Мегаобучалка Главная | О нас | Обратная связь


СТРУКТУРА ХРОМАТИНА КАК СПЕЦИФИЧЕСКИЙ РЕГУЛЯТОР ЭКСПРЕССИИ ГЕНОВ



2015-12-06 655 Обсуждений (0)
СТРУКТУРА ХРОМАТИНА КАК СПЕЦИФИЧЕСКИЙ РЕГУЛЯТОР ЭКСПРЕССИИ ГЕНОВ 0.00 из 5.00 0 оценок




Регуляция тканеспецифической экспрессии генов с использованием энхансеров и сайленсеров, а также некоторых других негативных регуляторных процессов часто происходит через изменение структуры хроматина. Изменение структуры хроматина может иметь характер от локального до уровня целых хромосом.

Локальные модификации ДНК. Интронный энхансер гена тяжелой цепи иммуноглобулина содержит много сайтов связывания для различных тканеспецифических, а также других широко распространенных факторов транскрипции. Максимальная активность энхансера наблюдается в зрелых В-лимфоцитах, где ген претерпевает ряд соматических перестроек. Активность этого энхансера обнаруживается и в некоторых нелимфоидных тканях. Однако в печени или фетальных фибробластах, а также в нескольких других тканях его активность полностью подавлена. Такой энхансер фланкирован негативными регуляторными последовательностями нуклеотидов, которые ингибируют его активность в незрелых В-клетках или клетках других типов, но не обладают аналогичными свойствами в зрелых В-лимфоцитах (рис. 9.4,а). Оба этих регуляторных элемента требуются для проявления ингибирующей активности, для которой важно также их положение относительно энхансера. В регуляторных элементах обнаружены сайты связывания транскрипционного фактора NF-μNR, содержание которого особенно велико в клетках, где активность энхансера подавлена. Поскольку фактор NF-μNR способен образовывать тетрамеры, предполагается, что прямое взаимодействие между этими молекулами, ассоциированными с сайтами связывания, фланкирующими энхансер, может приводить к структурной перестройке сегмента ДНК, заключенного между такими сайтами и содержащего энхансер (рис. 9.4,б,в). Кроме того, регуляторные последовательности, связывающие NF-μNR, содержат MAR-сайты, взаимодействующие с ядерным матриксом, и последовательности, с которыми контактирует ДНК-топоизомераза II, что еще раз указывает на необходимость структурных перестроек ДНК в процессе изменения ее регуляторных функций.

В рассматриваемом случае механизм негативной регуляции активности энхансера можно представить в следующем виде. В клетках, где отсутствует фактор транскрипции NF-μNR (зрелые В-лимфоциты), последовательности MAR, которые фланкируют энхансер, ассоциированы с ядерным матриксом, что сопровождается формированием пространственной структуры энхансера, открытой для взаимодействия с активаторами транскрипции (рис. 9.4,б). Это приводит к эффективной транскрипции всего гена иммуноглобулина. В клетках же, где фактор NF-μNR присутствует в больших количествах, фрагмент ДНК с энхансером не ассоциирован с ядерным матриксом, так как MAR-сайты блокированы фактором (рис. 9.4,в). Энхансер приобретает закрытую для позитивных регуляторных факторов конформацию, что сопровождается подавлением транскрипции регулируемого им гена.

Регулирование на уровне генного окружения. Давно известно, что перенос гена или группы генов в гетерохроматиновые (неактивные в отношении транскрипции) участки хромосом часто сопровождается ослаблением или прекращением его экспрессии (так называемый эффект положения), и, наоборот, некоторые гены после переноса сохраняют свою активность и в гетерохроматиновом окружении. Подавление экспрессии таких транслоцированных генов может быть полным при стабильном эффекте положения и варьировать в зависимости от типа соматических клеток, в которых находится хромосома с транслокациями.

Исследование этого явления привело к открытию так называемых пограничных последовательностей нуклеотидов, фланкирующих функционально активные домены хроматина. Оказалось, что существуют определенные последовательности нуклеотидов длиной в несколько сотен пар оснований, которые обладают способностью подавлять позитивное и негативное влияние эухроматина и гетерохроматина на экспрессию трансгенов, интегрированных в этот хроматин и фланкированных указанными последовательностями в новом сайте интеграции. Фактически такие участки ДНК как бы изолируют ген, находящийся между ними, способствуя сохранению его обычной пространственной структуры, которая может отличаться от структуры окружающего хроматина. Эти последовательности известны кроме того под названием инсуляторов, а также как регуляторные области локусов.

К таким пограничным последовательностям относятся, например А-элементы, фланкирующие ген лизоцима цыплят, scs-элементы, окружающие ген hsp70 Drosophila melanogaster, а также последовательности нуклеотидов, разделяющие регуляторные элементы lab комплекса Bithorax того же объекта. Введение одного из таких элементов между энхансером и промотором регулируемого гена приводит к функциональной изоляции энхансера и подавлению экспрессии гена, а фланкирование гена пограничными последовательностями предохраняет его от инактивирующего действия окружающего конденсированного гетерохроматина, т.е. снимает эффект положения. При подавлении активности энхансеров инсуляторами ярко проявляется еще одно их свойство - полярность действия. Инсуляторы однонаправленно выключают энхансеры, расположенные дистально (на значительном расстоянии) по отношению к регулируемому промотору, но не рядом с ним. В дополнение к этим функциональным свойствам инсуляторов показано, что они могут разделять два участка хроматина, резко различающихся по пространственной структуре. В этом случае по одной стороне от пограничной последовательности располагается сильно компактизованный хроматин, ДНК которого недоступна действию нуклеаз, а по другой - хроматин в открытой конформации, характерной для компетентных в отношении транскрипции генов.

Результаты исследований белков указывают на то, что инсуляторы и пограничные последовательности формируют мультибелковые комплексы, регулирующие экспрессию генов через изменение структуры соседнего с ними хроматина. Такие изменения конформации хроматина могут оказывать влияние на взаимодействия между энхансерами и промоторами генов, не изменяя функциональной активности энхансеров как таковых. При этом изменения структуры хроматина, вызываемые инсуляторами, не препятствуют элонгации РНК РНК-полимеразами.

Уровень хромосом. Использование переходов конденсации-деконденсации хроматина для регуляции экспрессии как отдельных генов, так и их громадных массивов, по-видимому, является прерогативой эукариот. Ярким примером такого рода служит инактивация одной из Х-хромосом самок млекопитающих в раннем эмбриогенезе.

Поскольку соматические клетки самок млекопитающих содержат две половые Х-хромосомы, а самцов - только одну, у самок возникает необходимость в компенсации двойной дозы генов, сцепленных с этими хромосомами. Такая проблей решается путём инактивации одной из Х-хромосом, являющейся следствием перевода ее хроматина в высококонденсированное состояние с подавленной транскрипцией. Хотя в большинстве случаев в разных клетках одного и того же животного случайным образом инактивируется или материнская, или отцовская Х-хромосома, имеются специальные случаи, когда во всех клетках только отцовская хромосома становится транскрипционно неактивной. Последний случай, получивший название "импринтный тип инактивации Х-хромосомы", характерен для сумчатых животных и обнаружен в некоторых клетках эмбрионов мышей.

В ранних эмбрионах мышей и человека обе Х-хромосомы активны. У мышей инактивация Х-хромосомы впервые обнаруживается в ранних эмбрионах на стадии бластоцисты, когда для всех внеэмбриональных клеток характерен импринтный тип инактивации только отцовских X-хромосом. Позднее, через 6 дней эмбрионального развития во всех клетках зародыша материнские и отцовские Х-хромосомы инактивируются случайным образом. Неактивное состояние хромосом высоко стабильно, и их реактивация (повторная активация) имеет место лишь у самок в клетках зародышевой линии. В клетках зародышевой линии самцов единственная Х-хромосома инактивируется в раннем сперматогенезе.

 



2015-12-06 655 Обсуждений (0)
СТРУКТУРА ХРОМАТИНА КАК СПЕЦИФИЧЕСКИЙ РЕГУЛЯТОР ЭКСПРЕССИИ ГЕНОВ 0.00 из 5.00 0 оценок









Обсуждение в статье: СТРУКТУРА ХРОМАТИНА КАК СПЕЦИФИЧЕСКИЙ РЕГУЛЯТОР ЭКСПРЕССИИ ГЕНОВ

Обсуждений еще не было, будьте первым... ↓↓↓

Отправить сообщение

Популярное:
Как построить свою речь (словесное оформление): При подготовке публичного выступления перед оратором возникает вопрос, как лучше словесно оформить свою...
Почему двоичная система счисления так распространена?: Каждая цифра должна быть как-то представлена на физическом носителе...



©2015-2020 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. (655)

Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку...

Система поиска информации

Мобильная версия сайта

Удобная навигация

Нет шокирующей рекламы



(0.006 сек.)