Back to chapter

5.17:

وراثة تراكيب 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
Inheritance of Chromatin Structures

Languages

Share

على الرغم من أن كل الخلايا الجسدية تحتوى على المعلومات الوراثية نفسها،خلايا الكبد تنقسم لتكوين خلايا الكبد فقط والخلايا الجلدية تنقسم إلى خلايا جديدة للجلد. كل نوع من أنواع الأنسجة بها تعبئة كروماتين معينة و تعديلات فى الهيستون 00:00:16.710 00:00:20.100 والتى ينتج عنها أنماط مميزة للتعبير الجينى. وهذه الخصائص التركيبية للكروماتين, مثل السنترومير،الكروماتين المغاير،والكروماتين الحقيقى وُرّثت بشكل فوق جينى،00:00:30.450 00:00:32.970 بمعنى خصائصهم قد مرت من الخلية الأم إلى الخلية الوليدة بالإضافة إلى المادة الوراثية.وهذا يعني أن الطرز الظاهرية الخاصة بأنسجة الكبد أو الجلد أو خلايا متخصصة أخرى يتم تمريرها أثناء كل دورة من إنقسام الخلايا بدون ضرورة للتغيير فى المادة الوراثية. تكوين سنترومير جديد على الحمض النووي المُخلّق حديثًا يبدأ بربط الهيستون(إتش 3)المتحور إلى حمض النووي التابع الغني لتكوين نوكليوسومات محددة السنترومير. بمجرد البدء،البُنية توظف انتقائيا المزيد من هيستونات إلى جوارها بطريقة تعاونية.أثناء تضاعف الهيستون الثمانى 00:01:17.150 00:01:19.790 فى مقدمة شوكة التضاعف يتجزأ إلى اثنان(إتش2 أيه إتش 2بى)ثنائى البنية و رباعى البنية. الإثنين ثنائى البنية تمت إزالتهم بالكامل من فى حين أن رباعى البُنية يكون 00:01:34.190 00:01:37.850 متصل بالحمض النووي دى إن إيه بشكل غير محكم وموزع عشوائيا إلى الخيوط الوليدة. رباعى البُنية المخلق حديثًا تتم إضافته بعد ذلك إلى كلا الشريطين لملاْالفراغات.ويتبع ذلك إضافة إثنان نصفهم هم الجزيئات الأصلية والنصف الآخر جديد لإكمال في الخميرة،يتبع تضاعف ال دى إن أيه, 00:02:00.410 00:02:04.460 إضافة مجموعة الأسيتيل لهيستون(إتش 3)الى الشريط المُخلق جديدا يميزالكروماتين الحقيقى،بينما انتزاع جموعة الاسيتيل من هيستون ترسّخ موقع نطاقات الكروماتين المدمج أو الكروماتين المغاير هيستون يؤدي إلى تكثيف الكروماتين. بعد تضاعف ال(دى إن أيه)هيستونات الميثيل 00:02:22.910 00:02:26.390 يتم توزيعها عشوائياًعلى الأشرطة الوليدة،التى ترتبط بعدها مع إنزيم هيستون ميثيل ترانسفيريز لكى يضف مجموعة ميثيل للهيستون للأوكتامير المخلق حديثا تعطيل كروموسوم هو مثال آخر لوراثة بُنية الكروماتين. تستقبل الثدييات الإناث اثنين من الكروسومات والذكور 00:02:45.660 00:02:47.340 تستقبل واحد فقط.في الإناث،واحدة من الكروموسومات 00:02:50.040 00:02:55.250 غير نشطة في ظاهرة توصف بالتعويض الجينى هنا،بطول ال أر إن إيه الغير مشفر يبدأ تعطيل عبر الربط بالطول الكامل لواحد كروموسوم فى المرحلة الجنينية. بعد ذلك يتم الحفاظ على الكروموسوم في هذا الوضع غير النشط في أنقسامات الخلايا المتتالية من خلال جميع الخلايا الجسدية.

5.17:

وراثة تراكيب الكروماتين

علم التخلّق هو دراسة التغيرات الموروثة في النمط الظاهري للخلية دون تغيير تسلسل الحمض النووي. ويوفر شكلاً من أشكال الذاكرة لنمط التعبير الجيني التفاضلي للحفاظ على سلالة الخلية، وتغير الموضع والتأثير، وتعويض الجرعة، والحفاظ على هياكل الكروماتين مثل التيلوميرات والسنتروميرات. على سبيل المثال، يتم توريث بنية وموقع السنترومير على الكروموسومات وراثياً. لا يتم إملاء وظيفتها أو ضمانها من خلال تسلسل الحمض النووي الأساسي DNA، ولكن بدلاً من ذلك من خلال تنظيم الكروماتين ومتغيرات هيستون. بمجرد إنشائها، تظل منظمة سنترومير ووظائفها موروثة بثبات من خلال عدة أقسام خلوية.

تعتبر الهستونات مركزية في الوراثة اللاجينية

في النواة، يتم تعديل كل من الحمض النووي والهستونات كيميائياً. يتم ميثلة الحمض النووي في بقايا السيتوزين، ويتم ميثلة الهيستونات أو الأسيتيل أو الفسفرة. يشكل كل من هذه التعديلات إشارة تسمى رمز هيستون. تسلط التطورات الحديثة الضوء على المثيلة كعلامة فوق جينية حقيقية، وتعقيد الكروماتين باعتباره الناقل الأساسي للعلامات اللاجينية. يزيد وجود متغيرات هيستون في مواقع ووقت معين من تعقيد تنظيم الكروماتين. على سبيل المثال، تم دمج متغير هيستون H3 CENP-A في نوكليوسوم بطريقة مستقلة عن تخليق الحمض النووي، مما ينتج عنه نواة مستقرة بشكل غير عادي.

وراثة الهستونات

ترتبط مثيلة الحمض النووي، وترسب الهيستونات على خيوط الحمض النووي، والتعديلات اللاحقة للترجمة للهستونات أو كود هيستون بآلية النسخ. PCNA، وهو عامل إنتاجية DNA، هو البروتين الحيوي الذي يربط تكاثر الحمض النووي بوراثة العلامات اللاجينية. في شوكة النسخ المتماثل، يتم إزاحة النيوكليوسومات بحيث تتم إزالة ثنائيات H2A-H2B بالكامل من شوكة النسخ المتماثل. يتم بعد ذلك توزيع رباعيات H3-H4 الأبوية على السلاسل الابنة متبوعة بوضع وحدات فرعية هيستون تم تشكيلها حديثًا على الهستونات الأبوية لإكمال النيوكليوسومات.

Suggested Reading

  1. Molecular Biology of Cell, Alberts, 6th edition, Pages 204-205
  2. Margueron, Raphaël, and Danny Reinberg. "Chromatin structure and the inheritance of epigenetic information." Nature Reviews Genetics 11, no. 4 (2010): 285-296.
  3. Reinberg, Danny, and Lynne D. Vales. "Chromatin domains rich in inheritance." Science 361, no. 6397 (2018): 33-34.