Войдите в систему

Нуклеосома содержит белковое ядро, в которое входит в комплект из четырех гистонов ядерных белков H2A, H2B, H3 И H4.Помимо этих четырех стандартных гистонов ядра, у эукариот также есть несколько вариантов каждого гистона, за исключением H4.Амино-терминальные хвосты стандартных и дополнительных ядерных гистонов выступают из нуклеосом, и существенно неструктурированы и мобильны. Эти хвосты, состоящие из примерно 30-ти аминокислот, подвергаются нескольким формам ковалентных модификаций, например, ацетилированию лизинов, фосфорилированию серинов и моно, ди, или триметилированию лизинов. Реакции, которые приводят к этим изменениям, катализируются различными ферментами, такими, как метилтрансферазы, ацетилазы и киназы.

Эти группы энзимов в комплексе называются райтеры"Реакции, которые катализируют удаление этих химических групп, катализируются ферментами, такими как демэтилазы, деацетилазы и фосфатазы. Эти ферменты являются вместе называются эрейзерами"Среди многочисленных возможных комбинаций различных вариантов модификаций гистонов и амино-терминальных концов, встречаются только определенно скоординированные наборы. Некоторые из комбинированных наборов изменений кодируют определенный сигнал для клетки.

Например, один набор изменений сигнализирует о повреждении ДНК и необходимости ремонта. Другой сигнализирует о выражении гена, в то время как другие сигнализируют об выключении гена или изменении хроматина, как установление и распространение гетерохроматина. Эта система кодирования называется гистонным кодом.

Сигналы, закодированные в этих изменениях, расшифровываются специальными регуляторными белками, которые называются ридеры"Эти белки и мультибелковые комплексы содержат различные мелкие домены, каждый из которых признает отметку конкретного гистона. Они тесно связаны с областью хроматина, которая содержит несколько различные меток гистона, и привлекают дополнительные белковые комплексы с каталитической активностью. Это приводит к конкретным биологическим функциям, например, изменению хроматина, экспрессии генов и выключению генов.

Гистоновые белки имеют гибкий N-концевой хвост, отходящий от нуклеосомы. Эти гистоновые хвосты часто подвергаются посттрансляционным модификациям, таким как ацетилирование, метилирование, фосфорилирование и убиквитинирование. Определенные комбинации этих модификаций образуют “гистоновые коды”, которые влияют на сворачивание хроматина и тканеспецифическую экспрессию генов.

Ацетилирование

Фермент гистонацетилтрансфераза добавляет ацетильную группу к гистонам. Другой фермент, гистондеацетилаза, удаляет ацетильную группу из ацетилированных гистонов. Аминокислота лизин в положениях 4 и 9 N-концевого гистонового хвоста часто ацетилируется и деацетилируется. Ацетилирование увеличивает отрицательный заряд гистонов. Это ослабляет взаимодействие ДНК-гистоны, что приводит к расслаблению хроматина и увеличению доступа к ДНК. Например, в эритроидных клетках ген бета-глобина связан с ацетилированными гистонами, которые увеличивают его экспрессию. В неэритроидных клетках, где ген неактивен, он ассоциируется с неацетилированными гистонами.

Метилирование

Лизин в положении 9 гистонового хвоста гистона H3 может быть ди- или триметилирован ферментом гистонметилтрансферазой. Это метилирование может инициировать связывание негистоновых белков и увеличивать компактизацию хроматина. Метилирование повышает положительный заряд гистонов, что приводит к увеличению сродства между отрицательно заряженной ДНК и гистонами и более сильной компактизации хроматина. Репрессированный хроматин, также известный как гетерохроматин, сильно метилирован.

Сводная таблица модификаций гистонов и их влияния на экспрессию генов

Модификация гистонов	Влияние на экспрессию гена
Ацетилированный лизин	Активация
Гипоацетилированный лизин	Репрессия
Фосфорилированный серин/треонин	Активация
Метилированный аргинин	Активация
Метилированный лизин	Репрессия
Убиквитинилированный лизин	Активация/Репрессия

Коды, или модификации, гистонов наследуются эпигенетически, то есть эти модификации не кодируются генетически. Следовательно, эти модификации точно передаются следующей клетке во время каждого клеточного деления как эпигенетическая память.

Из главы 5:

Now Playing

5.12 : Модификация гистона

Структура ДНК и хромосомы

12.7K Просмотры

Конфиденциальность

Условия эксплуатации

Политика

СВЯЖИТЕСЬ С НАМИ

РЕКОМЕНДОВАТЬ БИБЛИОТЕКЕ

НОВОСТИ JoVE

Исследования

Образование

АВТОРЫ

Библиотекарь

О JoVE