Back to chapter

5.13:

اتنشار تعديلات الكروماتين

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
Spreading of Chromatin Modifications

Languages

Share

الإنزيمات القارئة تعمل بالتعاون مع الإنزيمات الكاتبة أو الممحاة فى إجراء تعديلات بالكروماتينات. ونشر تغييرات الكروماتين لمسافة راسخة على طول الكروموسوم. العملية،التي تعمل بشكل مماثل مع إنزيمات الكاتب والممحاة يتم وصفها هنا بإستخدام مزيج القارئ والكاتب كمثال.تبدأ العملية عندما يرتبط الناسخ التنظيمى. 00:00:29.710 00:00:33.490 بتسلسل محدد لل دى إن إيه. 00:00:33.490 00:00:36.460 بعد الإرتباط،البروتين التنظيمي 00:00:36.460 00:00:41.230 يٌوظف إنزيم كاتب إلى ذلك الموقع المحدد على كروموسوم.ثم يبدأ إنزيم الكاتب في فى إضافة علامات إلى لُب الهيستونات بعد الانتهاء من إضافة العلامات إلى نكليوسوم مجاور أو أكثر مركب متعدد البروتين 00:00:51.660 00:00:55.170 يحتوي على إنزيم قارئ يتعرف على هذه العلامات يرتبط بإحكام الى النوكليوسوم المعدل حديثاً00:00:59.370 00:01:02.940 يُنشّط الإرتباط الحادث الإنزيم الكاتب فى المُركب متعدد البروتين ويضعها بالقرب من النكليوسوم, و هو بذلك يمكّنه من إضافة علامة جديدة. وبطريقة العمل في تناغم فإن انزيمات القارىء والكاتب الموجوده فى المركب تحفز سلسلة عديدة من دورات القراءة والكتابة. 00:01:17.380 00:01:20.140 هذه الدورات تنشر تعديل الكروماتين،مثل تكاثف الكروماتين،على طول الكروموسوم.الحد بين نطاقات الكروماتين المجاورة الكروماتين الحقيقي والكروماتين المغاير ذات التركيبات و الوظائف المختلفة تكون مميزة بعلامة من تسلسلات محددة من ال دى إن إيه تسمى 00:01:35.850 00:01:37.980 تسلسلات الحاجز. تسلسلات الحاجز هذه تعمل كموقع رابط لبروتينات حاجزة مختلفة التي تحظر إنتشار الكروماتين المغاير إلى الكروماتين الحقيقى من خلال أعمال الحاجز المختلفة على سبيل المثال،بعض بروتينات الحاجز توظف إنزيمات تعديل الهيستون التى تمسح علامات الهيستون التي تكون مطلوبة لإنتشار الكروماتين المغاير بعض بروتينات الحاجز ترتبط بإحكام بمجموعة النوكليوسومات،تغطيهم وبالتالي تجعل الكروماتين الحقيقى المغطى 00:02:09.750 00:02:11.070 مقاوم لإنتشار الكروماتين. وهناك بروتين آخر في الحاجز يشد منطقة الكروماتين إلى مواقع كبيرة وثابتة،مثل المسام النووية،ويشكل حاجزاًيُوقف انتشار الكروماتين المُغاير.

5.13:

اتنشار تعديلات الكروماتين

يتم تعديل بروتينات الهيستون في النيوكليوسومات بعد الترجمة (PTM) لزيادة أو تقليل الوصول إلى الحمض النووي. وتتمثل وحدات PTM الملحوظة بشكل شائع في المثيلة، والأستلة، والفسفرة، وانتشار الأحماض الأمينية اللايسين في الهيستون H3 منطقة الذيل هذه تعديلات هيستون لها معنى محدد للخلية، ومن ثم يطلق عليها & #34؛ كود هيستون &#34؛ ويطلق على مجمع البروتين المتضمن في تعديل هيستون "معقّد قارئ-كاتب".

الكتاب

الكاتب هو إنزيم يمكن أن يسبب تعديلات معينة في هيستون. الإنزيمات الكاتب الشائعة هي هيستون ميثيل ترانسفيرازز (HMT) و هيستون أسيتيل ترانسفيرازاس (HATs). تضيف HMTs مجموعة ميثيل إلى ذيل هيستون ، مما يزيد من ضغط الكروماتين، ويمنع النسخ، ويساعد على تمييز الخيوط المركبة حديثاً عن الخيط الأبوي أثناء تكرار الحمض النووي. تضيف HAT مجموعة أسيتيل إلى ذيل هيستون، مما يقلل من انضغاط الكروماتين ويسمح بالوصول إلى الحمض النووي.

محايات

تعد PTMs إلى هيستون قابلة للعكس ويمكن إزالتها بواسطة مجموعة أخرى من الإنزيمات تسمى &#34؛الممحاة&#34؛. المحايات الشائعة هي هيستون ديسيتيلاز وهيستون ديميثيلاز. يزيلون مجموعة الأسيتيل أو الميثيل من الهيستون ويغيرون ضغط الكروماتين. &#160؛

حاجز البروتينات

تحدد مجمعات القارئ والكاتب مناطق إيوكروماتين و هيتيروكروماتين على كروماتين. الأسيتيل ليسين ذيل هيستون يميز الكروماتين الحقيقي، في حين أن المثيلة تحدد منطقة الكروماتين المتغاير. من المهم فصل الكروماتين الحقيقي الغني بالجينات عن الهيتروكروماتين الذي يفتقر إلى الجينات، من أجل التنظيم الأمثل للتعبير الجيني. على خيط طويل من الكروماتين، يتم فصل سلسلة من كروماتين حقيقي وكروماتين مغاير بواسطة متواليات حاجزة. تمنع هذه التسلسلات انتشار تعديل هيستون بعدة طرق. على سبيل المثال، يمكن لبروتينات الحاجز أن تربط الكروماتين بالمسام النووية وتمنع انتشار الهيتروكروماتين.

يرتبط النشاط الشاذ لأنزيمات الكاتب الممحاة بالعديد من الأمراض البشرية، بما في ذلك مرض الزهايمر ومتلازمة X الهش والسرطان. في متلازمة X الهش، يكون الجين FRM1 المطلوب للتطور المعرفي الطبيعي مفرط الميثيل، مما يؤدي إلى إسكات الجين النسخي.

Suggested Reading

  1. Molecular Biology of Cell, Alberts, 6th edition, Pages 190-191
  2. Marmorstein, Ronen, and Ming-Ming Zhou. "Writers and readers of histone acetylation: structure, mechanism, and inhibition." Cold Spring Harbor perspectives in biology 6, no. 7 (2014): a018762.
  3. Mirabella, Anne C., Benjamin M. Foster, and Till Bartke. "Chromatin deregulation in disease." Chromosoma 125, no. 1 (2016): 75-93.