмма человека , при котором , показывающая обзор генома человека с использованием G-диапазона , который представляет собой метод, включающий окрашивание по Гимзе более светлые области окрашивания обычно являются более эухроматическими (и более транскрипционно активными), тогда как более темные области обычно являются более гетерохроматическими .
Дополнительная информация: Кариотип.
  1. ChIP-seq (иммунопреципитационное секвенирование хроматина) признан широко используемым методом идентификации хроматина, который использует антитела, которые активно отбирают, идентифицируют и комбинируют с белками, включая «гистоны, реструктуризацию гистонов, факторы транзакций и кофакторы». Это позволило получить данные о состоянии хроматина и транзакции гена путем обрезки несвязанных «олигонуклеотидов». [40] Секвенирование иммунопреципитации хроматина, направленное против различных модификаций гистонов , можно использовать для идентификации состояний хроматина по всему геному. Различные модификации связаны с различными состояниями хроматина. [41]
  2. DNase-seq (секвенирование гиперчувствительных участков ДНКазы I) использует чувствительность доступных областей генома к ферменту ДНКазы I для картирования открытых или доступных областей генома.
  3. FAIRE-seq (секвенирование регуляторных элементов с помощью формальдегида) использует химические свойства связанной с белком ДНК в методе двухфазного разделения для извлечения областей с обедненными нуклеосомами из генома. [42]
  4. ATAC-seq (Анализ секвенирования транспозируемого доступного хроматина) использует транспозазу Tn5 для интеграции (синтетических) транспозонов в доступные области генома, что последовательно подчеркивает локализацию нуклеосом и факторов транскрипции по всему геному.
  5. ДНК-следы — это метод, направленный на идентификацию ДНК, связанной с белками. Он использует маркировку и фрагментацию в сочетании с гель-электрофорезом для идентификации областей генома, связанных белками. [43]
  6. MNase-seq (секвенирование микрококковой нуклеазы) использует фермент микрококковой нуклеазы для определения положения нуклеосом по всему геному. [44] [45]
  7. Захват конформации хромосомы определяет пространственную организацию хроматина в ядре, определяя места генома, которые физически взаимодействуют.
  8. Профилирование MACC (профилирование ACCessibility микрококковой нуклеазы) использует серию титрования гидролизатов хроматина микрококковой нуклеазой для определения доступности хроматина, а также для картирования нуклеосом и негистоновых ДНК-связывающих белков как в открытых, так и в закрытых областях генома. [46]

Хроматин и узлы [ править ]

Остается загадкой, как деконденсированные интерфазные хромосомы остаются практически не завязанными. Естественно ожидать, что в присутствии ДНК-топоизомераз типа II, которые обеспечивают прохождение двухцепочечных участков ДНК друг через друга, все хромосомы должны достичь состояния топологического равновесия. Топологическое равновесие в очень густонаселенных интерфазных хромосомах, образующих хромосомные территории, приведет к образованию сильно завязанных волокон хроматина. Однако методы захвата конформации хромосом (3C) показали, что распад контактов с геномным расстоянием в межфазных хромосомах практически такой же, как и в состоянии смятой глобулы, которое образуется при конденсации длинных полимеров без образования каких-либо узлов. Чтобы удалить узлы из густонаселенного хроматина, необходим активный процесс, который должен не только обеспечивать энергию для вывода системы из состояния топологического равновесия, но и направлять опосредованные топоизомеразой пассажи таким образом, чтобы узлы эффективно развязывались, а не развязывались. делая узлы еще более сложными. Было показано, что процесс экструзии петель хроматина идеально подходит для активного развязывания волокон хроматина в интерфазных хромосомах. [47]

: альтернативные определения Хроматин

Термин, введенный Вальтером Флеммингом , имеет несколько значений:

  1. Простое и краткое определение: хроматин представляет собой макромолекулярный комплекс, состоящий из макромолекулы ДНК и макромолекул белка (и РНК). Белки упаковывают и упорядочивают ДНК и контролируют ее функции в ядре клетки.
  2. Рабочее определение биохимиков: Хроматин — это комплекс ДНК/белок/РНК, экстрагированный из интерфазных ядер, лизированных эукариотами. Какое из многочисленных веществ, присутствующих в ядре, войдет в состав извлеченного материала, отчасти зависит от техники, которую использует каждый исследователь. Более того, состав и свойства хроматина варьируются от одного типа клеток к другому, во время развития определенного типа клеток и на разных стадиях клеточного цикла.
  3. ДНК + гистон = хроматин. Определение: двойная спираль ДНК в ядре клетки упакована специальными белками, называемыми гистонами. Образовавшийся комплекс белок/ДНК называется хроматином. Основной структурной единицей хроматина является нуклеосома.

Первое определение позволяет определять «хроматины» в других сферах жизни, таких как бактерии и археи, используя любые ДНК-связывающие белки, которые конденсируют молекулу . Эти белки обычно относят к нуклеоид-ассоциированным белкам (NAP); примеры включают AsnC/LrpC с HU. Кроме того, некоторые археи производят нуклеосомы из белков, гомологичных гистонам эукариот. [48]

Ремоделирование хроматина:

Ремоделирование хроматина может быть результатом ковалентной модификации гистонов, которые физически реконструируют, перемещают или удаляют нуклеосомы. [49] Исследования Саносака и др., 2022 г., показывают, что ремоделер хроматина CHD7 регулирует экспрессию генов, специфичных для типа клеток, в клетках нервного гребня человека. [50]

Нобелевские премии [ править ]

Следующие ученые были удостоены Нобелевской премии за вклад в исследование хроматина :

Год ВОЗ Премия
1910 Альбрехт Коссель (Гейдельбергский университет) Нобелевская премия по физиологии и медицине за открытие пяти ядерных оснований: аденина , цитозина , гуанина , тимина и урацила .
1933 Томас Хант Морган (Калифорнийский технологический институт) Нобелевская премия по физиологии и медицине за открытие роли гена и хромосомы в наследственности, основанное на исследованиях белоглазой мутации у плодовой мушки дрозофилы . [51]
1962 Фрэнсис Крик , Джеймс Уотсон и Морис Уилкинс (Лаборатория молекулярной биологии MRC, Гарвардский университет и Лондонский университет соответственно) Нобелевская премия по физиологии и медицине за открытие структуры двойной спирали ДНК и ее значения для передачи информации в живом материале.
1982 Аарон Клуг (Лаборатория молекулярной биологии MRC) Нобелевская премия по химии «за разработку кристаллографической электронной микроскопии и выяснение структуры биологически важных комплексов нуклеиновая кислота-белок».
1993 Ричард Дж. Робертс и Филипп А. Шарп Нобелевская премия по физиологии «за независимые открытия расщепленных генов », в которых участки ДНК, называемые экзонами, экспрессируют белки и прерываются участками ДНК, называемыми интронами , которые не экспрессируют белки.
2006 Роджер Корнберг (Стэнфордский университет) Нобелевская премия по химии за открытие механизма транскрипции ДНК в информационную РНК.

См. также [ править ]

Примечания [ править ]

  1. ^ Хотя было окончательно установлено, что оно существует in vitro , 30- нанометровое волокно не было обнаружено в недавних рентгеновских исследованиях митотических хромосом человека. [3]

Ссылки [ править ]

  1. ^ Понедельник, Танмой (июль 2010 г.). «Характеристика содержания РНК хроматина» . Геном Рез . 20 (7): 899–907. дои : 10.1101/гр.103473.109 . ПМК   2892091 . ПМИД   20404130 .
  2. ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б с д Маэсима К., Иде С. и Бабохов М. (2019). Динамическая организация хроматина без волокна диаметром 30 нм. Современное мнение по клеточной биологии, 58, 95–104. https://doi.org/10.1016/j.ceb.2019.02.003
  3. ^ Хансен, Джеффри (март 2012 г.). «Структура митотической хромосомы человека: что случилось с волокном длиной 30 нм?» . Журнал ЭМБО . 31 (7): 1621–1623. дои : 10.1038/emboj.2012.66 . ПМК   3321215 . ПМИД   22415369 .
  4. ^ Дама, RT (май 2005 г.). «Роль нуклеоид-ассоциированных белков в организации и уплотнении бактериального хроматина». Молекулярная микробиология . 56 (4): 858–870. дои : 10.1111/j.1365-2958.2005.04598.x . ПМИД   15853876 . S2CID   26965112 .
  5. ^ Шогрен-Кнаак, М., Исии, Х., Сан, Дж. М., Пазин, М. Дж., Дэви, младший, и Петерсон, CL (2006). Ацетилирование гистона H4-K16 контролирует структуру хроматина и взаимодействия белков. Наука, 311 (5762), 844–847. https://doi.org/10.1126/science.1124000
  6. ^ Бернштейн Б.Е., Миккельсен Т.С., Се Х, Камаль М., Хьюберт Д.Д., Кафф Дж., Фрай Б., Мейснер А., Верниг М., Плат К., Йениш Р., Вагшаль А., Фейл Р., Шрайбер С.Л., Ландер Э.С. (апрель 2006 г.). «Двухвалентная структура хроматина отмечает ключевые гены развития в эмбриональных стволовых клетках» . Клетка . 125 (2): 315–26. дои : 10.1016/j.cell.2006.02.041 . ISSN   0092-8674 . ПМИД   16630819 . S2CID   9993008 .
  7. ^ Портозо М., Кавалли Дж. (2008). «Роль РНКи и некодирующих РНК в опосредованном Polycomb контроле экспрессии генов и геномном программировании» . РНК и регуляция экспрессии генов: скрытый уровень сложности . Кайстер Академик Пресс. ISBN  978-1-904455-25-7 .
  8. ^ Нидл, Стивен (январь 2021 г.). «За пределами двойной спирали: структурное разнообразие ДНК и PDB» . Журнал биологической химии . 296 : 100553. doi : 10.1016/j.jbc.2021.100553 . ПМК   8063756 . ПМИД   33744292 .
  9. ^ Минчин, Стив; Лодж, Джулия (16 октября 2019 г.). «Понимание биохимии: строение и функции нуклеиновых кислот» . Очерки по биохимии . 63 (4): 433–456. дои : 10.1042/EBC20180038 . ISSN   0071-1365 . ПМК   6822018 . ПМИД   31652314 .
  10. ^ Аннунциато, Энтони Т. «Упаковка ДНК: нуклеосомы и хроматин» . Возбудимый . Природное образование . Проверено 29 октября 2015 г.
  11. ^ Робинсон диджей; Фэралл Л; Хюнь В.А.; Роудс Д. (апрель 2006 г.). «ЭМ-измерения определяют размеры «30-нм» хроматинового волокна: свидетельства компактной, встречно-пальцевой структуры» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 103 (17): 6506–11. Бибкод : 2006PNAS..103.6506R . дои : 10.1073/pnas.0601212103 . ПМЦ   1436021 . ПМИД   16617109 .
  12. ^ Вонг Х., Виктор Дж. М., Моцциконаччи Дж. (сентябрь 2007 г.). Чен П (ред.). «Полноатомная модель хроматинового волокна, содержащего линкерные гистоны, демонстрирует универсальную структуру, настраиваемую в зависимости от длины нуклеосомного повтора» . ПЛОС ОДИН . 2 (9): е877. Бибкод : 2007PLoSO...2..877W . дои : 10.1371/journal.pone.0000877 . ЧВК   1963316 . ПМИД   17849006 . Значок открытого доступа
  13. ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б с Фуденберг Г., Абденнур Н., Имакаев М., Голобородько А., Мирный Л.А. (2017). «Появляющиеся доказательства сворачивания хромосом путем экструзии петель» . Симпозиумы Колд-Спринг-Харбор по количественной биологии . 82 : 45–55. дои : 10.1101/sqb.2017.82.034710 . ПМК   6512960 . ПМИД   29728444 .
  14. ^ Кадауке С., Блобель Г.А. (2009). «Петли хроматина в регуляции генов» . Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Механизмы регуляции генов . 1789 (1): 17–25. дои : 10.1016/j.bbagrm.2008.07.002 . ПМЦ   2638769 . ПМИД   18675948 .
  15. ^ О Х.Дж., Агилар Р., Кеснер Б., Ли Х.Г., Криз А.Дж., Чу Х.П., Ли Дж.Т. (2021). «РНК Jpx регулирует выбор якорного сайта CTCF и образование петель хромосом» . Клетка . 184 (25): 6157–6173. дои : 10.1016/j.cell.2021.11.012 . ISSN   0092-8674 . ПМЦ   8671370 . ПМИД   34856126 .
  16. ^ Никодеми М., Помбо А. (июнь 2014 г.). «Модели строения хромосом» (PDF) . Курс. Мнение. Клеточная Биол . 28 : 90–5. дои : 10.1016/j.ceb.2014.04.004 . ПМИД   24804566 . Архивировано (PDF) из оригинала 21 сентября 2017 г.
  17. ^ Никодеми М., Пэннинг Б., Приско А. (май 2008 г.). «Термодинамический переключатель для колокализации хромосом» . Генетика . 179 (1): 717–21. arXiv : 0809.4788 . дои : 10.1534/genetics.107.083154 . ПМК   2390650 . ПМИД   18493085 .
  18. ^ Бон М., Херманн Д.В. (2010). «Петли, управляемые диффузией, обеспечивают последовательную основу для организации хроматина» . ПЛОС ОДИН . 5 (8): е12218. Бибкод : 2010PLoSO...512218B . дои : 10.1371/journal.pone.0012218 . ПМЦ   2928267 . ПМИД   20811620 .
  19. ^ Лодиш, Харви Ф. (2016). Молекулярно-клеточная биология (8-е изд.). Нью-Йорк: WH Freeman and Company. п. 339. ИСБН  978-1-4641-8339-3 .
  20. ^ Пунперм, Р; Таката, Х; Хамано, Т; Мацуда, А; Утияма, С; Хираока, Ю; Фукуи, К. (1 июля 2015 г.). «Хромосомный каркас представляет собой двухцепочечную сборку каркасных белков» . Научные отчеты . 5 : 11916. Бибкод : 2015NatSR...511916P . дои : 10.1038/srep11916 . ПМЦ   4487240 . ПМИД   26132639 .
  21. ^ Син Х, Вандерфорд Н.Л., Сардж К.Д. (ноябрь 2008 г.). «Митотический комплекс TBP-PP2A фиксирует гены, предотвращая действие конденсина» . Нат. Клеточная Биол . 10 (11): 1318–23. дои : 10.1038/ncb1790 . ПМК   2577711 . ПМИД   18931662 .
  22. ^ Олфри В.Г., Фолкнер Р., Мирский А.Е. (май 1964 г.). «Ацетилирование и метилирование гистонов и их возможная роль в регуляции синтеза РНК» . Учеб. Натл. акад. наук. США . 51 (5): 786–94. Бибкод : 1964PNAS...51..786A . дои : 10.1073/pnas.51.5.786 . ПМК   300163 . ПМИД   14172992 .
  23. ^ Маэсима К., Иде С., Хибино К. и Сасаи М. (2016). Жидкостное поведение хроматина. Современное мнение в области генетики и развития, 37, 36–45. https://doi.org/10.1016/j.gde.2015.11.006
  24. ^ Каочар С., Ту Б.П. (ноябрь 2012 г.). «Привратники хроматина: небольшие метаболиты вызывают большие изменения в экспрессии генов» . Тенденции биохимии. Наука . 37 (11): 477–83. дои : 10.1016/j.tibs.2012.07.008 . ПМЦ   3482309 . ПМИД   22944281 .
  25. ^ Де Врис М., Рамос Л., Хаусэн З., Де Бур П. (май 2012 г.). «Инициация ремоделирования хроматина во время спермиогенеза человека» . Биол Открытый . 1 (5): 446–57. дои : 10.1242/bio.2012844 . ПМК   3507207 . ПМИД   23213436 .
  26. ^ Муругесапиллай Д., Макколи М.Дж., Хо Р., Нельсон Холте М.Х., Степаньянц А., Махер Л.Дж., Исраэлофф Н.Е., Уильямс М.К. (август 2014 г.). «Соединение ДНК и образование петель с помощью HMO1 обеспечивает механизм стабилизации безнуклеосомного хроматина» . Исследования нуклеиновых кислот . 42 (14): 8996–9004. дои : 10.1093/nar/gku635 . ПМЦ   4132745 . ПМИД   25063301 .
  27. ^ Муругесапиллай Д., Макколи М.Дж., Махер Л.Д., Уильямс М.К. (февраль 2017 г.). «Одномолекулярные исследования высокомобильных белков, изгибающих архитектурную ДНК группы В» . Биофизические обзоры . 9 (1): 17–40. дои : 10.1007/s12551-016-0236-4 . ПМЦ   5331113 . ПМИД   28303166 .
  28. ^ Александров, Радослав; Христова, Россица; Стойнов, Стойно; Господинов, Анастас (07.08.2020). «Реакция хроматина на двухцепочечные разрывы ДНК и их восстановление» . Клетки . 9 (8): 1853. doi : 10.3390/cells9081853 . ISSN   2073-4409 . ПМЦ   7464352 . ПМИД   32784607 .
  29. ^ Мине-Хаттаб, Джудит; Чиоло, Ирен (27 августа 2020 г.). «Сложные движения хроматина для восстановления ДНК» . Границы генетики . 11 : 800. дои : 10.3389/fgene.2020.00800 . ISSN   1664-8021 . ПМЦ   7481375 . ПМИД   33061931 .
  30. ^ Ламм, Ноа; Роджерс, Сэмюэл; Чезаре, Энтони Дж. (октябрь 2021 г.). «Подвижность и перемещение хроматина при репарации ДНК» . Тенденции в клеточной биологии . 31 (10): 843–855. дои : 10.1016/j.tcb.2021.06.002 . ISSN   0962-8924 . ПМИД   34183232 . S2CID   235672793 .
  31. ^ Троттер, Кевин В.; Арчер, Тревор К. (2012), Морс, Рэндалл Х. (редактор), «Анализ структуры и ремоделирования хроматина путем доступности рестрикционных ферментов», Ремоделирование хроматина , Методы молекулярной биологии, том. 833, Тотова, Нью-Джерси: Humana Press, стр. 89–102, doi : 10.1007/978-1-61779-477-3_6 , ISBN  978-1-61779-476-6 , ПМК   3607496 , ПМИД   22183589
  32. ^ Лю Б, Ип РК, Чжоу Цз (2012). «Ремоделирование хроматина, восстановление повреждений ДНК и старение» . Курс. Геномика . 13 (7): 533–47. дои : 10.2174/138920212803251373 . ПМЦ   3468886 . ПМИД   23633913 .
  33. ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б с д Селлу Х., Лебопен Т., Шапюи С., Смит Р., Хегеле А., Сингх Х.Р., Козловски М., Бультманн С., Ладурнер А.Г., Тимински Г., Уэт С. (2016). «Поли(АДФ-рибоза)-зависимый ремодератор хроматина Alc1 вызывает локальную релаксацию хроматина при повреждении ДНК» . Мол. Биол. Клетка . 27 (24): 3791–3799. дои : 10.1091/mbc.E16-05-0269 . ПМК   5170603 . ПМИД   27733626 .
  34. ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б Хейнс Дж. Ф., Макдональд Д., Родриг А., Дери У., Массон Дж. Ю., Хендзель М. Дж., Пуарье Г. Г. (2008). «PARP1-зависимая кинетика привлечения белков MRE11 и NBS1 к множественным сайтам повреждения ДНК» . Ж. Биол. Хим . 283 (2): 1197–208. дои : 10.1074/jbc.M706734200 . ПМИД   18025084 .
  35. ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б с Рогаков Е.П., Пильч Д.Р., Орр А.Х., Иванова В.С., Боннер В.М. (1998). «Двухцепочечные разрывы ДНК индуцируют фосфорилирование гистона H2AX по серину 139» . Ж. Биол. Хим . 273 (10): 5858–68. дои : 10.1074/jbc.273.10.5858 . ПМИД   9488723 .
  36. ^ Майланд Н., Беккер-Йенсен С., Фауструп Х., Меландер Ф., Бартек Дж., Лукас С., Лукас Дж. (2007). «RNF8 убиквитилирует гистоны в местах двухцепочечных разрывов ДНК и способствует сборке репарационных белков» . Клетка . 131 (5): 887–900. дои : 10.1016/j.cell.2007.09.040 . ПМИД   18001824 . S2CID   14232192 .
  37. ^ Луистербург М.С., Акс К., Акерманн Л., Вигант В.В., Беккер-Йенсен С., Ларсен Д.Х., Ханна К.К., ван Аттикум Х., Майланд Н., Дантума Н.П. (2012). «Новая некаталитическая роль убиквитинлигазы RNF8 в разворачивании структуры хроматина высшего порядка» . ЭМБО Дж . 31 (11): 2511–27. дои : 10.1038/emboj.2012.104 . ПМЦ   3365417 . ПМИД   22531782 .
  38. ^ Ван Бюрен Г., Рашид А., Ян А.Д. и др. (август 2007 г.). «Разработка и характеристика линии карциноидных клеток средней кишки человека» . Клин. Рак Рез . 13 (16): 4704–12. дои : 10.1158/1078-0432.CCR-06-2723 . ПМИД   17699847 .
  39. ^ Шидхам В.Б., Галиндо Л.М. (1999). «Феохромоцитома. Цитологические данные интраоперационных мазков соскобов в пяти случаях». Акта Цитол . 43 (2): 207–13. дои : 10.1159/000330978 . ПМИД   10097711 . S2CID   232277473 .
  40. ^ Смолл, Элиза К.; Марьянски, Даниэль Н.; Родригес, Кели Л.; Харви, Кевин Дж.; Кио, Майкл-К.; Джонстон, Андреа Л. (2021), Пош, Антон (редактор), «Иммунопреципитация хроматина (ChIP) для изучения взаимодействий ДНК и белка» , Протеомное профилирование , Методы молекулярной биологии, том. 2261, Нью-Йорк, штат Нью-Йорк: Springer US, стр. 323–343, doi : 10.1007/978-1-0716-1186-9_20 , ISBN.  978-1-0716-1185-2 , PMID   33420999 , S2CID   231304041 , получено 24 октября 2022 г.
  41. ^ Росси, MJ; Кунтала, ПК; Лай, WKM; и др. (10 марта 2021 г.). «Белковая архитектура генома почкующихся дрожжей в высоком разрешении» . Природа . 592 (7853): 309–314. Бибкод : 2021Natur.592..309R . дои : 10.1038/s41586-021-03314-8 . ПМК   8035251 . ПМИД   33692541 .
  42. ^ Гирези, Пол Г.; Ким, Джонхван; МакДэниел, Райан М.; Айер, Вишванат Р.; Либ, Джейсон Д. (1 июня 2007 г.). «FAIRE (выделение регуляторных элементов с помощью формальдегида) изолирует активные регуляторные элементы из хроматина человека» . Геномные исследования . 17 (6): 877–885. дои : 10.1101/гр.5533506 . ISSN   1088-9051 . ЧВК   1891346 . ПМИД   17179217 .
  43. ^ Галас, диджей; Шмитц, А. (1 сентября 1978 г.). «Отпечаток ДНКазы: простой метод определения специфичности связывания белок-ДНК» . Исследования нуклеиновых кислот . 5 (9): 3157–3170. дои : 10.1093/нар/5.9.3157 . ISSN   0305-1048 . ПМЦ   342238 . ПМИД   212715 .
  44. ^ Цуй, Кайронг; Чжао, Кеджи (01 января 2012 г.). «Общегеномные подходы к определению занятости нуклеосом у многоклеточных животных с использованием MNase-Seq». Ремоделирование хроматина . Методы молекулярной биологии. Том. 833. стр. 413–419. дои : 10.1007/978-1-61779-477-3_24 . ISBN  978-1-61779-476-6 . ISSN   1940-6029 . ПМК   3541821 . ПМИД   22183607 .
  45. ^ Буэнростро, Джейсон Д.; Гирези, Пол Г.; Заба, Лиза С.; Чанг, Ховард Ю.; Гринлиф, Уильям Дж. (1 декабря 2013 г.). «Транспозиция нативного хроматина для быстрого и чувствительного эпигеномного профилирования открытого хроматина, ДНК-связывающих белков и положения нуклеосомы» . Природные методы . 10 (12): 1213–1218. дои : 10.1038/nmeth.2688 . ISSN   1548-7105 . ПМЦ   3959825 . ПМИД   24097267 .
  46. ^ Мечковски Дж., Кук А., Боуман С.К., Мюллер Б., Алвер Б.Х., Кунду С., Дитон А.М., Урбан Дж.А., Ларшан Э., Парк П.Дж., Кингстон Р.Э., Толсторуков М.Ю. (06 мая 2016 г.). «Титрование MNase выявляет различия между заполненностью нуклеосом и доступностью хроматина» . Природные коммуникации . 7 : 11485. Бибкод : 2016NatCo...711485M . дои : 10.1038/ncomms11485 . ПМЦ   4859066 . ПМИД   27151365 .
  47. ^ Рако Д., Бенедетти Ф., Гундарулис Д., Стасиак А. (2018). «Экструзия хроматиновой петли и развязывание хроматина» . Полимеры . 10 (10): 1126–1137. дои : 10.3390/polym10101126 . ПМК   6403842 . ПМИД   30961051 .
  48. ^ Луистербург, Мартин С.; Уайт, Малкольм Ф.; ван Дрил, Рул; Дама, Ремус Т. (8 января 2009 г.). «Основные архитекторы хроматина: архитектурные белки у бактерий, архей и эукариот». Критические обзоры по биохимии и молекулярной биологии . 43 (6): 393–418. дои : 10.1080/10409230802528488 . ПМИД   19037758 . S2CID   85874882 .
  49. ^ «Ремоделирование хроматина - Последние исследования и новости | Природа» . www.nature.com . Проверено 7 января 2023 г.
  50. ^ Саносака, Цукаса; Окуно, Хиронобу; Мизота, Норико; Андох-Нода, Томоко; Сато, Мики; Томоока, Ре; Банно, Сатоэ; Кохьяма, Джун; Окано, Хидеюки (31 декабря 2022 г.). «Ремоделер хроматина CHD7 нацелен на активную область энхансера, чтобы регулировать экспрессию генов, специфичных для типа клеток, в клетках нервного гребня человека» . Научные отчеты . 12 (1): 22648. Бибкод : 2022NatSR..1222648S . дои : 10.1038/s41598-022-27293-6 . ISSN   2045-2322 . ПМЦ   9805427 . ПМИД   36587182 .
  51. ^ «Томас Хант Морган и его наследие». Нобелевская премия.org. 7 сентября 2012 г.

Дополнительные источники [ править ]

Внешние ссылки [ править ]

Retrieved from "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Chromatin&oldid=1230384284"
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: 5ccdb0e05cf94dec6c9c1c79342302c6__1719045900
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/5c/c6/5ccdb0e05cf94dec6c9c1c79342302c6.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Chromatin - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)