Еухроматин

Еухроматин, як будь-який хроматин, складається з білкового та ДНК компонентів.

ДНК

Докладніше: Метилювання ДНК

Докладніше: CpG-острівці

Особливістю ДНК, що входить до еухроматину, є те, що вона часто представлена у вигляді генів чи псевдогенів і не містить багато повторюваних ділянок^[en], натомість складається з одиничних копій ДНК^[1]. Також гетерохроматин в середньому містить більше метильованого цитозину, ніж еухроматин.

Метилювання ДНК у 5 положенні цитозину (5-метил-цитозин, 5mC) у послідовності нуклеотидів 5'-CG-3', що записується CpG, — одна з найвідоміших і добре вивчених епігенетичних модифікацій. Розподілення CpG послідовностей досить нерівномірне і трапляються їх скупчення в геномі, так звані CpG-острівці. При метилюванні CpG-острівців ДНК-метилтрансферазами спостерігяється встановлення гетерохроматин. Вилучення метильованого цитозину впродовж довгого часу вважалося лише пасивним — при реплікації ДНК у новосинтезованому ланцюзі ДНК вставляється неметильований цитозин. Проте з першим десятиріччям XXI сторіччя стає зрозуміло, що є недокінця встановлені механізми активного деметилювання ДНК. Для встановлення еухроматину послідовності ДНК повинні бути звільненими від 5mC^[2]

Гістони

Докладніше: Нуклеосома

Докладніше: Гістони

ДНК в ядрі не знаходиться у довільному стані, а накручується на нуклеосоми. Хромосома складається з великої кількості нуклеосом, на які накручена ДНК, а в залежності від того, наскільки щільно нуклеосоми прилягають одна до одної і формують додаткові, більш щільно запаковані структури, формується гетеро- чи еухроматин.

Характерною особливістю білкового складу еухроматину є посттрансляційні модифікації гістонів, які складають нуклеосоми, на яких накручується ДНК. Еухроматину притаманне одно-, дву- та триметилювання^[en] гістону H3 по 4 залишку лізину H3K4me, тоді як гетерохроматин триметельований по 9 залишку лізину (H3K9me)^[3]. Також гістони H3 та H4 часто мають ацетильовані^[en] хвости, тоді як у гетерохроматиновій ділянці ці гістони часто гіпоацетильовані. На відміну від метилювання гістонів, що не змінює заряду амінокислотного залишку, ацетилювання залишку лізину прибирає позитивний заряд з амінокислоти. Це призводить до зниження електростатичного притягання негативнозарядженої молекули ДНК до вже електро-нейтральної амінокислоти. Таким чином молекулу ДНК легше від'єднати від нуклеосоми, на яку вона намотана і доступність до даної ділянки ДНК зростає^[4]

Формування гетерохроматину часто починається на певній ділянці ДНК, і далі розповсюджуватися по хромосомі. Для запобігання перетворення гетерохроматину на еухроматин і еухроматину на гетерохроматин у клітин деяких організмів знайдені бар'єрні ДНК ділянки, які розмежовують гетеро- та еухроматинові частини хромосом. Так у курки спеціальний фактор транскрипції USF1 з'єднується з бар'єрною ділянкою на 5'-кінці від локусу β-globin, який оточений гетерохроматином, та призводить до залучення факторів, що запобігають конденсуванню хроматину у цьому місці. Ці фактори є білками гістонацетилтрансферази, гістонметилтрансферази^[en] що метилюють H3 по 4 лізину^[3].

Проте не у всіх організмів є чіткі розмежування конденсованого і деконденсованого хроматину. У дрозофіли встановлення гетеро- або еухроматину вирішується місцево в залежності від локальної активності та концентрації ферментів, які конденсують чи деконденсують хроматинову фібрилу^[3].

Пункт	Еухроматин	Гетерохроматин
ДНК	гени, псевдогени	Повторювальні ділянки ДНК: транспозони, сателітна ДНК, теломери^[3]
Положення	Ділянки транскрипції, промотори, екзони та інтрони активних генів, енхансери^[5].	Теломери, при-центромерні ділянки, тільце Барра
Модифікації гістонів*	H3K4me, H4R3me^[3], H3K4me2, H3K4me3, H2B-ubiq, H3K36me, H3K79me, H3K9ac^[5]	H3K9me^[3], H3K9me2, H3K9me3^[5]
Білкові взаємодії	білки пов'язані з транскрипцією РНК, зв'язуванням з промоторами, транскрипційні фактори тощо	HP1^[en], Polycomb-комплекс^[en]

* В таблиці під модифікаціями гістонів слід читати запис H#X#yz, де:

H# гістон з його порядковим номером: 2B, 3, 4 — гістони H2B^[en], H3^[en] та H4 відповідно;
X — латинський символ який відповідає залишку амінокислоти (див. таблицю-розшифровку символів для кожної амінокислоти, пункт «Назва»), K — лізин, R — аргінін;
# — порядковий номер залишку амінокислоти у поліпептидному ланцюзі гістону;
yz — модифікація, що відбувається з гістоном: me — метилювання (додавання метильної групи), me2, me3 — ди- та три-метилювання (додавання двох та трьох метильних груп, відповідно), ubiq — убіквітинування (додавання убіквітину), ac — ацетилування (додавання ацетильної групи)

Так запис H3K4me розшифровується, як метилювання 4го лізину H3 гістону, а запис H4R3me — метилювання 3го аргініну H4 гістону

Еухроматин

Склад еухроматину

ДНК

Гістони

Порівняння еу- та гетерохроматину

Див. також

Примітки

Джерела

Wikiwand - on