Back to chapter

5.19:

Положение хроматина влияет на экспрессию генов

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
Chromatin Position Affects Gene Expression

Languages

Share

экспрессия гена регулируется на нескольких уровнях, начиная с запуска транскрипции и двигаясь по всему пути до трансляции зрелой мРНК в функциональный белок. Однако не все ферменты требуются для экспрессия гена и регулирования в ядре. Вместо этого они ограничены на определённые пространственные очаги.Это приводит к неперекрывающимся областям в ядре, имеющим конкретную биохимическую активность. Например, гены Кодирование рибосомальной РНК, присутствует на хромосомах 13, также известны 14, 15, 21 и 22 в качестве нуклеолярного регионы организатора в то же время, как и в случае с ним участок формирования рибосомы клетки. Это означает, что хроматин можно изменить положение функций отдельные очаги для координированного гена выражения мнений и регулирования.Однако хроматин также может территории, формируя это расширенная петля, которая может изменить экспрессия гена схема. Например, CFTR гена человека находится у ядерного оружия периферии в клетках там, где он молчит. Однако, в клетках где ген выражен, хроматин региона положение изменено в сторону салона.У большинства эукариотических клеток несколько волокон хроматина, с определенной длиной и коэффициент уплотнения. Поэтому позиционирование хроматина также зависит от физического состояния ограничения на упаковку внутри ядра. В клетках со сферической ядра, такие как лимфоциты, хроматин составляет положение по радиусу, активно высказывались гены, направленные в сторону интерьера и репрессированные гены на периферии.В клетках с несферической ядра, такие как фибробласты, чем короче волокна хроматина имеют тенденцию чтобы занять внутреннее положение, пока более длинный хроматин волокна располагаются в точке периферии ядра. Изменение положения хроматина также связаны с различными типами раков, где altered экспрессия гена измененный паттерны из-за изменение положения хроматина может привести к образованию опухоли. Например, изменение положения хромосомы 18 от периферии ядра к внутренней части отмечается в процессе развития карценом шейи матки и толстой кишки.

5.19:

Положение хроматина влияет на экспрессию генов

Хроматин — это массивный комплекс ДНК и белков, упакованных внутри ядра. Сложность укладки хроматина и то, как он упакован внутри ядра, сильно влияет  на доступ к генетической информации. Как правило, периферия ядра считается транскрипционно репрессивной, в то время как внутренняя часть клетки считается транскрипционно активной областью. 

Топологически-ассоциированные домены (ТАД)

Трехмерное расположение хроматина в ядре влияет на время и уровень экспрессии генов у эукариот. Например, промоторы генов физически организованы отдельно от их регуляторных элементов ДНК, таких как энхансеры. Эти элементы промотор-энхансер необходимо объединить для осуществления экспрессии генов. Каждая хроматида состоит из нескольких таких взаимодействующих единиц, называемых топологически-ассоциированными доменами (ТАД). В некоторых случаях ТАД из двух хроматид также могут взаимодействовать друг с другом.

Хромосомные территории (ХТ)

Несколько ТАД скапливаются, чтобы сформировать хромосомные территории (ХТ). Такое пространственное расположение и распределение делают ядро неоднородным телом с четко выраженной биохимической активностью. Расположение генов внутри ХТ и расположение самих ХТ влияет на экспрессию генов. У людей активно транскрибируемые гены, как правило, локализуются на периферии ХТ. Некодирующие гены имеют тенденцию локализоваться внутри своих ХТ . Например, в ядрах клеток амниотической жидкости у женщин ген ANT2 находится на неактивной Х-хромосоме. Когда ген ANT2 локализован на периферии ХТ, это приводит к его активной транскрипции.

Хроматины динамически перемещаются внутри ядра. Даже окончательно дифференцированные клетки, которые больше не могут делиться, обнаруживают репозиционирование хроматина или генов. Это означает, что репозиционирование – не случайное событие, а скоординированный молекулярный механизм.

Suggested Reading

  1. Molecular Cell Biology, Lodish, 8th edition, Pages 336.
  2. Nguyen, Huy Q., and Giovanni Bosco. "Gene positioning effects on expression in eukaryotes." Annual review of genetics 49 (2015): 627-646.