5.8: ヌクレオソームリモデリング

ヌクレオソームは、クロマチン圧縮の基本単位です。各ヌクレオソームは、ヒストンコアの周りにしっかりと結合したDNAで構成されているため、DNAポリメラーゼやRNAポリメラーゼなどのDNA結合タンパク質にDNAがアクセスできなくなります。したがって、基本的な問題は、コンパクトで保護的なクロマチン構造にもかかわらず、適切な場合にDNAへのアクセスを確保することです。

ヌクレオソームリモデリング複合体

真核細胞は、ATP依存性ヌクレオソームリモデリング酵素と呼ばれる特殊な酵素を持っています。これらの酵素は、ヒストンと創傷DNAの両方に結合し、ヌクレオソームのスライディング(DNAがヒストンコアに対して相対的に押されるプロセス、または部分的または完全なヒストンコア置換)を促進し、ヌクレオソームの組成を変化させ、間接的にクロマチンフォールディングに影響を与えることができます。最もよく知られているリモデリング複合体の1つは、もともと酵母で同定されたSwi / Snfです。

作用機序

ヌクレオソームのスライディングを説明するために、ツイスト拡散とループ/バルジ伝播の2つのモデルが提案されています。これらのモデルは両方とも、DNAの歪みがヌクレオソームの表面上を伝播することを示唆しています。

ツイスト拡散モデル

このモデルによれば、結合したDNAとヒストンコアに巻き付けられたDNAとの間には、一塩基対が転移します。この塩基の変化により、ヌクレオソームDNAがねじれたりねじれたりして、塩基対の利失に対応します。その後、ねじれ欠損は、ねじれ拡散として知られるプロセスで、ヌクレオソームの周りを1つのDNAセグメントから次のDNAセグメントに伝播します。このようにして、ヒストン八量体はDNAとともに歪みの大きさだけ移動します。

ループ/バルジモデル

このモデルによれば、リンカー領域のDNAはヌクレオソームの周りを一過性にシフトし、バルジ/ループを形成します。その後、ループはヒストンの周りを移動し、ヒストン-DNA相互作用を作成または破壊します。このようにして、ヌクレオソームコアはDNA鎖上をスライドし、遺伝的活動のためにDNAの領域を露出させます。

クロマチンフォールディングの複雑さを考えると、上記の両方のモデルが共存する可能性があります。しかし、どちらのモデルでも説明できない具体的な問題があり、実際のプロセスはさらに複雑である可能性があることを示しています。例えば、スライド中に処理性はどのように達成されるのでしょうか?リフォーム複合施設の各要素は、そのプロセスにどのように関与していますか?リフォーム業者はヒストンの付き添いとどのように協力しているのですか?

ヌクレオソームリモデリングATPアーゼは、発生遺伝子発現、環境合図に応答した迅速な転写、ゲノムの複製、DNA損傷の監視、修復など、いくつかの遺伝的メカニズムに関与しています。

ヌクレオソームリモデリング複合体の欠陥は、さまざまな結果をもたらします。胚発生中、ヌクレオソームリモデリングの失敗は生存率に影響を及ぼし、形態学的欠陥を引き起こす可能性があります。また、DNA修復に問題を引き起こし、ゲノムの不安定性やがんを引き起こす可能性があります。