Chapter 5: DNA and Chromosome Structure

Back to chapter

5.13:

Kromatin Modifikasyonlarının Yayılması

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

Previous Video
5.12: Histone Modification

Next Video
5.14: Lampbrush Chromosomes

Languages

Share

English العربية 中文 Nederlands français Deutsch עברית italiano 日本語 한국어 português русский español Türkçe

Kromatin modifikasyonları oluşturmak ve kromozom boyunca büyük bir mesafe boyunca bu kromatin değişikliklerini yaymak için, okuyucu enzimler, yazıcı veya silici enzimlerle işbirliği içinde hareket eder. Yazıcı ve silici enzimlerle benzer şekilde işleyen proses, burada örnek olarak okuyucu ve yazıcı kombinasyonu kullanılarak açıklanmaktadır. Proses, bir transkripsiyonel düzenleyici proteinin belirli bir DNA dizisine bağlanmasıyla başlar.Bağlandıktan sonra, düzenleyici protein, bir kromozom üzerindeki belirli bir bölgede bir yazıcı enzim kullanır. Yazıcı enzim daha sonra çekirdek histonlara işaretler eklemeye başlar. Bir veya daha fazla komşu nükleozoma işaretler eklendiğinde, bu işaretleri tanıyan bir okuyucu enzimi içeren bir multiprotein kompleksi, yeni değiştirilmiş nükleozoma sıkıca bağlanır.Bağlanma, multiprotein kompleksinin yazıcı enzimini aktive eder ve onu bitişik bir nükleozomun yakınına konumlandırarak yeni bir işaret eklemesine olanak sağlar. Kompleksin okuyucu ve yazıcı enzimleri birlikte çalışarak, bir dizi okuma ve yazma döngüsünü katalize eder. Bu döngüler, kromatin yoğunlaşması gibi bir kromatin modifikasyonunu bir kromozom boyunca yayar.Farklı yapılara ve işlevlere sahip olan komşu kromatin bölgeleri, ökromatin ve heterokromatin arasındaki sınır;sınır dizileri adı verilen özel DNA dizileri ile işaretlenir. Bu sınır dizileri, farklı sınırlama etkilerine aracılık ederek heterokromatinin ökromatin içine yayılmasını engelleyen, birçok sınır proteini için bağlanma yeri görevi görür. Örneğin, bazı sınır proteinleri, heterokromatinin yayılması için gerekli olan histon işaretlerini silen, histon değiştirici enzimleri kullanır.Bazı sınır proteinleri, nükleozom grubuna sıkıca bağlanarak onları örter ve böylece örtülü ökromatini kromatin yayılmasına karşı dirençli hale getirir. Yine bir başka sınır proteini, bir kromatin bölgesini çekirdek gözenekleri gibi büyük ve sabit yerlere bağlar ve heterokromatinin yayılmasını durduran bir bariyer oluşturur.

5.13:

Kromatin Modifikasyonlarının Yayılması

Nükleozomlardaki histon proteinleri, DNA'ya erişimi arttırmak veya azaltmak için translasyon sonrası modifiye edilir (TSM). Yaygın olarak gözlenen Ptm'ler, histon H3 kuyruk bölgesindeki lizin amino asitlerinin metilasyonu, asetilasyonu, fosforilasyonu ve ubikuitinasyonudur. Bu histon modifikasyonlarının hücre için özel bir anlamı vardır. Bu nedenle, "histon kodu" olarak adlandırılırlar. Histon modifikasyonunda yer alan protein kompleksi "okuyucu-yazıcı" kompleksi olarak adlandırılır.

Yazcılar

Yazıcı, spesifik histon modifikasyonlarına neden olabilen bir enzimdir. Ortak yazıcı enzimleri histon metiltransferazlar (HMT) ve histon asetiltransferazlardır (HAT). Hmt'ler histon kuyruğuna bir metil grubu ekler, bu da kromatin sıkışmasını arttırır, transkripsiyonu inhibe eder ve DNA replikasyonu sırasında yeni sentezlenen ipliklerin ebeveyn ipliğinden ayırt edilmesine yardımcı olur. Şapkalar histon kuyruğuna bir asetil grubu ekler, bu da kromatin sıkışmasını azaltır ve DNA'ya erişim sağlar.

Siliciler

TSM histonlara geri dönüşümlüdür ve "silici" adı verilen başka bir enzim Grubu tarafından çıkarılabilir. Yaygın silgiler histon deasetilaz ve histon demetilazdır. Asetil veya metil grubunu histondan çıkarırlar ve kromatin sıkışmasını değiştirirler.

Bariyer proteinleri

Okuyucu-yazıcı kompleksleri bir kromatin üzerinde ökromatin ve heterokromatin bölgelerini işaretler. Histone kuyruk lizininin asetilasyonu ökromatini, metilasyon ise heterokromatin bölgesini işaretler. Gen ekspresyonunun optimal düzenlenmesi için gen bakımından zengin ökromatin ile gen fakiri heterokromatin arasından ayrılması önemlidir. Uzun bir kromatin iplikçik üzerinde, ökromatin ve heterokromatin serisi bariyer dizileri ile ayrılır. Bu diziler, histone modifikasyonunun yayılmasını çeşitli yollarla önler. Örneğin, bariyer proteinleri kromatinleri nükleer gözeneklere bağlayabilir ve heterokromatin yayılmasını önleyebilir.

Yazıcı-silici enzimlerinin anormal aktivitesi, Alzheimer, frajil X sendromu ve kanser dahil olmak üzere birçok insan hastalığı ile ilişkilidir. Frajil x sendromunda, normal bilişsel gelişim için gerekli olan frm1 geni hipermetile edilir ve bu da genin transkripsiyonel susturulmasına yol açar.

Suggested Reading

Molecular Biology of Cell, Alberts, 6th edition, Pages 190-191
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.
Mirabella, Anne C., Benjamin M. Foster, and Till Bartke. "Chromatin deregulation in disease." Chromosoma 125, no. 1 (2016): 75-93.