İki değerli kromatin - Bivalent chromatin

İki değerli kromatin DNA segmentleridir, bağlı histon proteinleri hem baskılayan hem de harekete geçiren epigenetik düzenleyiciler aynı bölgede. Bu düzenleyiciler, genlerin ifadesini güçlendirmek veya susturmak için çalışır.[1] Bu düzenleyiciler birbirine zıt olarak çalıştığından, normalde farklı zamanlarda kromatin ile etkileşime girerler. Bununla birlikte, iki değerlikli kromatinde, her iki düzenleyici türü aynı anda aynı alanla etkileşime girmektedir.[1] İki değerlikli kromatin alanları normal olarak aşağıdaki destekleyiciler ile ilişkilidir: transkripsiyon faktörü düşük seviyelerde ifade edilen genler.[2] İki değerlikli alanların da gelişimsel düzenlemede bir rol oynadığı bulunmuştur. Pluripotent embriyonik hücreler kaynaklanıyor, Hem de gen baskısı.[1][3]

İki değerlikli epigenetik düzenleyiciler

İki değerlikli kromatin alanlarında birlikte bulunan en yaygın antagonistik epigenetik düzenleyiciler şunlardır: metilasyon histon 3 lizin 4 üzerindeki işaretler (H3K4me3 ) ve histon 3 lizin 27 (H3K27me3 ).[1] H3K27me3 işareti geni sustururken, H3K4me3 işareti genin kalıcı olarak susturulmamasına ve gerektiğinde etkinleştirilmesine izin verir.[1] Embriyonik kök hücreler ve imprinted genler, bir genin aktivasyon gerekene kadar bastırılmasına izin verdikleri için hem aktive edici (H3K4me3) hem de baskılayıcı (H3K27me3) işaretlerle ilişkilidir.[1][3] Genomda aynı yerde H3K4me3 ve H3K27me3'ün birlikte lokalizasyonu için bol miktarda kanıt bulunmasına rağmen, çoğu kanıt bunların aynı molekülde meydana gelmediğini, ancak farklı kopyalarda meydana gelebileceğini göstermektedir. histon H3 aynı içinde nükleozom.[4]

Embriyonik kök hücreler ve gelişimi

İki değerli kromatin alanları embriyonik kök (ES) hücrelerde bulunur ve hücre farklılaşmasında önemli bir rol oynar. Bir ES hücresini farklılaşmamış durumunda tutarken, genleri dengede ve aktive edilmeye hazır tutarken, hücre farklılaşmasını aktive edecek gelişimsel genleri susturmak için iki değerlikli DNA alanları kullanılır.[2] Bir ES hücresi, belirli bir hücre soyuna farklılaşmak için bir sinyal aldığında, farklılaşma için spesifik gelişimsel genlerin aktivasyonu gerekir.[2] İhtiyaç duyulan gelişimsel genler aktive edilecek ve bu hücre soyu için gerekli olmayan diğer genler, iki değerlikli alanları yoluyla bastırılacaktır.[1]

İki değerlikli alanlarda bulunan H3K4me3 ve H3K27me3 işaretleri, bir embriyonik kök hücrenin farklılaşıp farklılaşmayacağını veya belirlenmemiş (pluripotent durum) olup olmadığını düzenler. Epigenetik işaretler, bazı genlerin ifadesine ve diğerlerinin susturulmasına katkıda bulunur. pluripotency ve farklılaşma. H3K27me3 işaretleri, hücrenin pluripotensi sürdürmesini sağlamak için gelişimsel kontrol genlerini baskılar ve hücrenin farklılaşmasını durdurur.[1] Bu işaret, soy kontrol genlerini bastırsa da, onları farklılaşma üzerine aktivasyona hazır tutar.[1] Hücre, belirli bir hücre tipine farklılaşmak için sinyal aldığında, H3K27me3, farklılaşma için gereken genlerden çıkarılırken, H3K27me3, seçilen soy için gereksiz olan gelişimsel kontrol genlerinin baskılanmasını sürdürür.[1] Gelişimsel olarak düzenlenmiş iki değerlikli kromatini çözme sürecine, ATP-kromatin yeniden modelleyicilerinin aktivitesi yardımcı olur. SWI / SNF ATP'yi hidrolize ederek tahliye Polycomb grubu proteinler iki değerlikli kromatinden.[5]

Yalnızca belirli bir düzenleyici alt kümesi, belirli bir hücre soyunu vermek için H3K4me3 tarafından etkinleştirilecektir.[1] Bu işaret, farklılaşma üzerine gelişim düzenleyicileri harekete geçirir ve farklılaşma için gereken genleri daha verimli hale getirir.[1] Aktive edici H3K4me3 işaretine sahip olmak, transkripsiyon baskılayıcılarını iterek ve baskılayıcı DNA metilasyonunu bloke ederek genleri kalıcı olarak susturulmaya karşı korur.[1]

Hücre belirli bir hücre tipine farklılaştığında, işaretlerden sadece biri kromatin ile ilişkili kalır.[1]

Baskı

Baskı diğer ebeveynden gelen alel ifade edilirken bir ebeveyn alelinin susturulduğu süreçtir. İnsan GRB10 gen imprinted gen ekspresyonunu gösterir ve farelerde bu imprinted Grb10 ekspresyonu, iki değerli kromatinin varlığı ile sağlanır.[3] Farelerde Grb10 geni, H3K4me3 ve H3K27me3 modifikasyonlarını bir ebeveynden diğerini sustururken genleri ifade etmek için bir araç olarak kullanan iki değerli bir alana sahiptir.[3] Bu, genin belirli bir dokuda yalnızca bir ebeveyn tarafından ifade edilmesini sağlar.[3] Çoğu somatik dokuda, Grb10 geni, baba alelden ifade edildiği beyindeki hariç, maternal allelden ifade edilir.[3] H3K4me3 ve H3K27me3 işaretleri, beyin dışındaki tüm dokularda sessiz kalmasını sağlamak için genin baba aleli üzerinde kullanılır.[3] Beyin dokusundaki genin maternal allelinde aynı metilasyon işaretleri kullanılır. Genler ifade edildiğinde, H3K27me3 baskılayıcı işareti iki değerli alandan kaldırılır.

Referanslar

  1. ^ a b c d e f g h ben j k l m n Vastenhouw NL, Schier AF (Haziran 2012). "Erken embriyogenezde iki değerli histon modifikasyonları". Hücre Biyolojisinde Güncel Görüş. 24 (3): 374–86. doi:10.1016 / j.ceb.2012.03.009. PMC  3372573. PMID  22513113.
  2. ^ a b c Bernstein BE, Mikkelsen TS, Xie X, Kamal M, Huebert DJ, Cuff J, Fry B, Meissner A, Wernig M, Plath K, Jaenisch R, Wagschal A, Feil R, Schreiber SL, Lander ES (Nisan 2006). "İki değerlikli bir kromatin yapısı, embriyonik kök hücrelerde anahtar gelişim genlerini işaretler". Hücre. 125 (2): 315–26. doi:10.1016 / j.cell.2006.02.041. PMID  16630819.
  3. ^ a b c d e f g Sanz LA, Chamberlain S, Sabourin JC, Henckel A, Magnuson T, Hugnot JP, Feil R, Arnaud P (Ekim 2008). "Mono-alelik iki değerlikli bir kromatin alanı, Grb10'da dokuya özgü baskıyı kontrol eder". EMBO Dergisi. 27 (19): 2523–32. doi:10.1038 / emboj.2008.142. PMC  2567399. PMID  18650936.
  4. ^ Voigt P (Eylül 2012). "Asimetrik Olarak Değiştirilmiş Nükleozomlar". Hücre. 151 (1): 181–93. doi:10.1016 / j.cell.2012.09.002. PMC  3498816. PMID  23021224.
  5. ^ Stanton BZ, Hodges C, Calarco JP, Braun SM, Ku WL, Kadoch C, Zhao K, Crabtree GR (Şubat 2017). "Smarca4 ATPase mutasyonları, PRC1'in kromatinden doğrudan çıkarılmasını bozar". Doğa Genetiği. 49 (2): 282–288. doi:10.1038 / ng.3735. PMC  5373480. PMID  27941795.