5.17: Наследование структур хроматина

Эпигенетика — это изучение унаследованных изменений фенотипа клетки без изменения последовательностей ДНК. Это обеспечивает форму памяти для дифференциального паттерна экспрессии генов для сохранения линий клеточного происхождения, эффекта положения мозаичного типа, дозовой компенсации и поддержания структур хроматина, таких как теломеры и центромеры. Например, структура и расположение центромеры на хромосомах эпигенетически унаследованы. Ее функциональность не диктуется и не обеспечивается лежащей в основе последовательностью ДНК, а вместо этого организацией хроматина и вариантами гистонов. После установления центромерная организация и функции остаются стабильно унаследованными в ряду клеточных делений.

Гистоны занимают центральное место в эпигенетическом наследовании

В нуклеосоме химически модифицированы как ДНК, так и гистоны. ДНК метилируется по остаткам цитозина, а гистоны метилируются, ацетилируются или фосфорилируются. Каждое из этих изменений представляет собой сигнал, называемый гистоновым кодом. Последние достижения подчеркивают, что метилирование является истинной эпигенетической меткой, а сложность хроматина – основным носителем эпигенетических меток. Присутствие вариантов гистонов в определенных местах и в определенное время увеличивает сложность организации хроматина. Например, вариант гистона H3 CENP-A встраивается в нуклеосому независимо от синтеза ДНК, в результате чего получается необычно стабильная нуклеосома.

Наследование гистонов

Метилирование ДНК, осаждение гистонов на цепях ДНК и посттрансляционные модификации гистонов, или гистоновый код, связаны с механизмами репликации. PCNA, фактор процессивности ДНК, является жизненно важным белком, который связывает репликацию ДНК с наследованием эпигенетических меток. В репликационной вилке нуклеосомы перемещаются таким образом, что димеры H2A-H2B полностью удаляются из репликационной вилки. Затем родительские тетрамеры H3-H4 распределяются по дочерним цепям с последующим размещением вновь синтезированных гистоновых субъединиц на родительских гистонах для завершения нуклеосом.