Back to chapter

5.12:

تعديل الهستون

JoVE Core
Molecular Biology
A subscription to JoVE is required to view this content.  Sign in or start your free trial.
JoVE Core Molecular Biology
Histone Modification

Languages

Share

يحتوي النيوكليوسوم على لب بروتين الذى يتكون 00:00:03.770 00:00:06.160 من أربعة بروتينات هيستون أساسية-إتش 2 إيه إتش 2 بى إتش 3 إتش 4 بالإضافة إلى هذه الأربعة هيستونات الأساسية القياسية،تمتلك حقيقيات النوى أيضًا بعض التحورات لكل هيستون،بإستشناء إتش 4 الذيول الطرفية الأمينية للب الهيستون القياسي والمتحور تبرز من النوكليوسومات وهى غير منتظمة الشكل ومتنقلة بشكل كبير. هذه الذيول،التى تتألف من من حوالي 30 أحماض أمينية،تتعرض لعدة تعديلات تساهمية،00:00:38.440 00:00:41.140 مثل اضافة الأستيل الى اللايسين،فسفرة السيرين, و أضافة مجموعة مجموعتان أو ثلاثة مجموعات ميثيل الى اللايزين. التفاعلات التي تؤدي إلى تلك التعديلات 00:00:51.090 00:00:53.340 يتم تحفيزها بواسطة إنزيمات مختلفة،مثل الميثيل ترانسفيراز،الأسيتيلاز والكيناز.هذه المجموعات من الإنزيمات يشار إليها بإسم الكاتب. التفاعلات التى تحفز إزالة هذه المجموعات الكيميائية تُحفز بواسطة إنزيمات مثل دىميثيلازيس،دى أسيتايلازيس و فوسفاتازيس هذه الإنزيمات مجتمعة يشار إليها باسم الممحاة. من بين العديد من التوافيق المحتملة من مختلف أنواع الهيستون المتحورة و طرف الامينو المعدل فقط مجموعات معينة منسقة التى عُرف عنها انها تحدث وبعض هذه العوامل المجتمعة من التعديلات تشفر إشارة محددة للخلية.على سبيل المثال،مجموعة واحدة من التعديلات تشير إلى تلف ال دى إن أيه والحاجة إلى الإصلاح. 00:01:40.480 00:01:43.630 وهناك آخر يشير للتعبير الجينى بينما الآخرين يشيروا الى إسكات الجين أو تعديل الكروماتين،مثل إنشاء و انتشار الكروماتين المغاير. 00:01:50.590 00:01:55.000 نظام التشفير هذا يشار إليه بإسم شفرة هيستون.الإشارات المشفرة في هذه التعديلات تفك شفرتها بواسطة بروتينات محددة منظمة تسمى القارئين. هذه البروتينات و المركبات متعددة البروتين

5.12:

تعديل الهستون

تحتوي بروتينات الهيستون على ذيل N- طرفي مرن يمتد من النواة. وغالبًا ما تخضع ذيول الهيستون هذه لتعديلات ما بعد الترجمة مثل أستلة ، مثيلة ، فسفرة ، واليوبيكونتيشين. تشكل مجموعات معينة من هذه التعديلات &#8220؛ رموز هيستون &#8221؛ التي تؤثر على طي الكروماتين والتعبير الجيني الخاص بالأنسجة.

Acetylation

يضيف إنزيم هيستون أسيتيل ترانسفيراز مجموعة الأسيتيل إلى الهستونات. إنزيم آخر، هوستون ديسيتيلاز، يزيل مجموعة الأسيتيل من الهستونات الأسيتيل. غالباً ما تكون الأحماض الأمينية اللايسينية في الموضع 4 و 9 من ذيل هيستون الطرفي N أسيتيل ونزع الأسيتيل. يزيد الأستلة من الشحنة السالبة للهيستونات. هذا يضعف تفاعل الحمض النووي هيستون مما يؤدي إلى فك الكروماتين وزيادة الوصول إلى الحمض النووي. على سبيل المثال، في خلايا الكريات الحمر، يرتبط جين بيتا-غلوبين بالهيستونات الأسيتيلية التي تزيد من تعبيرها. في الخلايا غير الكريات الحمر حيث يكون الجين غير نشط ، وجد أنه مرتبط بهستونات غير أستيل.

الميثلة

يمكن أن تكون ذيول الهيستون في موضع اللايسين 9 من هيستون H3 ثنائية أو ثلاثية الميثيل بواسطة إنزيم هيستون ميثيل ترانسفيراز. يمكن أن يؤدي هذا المثيلة إلى بدء ارتباط البروتينات غير الهيستونية وزيادة ضغط الكروماتين. تزيد الميثيل من الشحنة الموجبة على الهستونات، مما يؤدي إلى زيادة التقارب بين الحمض النووي والهيستونات سالبة الشحنة وزيادة انضغاط الكروماتين. الكروماتين المضغوط، المعروف أيضاً باسم الهيتروكروماتين، هو قد خضع لعملية مثيلة بدرجة عالية.

جدول ملخص لتعديلات هيستون وتأثيرها على التعبير الجيني

تعديل هيستون التأثير على التعبير الجيني
لايسين مؤستل التنشيط
لايسين ناقص الأسيتيل القمع
سيرين/ثريونين مفسفر التنشيط
أرجينين ممثيل التنشيط
لايسين ممثيل القمع
لايسين يوبيكويتينيلاتيد التنشيط/القمع

يتم توريث رموز أو تعديلات هيستون وراثياً، مما يعني أن هذه التعديلات ليست مشفرة وراثياً. ومن ثم، يتم نقل هذه التعديلات بأمانة إلى الخلية التالية أثناء كل انقسام للخلية كذاكرة جينية.

Suggested Reading

  1. Margueron, Raphaël, and Danny Reinberg. "Chromatin structure and the inheritance of epigenetic information." Nature Reviews Genetics 11, no. 4 (2010): 285-296.
  2. Molecular Cell Biology, Lodish, 8th edition, Pages 330-333, 405-406.