18.2: Duplikacja struktury chromatyny

Proces duplikacji chromosomów podczas podziału komórki wymaga rozerwania całego genomu i ponownego złożenia chromatyny. Struktura chromatyny musi być dokładnie odziedziczona, ponownie złożona i utrzymywana w komórkach potomnych, aby zapewnić propagację linii.

Podstawową jednostką chromatyny jest nukleosom, składający się z DNA owiniętego wokół oktamerycznych białek histonowych i krótkich odcinków DNA łącznikowego oddzielających poszczególne nukleosomy. Białka histonowe w nukleosomie mają N-końcowe końce wystające z rdzenia, zapewniając miejsca dla różnych modyfikacji kowalencyjnych, które regulują strukturę i funkcję chromatyny.

Podczas replikacji, gdy DNA się rozwija, nukleosomy rodzicielskie są zakłócane, a białka histonowe są uwalniane. W miarę postępu replikacji i tworzenia się nici potomnych histony rodzicielskie i dodatkowe białka histonowe syntetyzowane podczas fazy S są łączone, co umożliwia tworzenie nukleosomów.

Potranslacyjne modyfikacje histonów i innych domen epigenetycznych w DNA są również wiernie odtwarzane w genomie potomnym.

Struktura chromatyny wpływa na ekspresję genów

W komórce większa część genomu pozostaje niedostępna dla czynników transkrypcyjnych, ponieważ regulatorowe i kodujące sekwencje DNA są w większości ukryte w nukleosomach. Aby gen mógł ulec ekspresji, konieczne jest stworzenie dostępnych miejsc do wiązania się czynników transkrypcyjnych, a także modyfikacja histonów w celu reorganizacji struktury chromatyny i stworzenia środowiska sprzyjającego transkrypcji.

Specyficzne kompleksy czynników regulatorowych są zaangażowane w otwieranie zlokalizowanych regionów chromatyny poprzez przemieszczenie lub rozerwanie nukleosomów. Potranslacyjne modyfikacje ogona histonowego służą do utrzymania aktywnego lub nieaktywnego stanu transkrypcji. Specyficzne modyfikacje na ogonie histonowym mogą zmniejszyć poziom zagęszczenia DNA, ułatwiając destabilizację i przemieszczenie nukleosomów, zapewniając dostęp maszynerii transkrypcyjnej do wpływania na ekspresję genów.