ZNAJDŹ ARTYKUŁ

Volume: 
Issue: 
3
Date of issue: 

Nukleosomy są podstawowymi strukturami chromatyny powodującymi u Eukaryota represję aktywności transkrypcyjnej, ponieważ ograniczają dostęp do DNA czynników wiążących się z nim. Pierwszy poziom kondensacji (zwartości) polega na owinięciu DNA o długości 147 pz wokół oktameru histonowego, co utrudnia dostęp do DNA czynników wiążących się z nim w większym stopniu niż do DNA łącznikowego (linkerowego). Nieowinięty DNA ma długoć 2050 pz. Następny etap kondensacji nukleosomów następuje przez przyłączenia łącznikowego histonu H1, w wyniku czego tworzą się włókna 30 nm. Zróżnicowana kondensacja chromatyny interfazowej jest ważna dla właściwego funkcjonowania genomu. Gęstość rozmieszczenia nukleosomów wzdłuż DNA jest rozmaita, w zależności od organizmu i zależy od funkcjonalnych właściwości chromatyny. W transkrypcyjnie aktywnej euchromatynie gęstość ta wynosi 6 nukleosomów/11 nm, podczas gdy w nieaktywnej heterochromatynie aż 1215 nukleosomów/11 nm. Regiony genomu pozbawione nukleosomów znajdują się zwykle blisko promotora. Nukleosomy wykazują pewne preferencje wobec sekwencji DNA. Fragmenty DNA zawierające poly(dAT:dT) są ubogie w nukleosomy. Umiejscowienie nukleosomów jest kontrolowane przez szereg czynników. Należą do nich m.in. struktury w DNA i w chromatynie, które powstały w wyniku działania czynników remodelujących chromatynę oraz epigenetycznych modyfikacji DNA i histonów, takich jak: metylacja DNA, potranslacyjne modyfikacje histonów i ich warianty. N-terminalne ogony histonów rdzeniowych pełnią liczne niezależne funkcje. Właściwe umiejscowienie nukleosomów ma istotne znaczenie dla ekspresji genów. W wyniku doświadczeń, w których usuwano ogony histonów rdzeniowych, wiadomo, że determinują one na poziomie molekularnym umiejscowienie nukleosomów. Ogony histonów rdzeniowych biorą udział w kondensacji wyższego rzędu układów nukleosomowych. Włókno 30 nm stanowi pierwszy poziom kondensacji układów nukleosomowych; tylko nieznaczne ilości chromatyny wykazują taką strukturę. W strukturach wyższego rzędu kontakt między przyległymi nukleosomami odbywa się za pośrednictwem N-terminalnych ogonów histonów rdzeniowych oraz współdziałania między nimi. Nasilenie kondensacji chromatyny zależy od rodzaju modyfikacji histonów. Wiadomo, że acetylacja histonów rdzeniowych powoduje dekondensację chromatyny. Trimetylacja niektórych reszt lizynowych, np. 20. w H4, następuje w nieaktywnej transkrypcyjnie chromatynie i jest typowa dla wysoce skondensowanej, nieaktywnej heterochromatyny. W regulacji kondensacji chromatyny i ekspresji genów mogą uczestniczyć warianty histonu rdzeniowego H2A, a mianowicie H2A.Z, H2A.v, H2A.Bbdb i H2A.Bdb. U Saccharomyces cerevisiae utrata H2A.Z jest tolerowana, ale jest zakłócona regulacja ekspresji genów. Brak jest H2A.Z w chromatynie konstytutywnej, ale jest ona obecna w tzw. heterochromatynie fakultatywnej. H2A.v występuje zarówno w eu-, jak i w heterochromatynie. Jego rola w stabilizacji chromatyny wydaje się polegać na tworzeniu chromatyny skondensowanej. Ostatnio wiedza o kondensacji chromatyny została wzbogacona o wyniki badań zgrupowania siedmiu reszt aminokwasowych kwaśnych (ang. the acidic path), obecnych gównie w H2A. Ten szlak kwasowy może współdziałać z N-terminalnym ogonem histonu H4 (reszty 14.19.) z jednego nukleosomu z przyległym nukleosomem, kiedy układ nukleosomowy jest zwinięty we włókno 30 nm. Kwasowy szlak w H2A może być zmodyfikowany w niektórych jego wariantach. H2A.Bbd ma tylko trzy kwaśne aminokwasy w szlaku kwasowym. Ten wariant hamuje tworzenie włókna 30 nm. W wyniku zahamowania tworzenia włókna 30 nm, H2A.Bbd wzmaga transkrypcję. Z drugiej strony, H2A.Z sprzyja tworzeniu włókien 30 nm dzięki obecnoci dwóch dodatkowych reszt aminokwasowych, które poszerzają trakt kwasowy w H2A.Z w porównaniu z H2A. Ponieważ H2A.Z jest obecny w heterochromatynie fakultatywnej (skondensowanej euchromatynie), jest możliwe, że ten wariant uczestniczy w kondensacji euchromatyny. Zwartość chromatyny jest modyfikowana przez zależne od ATP kompleksy remodelujące chromatynę, ATPazy. Zużywają one energię hydrolizy ATP, aby przemieścić nukleosomy w różne miejsca wzdłuż DNA. Czynniki remodelujące chromatynę mogą działać zarówno jako kondensujące, jak i dekondensujące. ATPazy remodelujące chromatynę odgrywają istotną rolę w procesach fizjologicznych i w rozwoju u Eukaryota.

Author of the article: 
Download the article: 

Redakcja
Andrzej ŁUKASZYK – przewodniczący, Szczepan BILIŃSKI,
Mieczysław CHORĄŻY, Włodzimierz KOROHODA,
Leszek KUŹNICKI, Lech WOJTCZAK

Adres redakcji:
Katedra i Zakład Histologii i Embriologii Uniwersytetu Medycznego w Poznaniu, ul. Święcickiego 6, 60-781 Poznań, tel. +48 61 8546453, fax. +48 61 8546440, email: mnowicki@ump.edu.pl

PBK Postępby biologi komórki