ヌクレオソームのリモデリング

ヌクレオソームの秩序ある配置は、コンパクトで保護的なクロマチン組織化をもたらし、これはいくつかの方法で遺伝情報へのアクセスを妨げる可能性があります。

まず、RNAポリメラーゼなどのDNA結合タンパク質は、ヒストン表面に結合したDNAと容易に会合することができません。さらに、ヒストンの周囲に巻かれたDNAは大きく曲がっているため、DNA結合タンパク質によって認識できません。最後に、非ヒストンクロマチンタンパク質はヌクレオソームと結合し、さらなる圧縮を引き起こす可能性があります。

したがって、真核細胞は、ヌクレオソームを一時的および局所的にリモデリングできるATP依存性クロマチンリモデリング複合体と呼ばれる酵素を持っています。

これらの複合体には、ヒストンタンパク質とその周囲に巻かれたDNAの両方に結合するATP加水分解サブユニットが含まれています。ATPの加水分解は、ヒストンコアとDNAとの間の相互作用を乱すために必要なエネルギーを提供します。

ATP加水分解の複数回のラウンドから得られるエネルギーにより、リモデリング複合体はヌクレオソームスライディング(ヒストンがDNAから解離せずにDNAに沿って移動するプロセス)を引き起こす可能性があります。

ヌクレオソームのスライディングは、ループバルジ伝播モデルによって最もよく説明されます。ここで、リンカー領域からのDNAがヒストンコアに押し出され、ループを形成します。

その後、この膨らみはヒストンコアの周りを波のように伝播し、ヒストン-DNA相互作用を切断して再形成します。このプロセスにより、ヒストンコアがDNAに沿って移動し、これまでアクセスできなかったDNA配列が露出します。

リモデリング複合体は、ヒストンシャペロンと関連して、ヌクレオソーム八量体コアの部分的または完全な置換を促進し、間接的にクロマチンフォールディングに影響を与えます。例えば、ヒストンH3をセントロメア特異的なH3ヒストンに置き換えると、染色体上のセントロメアの位置がわかります。

非ヒストンDNA結合タンパク質は、ヌクレオソームの位置と安定性にも影響を与えます。結合したタンパク質の中には、ヌクレオソームの形成を促進するものもあれば、その近傍でヌクレオソームが形成されないタンパク質もあります。

したがって、ヌクレオソームの正確な位置は、非ヒストンDNA結合タンパク質の性質に依存し、クロマチンリモデリング複合体の存在により、ヌクレオソームの組成および配置は非常に動的である。