Процесс дупликации хромосом во время деления клетки требует разрушения всего генома и повторной сборки хроматина. Структура хроматина должна быть точно унаследована, собрана и сохранена в дочерних клетках, чтобы обеспечить размножение линии.

Основной единицей хроматина является нуклеосома, состоящая из ДНК, обернутой вокруг октамерных белков гистонов, и коротких участков линкерной ДНК, разделяющих отдельные нуклеосомы. Гистоновые белки в нуклеосоме имеют N-концевые концы, выступающие из ядра, обеспечивая участки для различных ковалентных модификаций, которые регулируют структуру и функцию хроматина.

Во время репликации, когда ДНК раскручивается, родительские нуклеосомы разрушаются, и высвобождаются белки гистонов. По мере прогрессирования репликации и формирования дочерних цепей родительские гистоны и дополнительные гистоновые белки, синтезированные во время S-фазы, собираются, что позволяет формировать нуклеосомы.

Посттрансляционные модификации гистонов и других эпигенетических доменов в ДНК также точно воспроизводятся в дочернем геноме.

Структура хроматина влияет на экспрессию генов

Внутри клетки большая часть генома остается недоступной для факторов транскрипции, так как регуляторные и кодирующие последовательности ДНК существуют в основном скрытыми внутри нуклеосом. Для экспрессии гена необходимо создать доступные сайты для связывания факторов транскрипции, а также модифицировать гистоны для реорганизации структуры хроматина и создания среды, позволяющей проводить транскрипцию.

Специфические комплексы регуляторных факторов участвуют в открытии локализованных областей хроматина путем смещения или разрушения нуклеосом. Посттрансляционные модификации гистонового хвоста служат для поддержания либо активного, либо неактивного транскрипционного состояния. Специфические модификации в хвосте гистона могут снизить уровень уплотнения ДНК, способствуя дестабилизации и смещению нуклеосом, обеспечивая доступ к механизмам транскрипции для влияния на экспрессию генов.