stringtranslate.com

Хроматин

Основные структуры при уплотнении ДНК: ДНК , нуклеосома , 11-нм гранулы на нитевидной хроматиновой нити и метафазная хромосома .

Хроматин — это комплекс ДНК и белка, обнаруженный в эукариотических клетках. [1] Основная функция — упаковка длинных молекул ДНК в более компактные, плотные структуры. Это предотвращает спутывание нитей, а также играет важную роль в укреплении ДНК во время деления клеток , предотвращая повреждение ДНК и регулируя экспрессию генов и репликацию ДНК . Во время митоза и мейоза хроматин способствует правильному разделению хромосом в анафазе ; характерные формы хромосом, видимые на этой стадии, являются результатом скручивания ДНК в высококонденсированный хроматин.

Основными белковыми компонентами хроматина являются гистоны . Октамер из двух наборов из четырех гистоновых ядер ( гистон H2A , гистон H2B , гистон H3 и гистон H4 ) связывается с ДНК и функционирует как «якоря», вокруг которых наматываются нити. [2] В целом, существует три уровня организации хроматина:

  1. ДНК обвивается вокруг гистоновых белков, образуя нуклеосомы и так называемые бусины на цепочке ( эухроматин ).
  2. Множественные гистоны образуют 30- нанометровое волокно, состоящее из массивов нуклеосом в их наиболее компактной форме ( гетерохроматин ). [a]
  3. Более высокий уровень суперспирализации ДНК волокна размером 30 нм приводит к образованию метафазной хромосомы (во время митоза и мейоза).

Однако многие организмы не следуют этой схеме организации. Например, сперматозоиды и эритроциты птиц имеют более плотно упакованный хроматин, чем большинство эукариотических клеток, а трипаносоматидные простейшие вообще не конденсируют свой хроматин в видимые хромосомы. Прокариотические клетки имеют совершенно иные структуры для организации своей ДНК (эквивалент прокариотической хромосомы называется генофором и локализуется в области нуклеоида ).

Общая структура сети хроматина далее зависит от стадии клеточного цикла . Во время интерфазы хроматин структурно рыхлый, что обеспечивает доступ к РНК- и ДНК-полимеразам, которые транскрибируют и реплицируют ДНК. Локальная структура хроматина во время интерфазы зависит от конкретных генов, присутствующих в ДНК. Области ДНК, содержащие гены, которые активно транскрибируются («включены»), менее плотно уплотнены и тесно связаны с РНК-полимеразами в структуре, известной как эухроматин , в то время как области, содержащие неактивные гены («выключены»), как правило, более уплотнены и связаны со структурными белками в гетерохроматине . [4] Эпигенетическая модификация структурных белков в хроматине посредством метилирования и ацетилирования также изменяет локальную структуру хроматина и, следовательно, экспрессию генов. Существует ограниченное понимание структуры хроматина, и это активная область исследований в молекулярной биологии .

Динамическая структура и иерархия хроматина

Основные единицы структуры хроматина
структура хроматина в хромосоме

Хроматин претерпевает различные структурные изменения в течение клеточного цикла . Гистоновые белки являются основными упаковщиками и организаторами хроматина и могут быть модифицированы различными посттрансляционными модификациями для изменения упаковки хроматина ( модификация гистонов ). Большинство модификаций происходит на хвостах гистонов. Положительно заряженные гистоновые ядра лишь частично противодействуют отрицательному заряду фосфатного остова ДНК, что приводит к отрицательному чистому заряду всей структуры. Дисбаланс заряда внутри полимера вызывает электростатическое отталкивание между соседними областями хроматина, что способствует взаимодействию с положительно заряженными белками, молекулами и катионами. По мере того, как происходят эти модификации, электростатическая среда, окружающая хроматин, будет течь, и уровень уплотнения хроматина будет меняться. [2] Последствия с точки зрения доступности хроматина и уплотнения зависят как от модифицированной аминокислоты, так и от типа модификации. Например, ацетилирование гистонов приводит к разрыхлению и повышению доступности хроматина для репликации и транскрипции. Триметилирование лизина может привести либо к повышению транскрипционной активности ( триметилирование гистона H3 лизина 4 ), либо к транскрипционной репрессии и уплотнению хроматина ( триметилирование гистона H3, лизина 9 или лизина 27 ). Несколько исследований предположили, что различные модификации могут происходить одновременно. Например, было предложено, что двухвалентная структура (с триметилированием как лизина 4, так и 27 на гистоне H3) участвует в раннем развитии млекопитающих. Другое исследование проверило роль ацетилирования гистона 4 на лизине 16 в структуре хроматина и обнаружило, что однородное ацетилирование ингибирует образование хроматина толщиной 30 нм и блокирует ремоделирование аденозинтрифосфата . Эта сингулярная модификация изменила динамику хроматина, что показывает, что ацетилирование H4 на K16 жизненно важно для надлежащей внутри- и межфункциональности структуры хроматина. [5] [6]

Белки группы поликомб играют роль в регуляции генов посредством модуляции структуры хроматина. [7]

Для получения дополнительной информации см. Вариант хроматина , Модификации гистонов в регуляции хроматина и Контроль РНК-полимеразы структурой хроматина .

Структура ДНК

Структуры A-, B- и Z-ДНК.

В природе ДНК может образовывать три структуры: A- , B- и Z-ДНК . A- и B-ДНК очень похожи, образуя правозакрученные спирали, тогда как Z-ДНК представляет собой левозакрученную спираль с зигзагообразным фосфатным остовом. Считается, что Z-ДНК играет особую роль в структуре хроматина и транскрипции из-за свойств соединения между B- и Z-ДНК.

На стыке B- и Z-ДНК одна пара оснований выворачивается из обычного соединения. Они играют двойную роль: места распознавания многими белками и приемника крутильного напряжения от связывания РНК-полимеразы или нуклеосомы. Основания ДНК хранятся в виде кодовой структуры с четырьмя химическими основаниями, такими как «Аденин (A), Гуанин (G), Цитозин (C) и Тимин (T)» . Порядок и последовательности этих химических структур ДНК отражаются как информация, доступная для создания и управления человеческими организмами. «A с T и C с G» объединяются в пары для построения пары оснований ДНК. Молекулы сахара и фосфата также объединяются с этими основаниями, заставляя нуклеотиды ДНК организовывать 2 длинные спиральные нити, объединенные под названием «двойная спираль» . [8] У эукариот ДНК состоит из клеточного ядра, и ДНК обеспечивает прочность и направление механизма наследственности. При этом между азотистыми связями двух ДНК образуются однородные связи.

[9]

Нуклеосомы и бусины на нитке

Карикатурное изображение структуры нуклеосомы. Из PDB : 1KX5 ​.

Основным повторяющимся элементом хроматина является нуклеосома, соединенная между собой участками линкерной ДНК , что значительно короче, чем чистая ДНК в растворе.

В дополнение к основным гистонам существует линкерный гистон H1 , который контактирует с выходом/входом цепи ДНК на нуклеосоме. Частица основного нуклеосомного ядра вместе с гистоном H1 известна как хроматосома . Нуклеосомы, содержащие около 20-60 пар оснований линкерной ДНК, могут образовывать в нефизиологических условиях примерно 11 нм бусины на нитевидной нити.

Нуклеосомы связывают ДНК неспецифично, как того требует их функция в общей упаковке ДНК. Однако существуют большие предпочтения последовательности ДНК, которые управляют позиционированием нуклеосом. Это обусловлено в первую очередь различными физическими свойствами различных последовательностей ДНК: например, аденин (A) и тимин (T) более выгодно сжимаются во внутренние малые бороздки. Это означает, что нуклеосомы могут связываться преимущественно в одной позиции примерно каждые 10 пар оснований (спиральный повтор ДНК) - где ДНК поворачивается, чтобы максимизировать количество оснований A и T, которые будут лежать во внутренней малой бороздке. (См. структуру нуклеиновой кислоты .)

30-нм хроматиновое волокно в митозе

Две предложенные структуры хроматиновой нити 30 нм.
Слева: 1 начальная спиральная структура "соленоида".
Справа: 2 начальная свободная спиральная структура.
Примечание: гистоны на этой схеме не показаны — показана только ДНК.

При добавлении H1 во время митоза структура « бусины на нитке» может скручиваться в спиральную структуру диаметром 30 нм, известную как волокно или нить 30 нм. Точная структура волокна хроматина в клетке неизвестна в деталях. [10]

Этот уровень структуры хроматина считается формой гетерохроматина , который содержит в основном транскрипционно молчащие гены. Исследования с помощью электронной микроскопии продемонстрировали, что волокно 30 нм является высокодинамичным, так что оно разворачивается в структуру 10 нм волокна типа «бусины на нитке» при прохождении через него РНК-полимеразы, участвующей в транскрипции.

Четыре предложенные структуры 30 нм нити хроматина для длины повтора ДНК на нуклеосому в диапазоне от 177 до 207 п.н.
Линкерная ДНК выделена желтым цветом, а нуклеосомная ДНК — розовым.

Существующие модели обычно принимают, что нуклеосомы лежат перпендикулярно оси волокна, а линкерные гистоны расположены внутри. Стабильное волокно размером 30 нм зависит от регулярного расположения нуклеосом вдоль ДНК. Линкерная ДНК относительно устойчива к изгибу и вращению. Это делает длину линкерной ДНК критической для стабильности волокна, требуя, чтобы нуклеосомы были разделены длинами, которые допускают вращение и сворачивание в требуемую ориентацию без чрезмерного напряжения ДНК. С этой точки зрения, разные длины линкерной ДНК должны давать разные топологии сворачивания хроматинового волокна. Недавняя теоретическая работа, основанная на электронно-микроскопических изображениях [11] реконструированных волокон, поддерживает эту точку зрения. [12]

петли ДНК

Анимированное изображение динамического формирования хроматиновых петель через CTCF (красный) и конденсиновые кольца (желтый) [13]

Структура хроматина «бусины на нитке» имеет тенденцию образовывать петли. Эти петли позволяют взаимодействовать между различными областями ДНК, приближая их друг к другу, что повышает эффективность взаимодействия генов. Этот процесс является динамическим, петли образуются и исчезают. Петли регулируются двумя основными элементами: [14]

Есть много других элементов, вовлеченных в этот процесс. Например, Jpx регулирует места связывания молекул CTCF вдоль ДНК-волокна. [15]

Пространственная организация хроматина в ядре клетки

Пространственное расположение хроматина внутри ядра не является случайным — на определенных территориях можно обнаружить определенные области хроматина. Территории — это, например, домены, ассоциированные с пластинкой (LAD), и топологически ассоциированные домены (TAD), которые связаны вместе белковыми комплексами. [16] В настоящее время полимерные модели, такие как модель Strings & Binders Switch (SBS) [17] и модель Dynamic Loop (DL) [18], используются для описания сворачивания хроматина внутри ядра. Расположение хроматина внутри ядра также может играть роль в ядерном стрессе и восстановлении деформации ядерной мембраны под действием механического стресса. Когда хроматин конденсируется, ядро ​​становится более жестким. Когда хроматин деконденсируется, ядро ​​становится более эластичным с меньшей силой, оказываемой на внутреннюю ядерную мембрану. Это наблюдение проливает свет на другие возможные клеточные функции организации хроматина за пределами геномной регуляции. [2]

Структурная организация, зависящая от клеточного цикла

Кариограмма мужчины, окрашенная по Гимзе , показывающая классическую структуру метафазного хроматина.
Конденсация и разрешение сестринских хроматид человека в раннем митозе
  1. Интерфаза : Структура хроматина во время интерфазы митоза оптимизирована для обеспечения простого доступа факторов транскрипции и репарации ДНК к ДНК при уплотнении ДНК в ядро . Структура варьируется в зависимости от требуемого доступа к ДНК. Гены , которым требуется регулярный доступ РНК-полимеразы, требуют более рыхлой структуры, обеспечиваемой эухроматином.
  2. Метафаза : метафазная структура хроматина значительно отличается от интерфазной . Она оптимизирована для физической прочности [ требуется ссылка ] и управляемости, образуя классическую структуру хромосомы, наблюдаемую в кариотипах . Считается, что структура конденсированного хроматина представляет собой петли из 30-нм волокон с центральным каркасом из белков. Однако она недостаточно хорошо охарактеризована. Хромосомные каркасы играют важную роль в удержании хроматина в компактных хромосомах. Петли структуры 30 нм дополнительно уплотняются с каркасом, в структуры более высокого порядка. [19] Хромосомные каркасы состоят из белков, включая конденсин , топоизомеразу типа IIA и член семейства кинезинов 4 (KIF4). [20] Физическая прочность хроматина жизненно важна для этой стадии деления, чтобы предотвратить сдвиговое повреждение ДНК при разделении дочерних хромосом. Для максимизации прочности состав хроматина изменяется по мере приближения к центромере, в первую очередь за счет альтернативных аналогов гистона H1. Во время митоза, хотя большая часть хроматина плотно уплотнена, есть небольшие области, которые не так плотно уплотнены. Эти области часто соответствуют промоторным областям генов, которые были активны в этом типе клеток до образования хроматина. Отсутствие уплотнения этих областей называется закладкой , что является эпигенетическим механизмом, который, как полагают, важен для передачи дочерним клеткам «памяти» о том, какие гены были активны до вступления в митоз. [21] Этот механизм закладки необходим для передачи этой памяти, поскольку транскрипция прекращается во время митоза .

Хроматин и всплески транскрипции

Хроматин и его взаимодействие с ферментами были исследованы, и был сделан вывод, что он является важным фактором экспрессии генов. Винсент Г. Олфри, профессор Рокфеллеровского университета, заявил, что синтез РНК связан с ацетилированием гистонов. [22] Аминокислота лизин, прикрепленная к концу гистонов, имеет положительный заряд. Ацетилирование этих хвостов сделало бы концы хроматина нейтральными, что позволило бы получить доступ к ДНК.

Когда хроматин деконденсируется, ДНК открыта для проникновения молекулярных механизмов. Флуктуации между открытым и закрытым хроматином могут способствовать разрыву транскрипции или транскрипционному взрыву . Вероятно, задействованы и другие факторы, такие как ассоциация и диссоциация комплексов факторов транскрипции с хроматином. В частности, было показано, что РНК-полимераза и транскрипционные белки собираются в капли посредством разделения фаз, и недавние исследования показали, что хроматин размером 10 нм демонстрирует жидкоподобное поведение, увеличивая нацеливаемость геномной ДНК. [23] Взаимодействия между линкерными гистонами и неупорядоченными хвостовыми областями действуют как электростатический клей, организующий крупномасштабный хроматин в динамический, жидкоподобный домен. Уменьшение уплотнения хроматина сопровождается повышением подвижности хроматина и более легким транскрипционным доступом к ДНК. [2] Это явление, в отличие от простых вероятностных моделей транскрипции, может объяснять высокую изменчивость экспрессии генов, происходящую между клетками в изогенных популяциях. [24]

Альтернативная организация хроматина

Во время спермиогенеза метазойных организмов хроматин сперматид ремоделируется в более пространственно упакованную, расширенную, почти кристаллоподобную структуру. Этот процесс связан с прекращением транскрипции и включает обмен ядерными белками. Гистоны в основном смещаются и заменяются протаминами (небольшими, богатыми аргинином белками). [25] Предполагается, что у дрожжей области, лишенные гистонов, становятся очень хрупкими после транскрипции; HMO1, белок HMG-box , помогает стабилизировать хроматин, свободный от нуклеосом. [26] [27]

Хроматин и репарация ДНК

Различные внутренние и внешние агенты могут вызывать повреждение ДНК в клетках. На выбор пути восстановления влияют многие факторы, включая фазу клеточного цикла и сегмент хроматина, где произошел разрыв. С точки зрения инициирования восстановления 5'-конца ДНК, белок связывания p53 1 ( 53BP1 ) и BRCA1 являются важными белковыми компонентами, которые влияют на выбор пути восстановления двухцепочечных разрывов. Комплекс 53BP1 прикрепляется к хроматину вблизи разрывов ДНК и активирует нижестоящие факторы, такие как фактор взаимодействия Rap1 1 ( RIF1 ) и шилдин, который защищает концы ДНК от нуклеолитического разрушения. Процесс повреждения ДНК происходит в состоянии хроматина, и постоянно меняющаяся среда хроматина оказывает на него большое влияние. [28] Получая доступ к поврежденной клетке ДНК и восстанавливая ее, геном конденсируется в хроматин и восстанавливает его путем модификации остатков гистонов. Изменяя структуру хроматина, остатки гистонов добавляют химические группы, а именно фосфат, ацетил и одну или несколько метильных групп, и они контролируют экспрессию построения генов белками для приобретения ДНК. [29] Более того, ресинтез зоны удовольствия, ДНК будет восстановлена ​​путем обработки и реструктуризации поврежденных оснований. Для поддержания геномной целостности, «гомологичная рекомбинация и классический негомологичный процесс соединения концов» сопровождались восстановлением ДНК. [30]

Упаковка эукариотической ДНК в хроматин представляет собой барьер для всех основанных на ДНК процессов, которые требуют привлечения ферментов к их участкам действия. [31] Чтобы обеспечить критический клеточный процесс восстановления ДНК, хроматин должен быть ремоделирован. У эукариот АТФ-зависимые комплексы ремоделирования хроматина и гистон-модифицирующие ферменты являются двумя преобладающими факторами, используемыми для выполнения этого процесса ремоделирования. [32]

Релаксация хроматина происходит быстро в месте повреждения ДНК. [33] Этот процесс инициируется белком PARP1 , который начинает появляться при повреждении ДНК менее чем через секунду, с накоплением половины максимального количества в течение 1,6 секунды после повреждения. [34] Затем ремоделер хроматина Alc1 быстро присоединяется к продукту PARP1 и завершает прибытие к повреждению ДНК в течение 10 секунд после повреждения. [33] Около половины максимальной релаксации хроматина, предположительно из-за действия Alc1, происходит в течение 10 секунд. [33] Затем это позволяет рекрутировать фермент репарации ДНК MRE11 , чтобы инициировать репарацию ДНК, в течение 13 секунд. [34]

γH2AX, фосфорилированная форма H2AX, также участвует в ранних этапах, ведущих к деконденсации хроматина после возникновения повреждения ДНК. Гистоновый вариант H2AX составляет около 10% гистонов H2A в хроматине человека. [35] γH2AX (H2AX фосфорилированный по серину 139) можно обнаружить уже через 20 секунд после облучения клеток (с образованием двухцепочечного разрыва ДНК), а половина максимального накопления γH2AX происходит через одну минуту. [35] Степень хроматина с фосфорилированным γH2AX составляет около двух миллионов пар оснований в месте двухцепочечного разрыва ДНК. [35] Сам по себе γH2AX не вызывает деконденсации хроматина, но в течение 30 секунд после облучения можно обнаружить белок RNF8 в ассоциации с γH2AX. [36] RNF8 опосредует обширную деконденсацию хроматина посредством его последующего взаимодействия с CHD4 , [37] компонентом комплекса ремоделирования нуклеосом и деацетилазы NuRD .

После релаксации, вызванной повреждением ДНК, и последующей репарации ДНК, хроматин восстанавливается до состояния уплотнения, близкого к уровню до повреждения, примерно через 20 минут. [33]

Методы исследования хроматина

Микроскопия гетерохроматиновых и эухроматиновых ядер (окраска гематоксилином и эозином).
Гранулярный " соль-и-перцовый хроматин ", видимый при окраске H&E, мазке по Папаниколау и сравнении с настоящей солью и перцем. Его обнаружение при микроскопии указывает в основном на медуллярную карциному щитовидной железы , нейроэндокринные опухоли [38] или феохромоцитому . [39]
Схематическая кариограмма человека , показывающая обзор генома человека с использованием G-бэндинга , метода, включающего окрашивание по Гимзе , при котором более светлые окрашенные области, как правило, более эухроматичны ( и более транскрипционно активны), тогда как более темные области, как правило, более гетерохроматичны .
  1. ChIP-seq (секвенирование иммунопреципитации хроматина) признан широко используемым методом идентификации хроматина, который использует антитела, которые активно выбирают, идентифицируют и объединяют с белками, включая «гистоны, реструктуризацию гистонов, факторы транзакций и кофакторы». Это предоставляет данные о состоянии хроматина и транзакции гена путем обрезки «олигонуклеотидов», которые не связаны. [40] Секвенирование иммунопреципитации хроматина, направленное против различных модификаций гистонов , может использоваться для идентификации состояний хроматина по всему геному. Различные модификации связаны с различными состояниями хроматина. [41]
  2. DNase-seq (секвенирование участков с повышенной чувствительностью к ДНКазе I) использует чувствительность доступных участков генома к ферменту ДНКазе I для картирования открытых или доступных участков генома.
  3. FAIRE-seq ( секвенирование с выделением регуляторных элементов с помощью формальдегида ) использует химические свойства связанной с белком ДНК в двухфазном методе разделения для извлечения из генома областей, обедненных нуклеосомами. [42]
  4. ATAC-seq (анализ секвенирования транспозируемого доступного хроматина) использует транспозазу Tn5 для интеграции (синтетических) транспозонов в доступные области генома, последовательно выявляя локализацию нуклеосом и факторов транскрипции по всему геному.
  5. ДНК-отпечатки — это метод, направленный на идентификацию связанной с белками ДНК. Он использует маркировку и фрагментацию в сочетании с гель-электрофорезом для идентификации областей генома, связанных с белками. [43]
  6. MNase-seq (секвенирование микрококковой нуклеазы) использует фермент микрококковой нуклеазы для определения расположения нуклеосом по всему геному. [44] [45]
  7. Захват конформации хромосом определяет пространственную организацию хроматина в ядре, определяя геномные местоположения, которые физически взаимодействуют.
  8. Профилирование MACC (профилирование доступности микрококковой нуклеазы) использует серии титрования хроматиновых гидролизатов с помощью микрококковой нуклеазы для определения доступности хроматина, а также для картирования нуклеосом и негистоновых ДНК-связывающих белков как в открытых, так и в закрытых областях генома. [46]

Хроматин и узлы

Оставалось загадкой, как деконденсированные интерфазные хромосомы остаются по существу незавязанными. Естественно ожидать, что в присутствии топоизомераз типа II ДНК, которые позволяют проходить двухцепочечным участкам ДНК друг через друга, все хромосомы должны достичь состояния топологического равновесия. Топологическое равновесие в сильно переполненных интерфазных хромосомах, образующих хромосомные территории, привело бы к образованию сильно завязанных хроматиновых волокон. Однако методы захвата конформации хромосом (3C) показали, что распад контактов с геномным расстоянием в интерфазных хромосомах практически такой же, как в состоянии смятой глобулы, которое образуется, когда длинные полимеры конденсируются без образования каких-либо узлов. Чтобы удалить узлы из сильно переполненного хроматина, нужен активный процесс, который должен не только обеспечивать энергию для вывода системы из состояния топологического равновесия, но и направлять проходы, опосредованные топоизомеразой, таким образом, чтобы узлы эффективно распутывались, а не делали их еще более сложными. Было показано, что процесс экструзии хроматиновых петель идеально подходит для активного распутывания хроматиновых волокон в интерфазных хромосомах. [47]

Хроматин: альтернативные определения

Термин, введенный Вальтером Флеммингом , имеет несколько значений:

  1. Простое и лаконичное определение: Хроматин — это макромолекулярный комплекс макромолекулы ДНК и макромолекул белка (и РНК). Белки упаковывают и организуют ДНК и контролируют ее функции в ядре клетки.
  2. Оперативное определение биохимиков: хроматин — это комплекс ДНК/белок/РНК, извлеченный из эукариотических лизированных интерфазных ядер. То, какие именно из многочисленных веществ, присутствующих в ядре, будут составлять часть извлеченного материала, отчасти зависит от метода, используемого каждым исследователем. Более того, состав и свойства хроматина различаются от одного типа клеток к другому, в ходе развития определенного типа клеток и на разных стадиях клеточного цикла.
  3. Определение ДНК + гистон = хроматин : Двойная спираль ДНК в ядре клетки упакована специальными белками, называемыми гистонами. Образованный комплекс белок/ДНК называется хроматином. Основной структурной единицей хроматина является нуклеосома.

Первое определение позволяет определить «хроматины» в других областях жизни, таких как бактерии и археи, используя любые связывающие ДНК белки, которые конденсируют молекулу . Эти белки обычно называют нуклеоид-ассоциированными белками (NAP); примеры включают AsnC/LrpC с HU. Кроме того, некоторые археи производят нуклеосомы из белков, гомологичных эукариотическим гистонам. [48]

Ремоделирование хроматина:

Ремоделирование хроматина может быть результатом ковалентной модификации гистонов, которые физически ремоделируют, перемещают или удаляют нуклеосомы. [49] Исследования Саносаки и др. 2022 г. показывают, что ремоделер хроматина CHD7 регулирует экспрессию генов, специфичных для типа клеток, в клетках нервного гребня человека. [50]

Смотрите также

Примечания

  1. ^ Хотя существование 30- нанометрового волокна in vitro было окончательно установлено , оно не было обнаружено в недавних рентгеновских исследованиях митотических хромосом человека. [3]

Ссылки

  1. ↑ Понедельник, Танмой (июль 2010 г.). «Характеристика содержания РНК в хроматине». Genome Res . 20 (7): 899–907. doi :10.1101/gr.103473.109. PMC 2892091.  PMID 20404130  .
  2. ^ abcd Maeshima, K., Ide, S., & Babokhov, M. (2019). Динамическая организация хроматина без 30 нм фибриллы. Текущее мнение в клеточной биологии, 58, 95–104. https://doi.org/10.1016/j.ceb.2019.02.003
  3. ^ Хансен, Джеффри (март 2012 г.). «Структура митотической хромосомы человека: что случилось с 30-нм волокном?». Журнал EMBO . 31 (7): 1621–1623. doi :10.1038/emboj.2012.66. PMC 3321215. PMID  22415369 . 
  4. ^ Dame, RT (май 2005). «Роль белков, ассоциированных с нуклеоидами, в организации и уплотнении бактериального хроматина». Молекулярная микробиология . 56 (4): 858–870. doi :10.1111/j.1365-2958.2005.04598.x. PMID  15853876. S2CID  26965112.
  5. ^ Shogren-Knaak, M., Ishii, H., Sun, JM, Pazin, MJ, Davie, JR, & Peterson, CL (2006). Ацетилирование гистона H4-K16 контролирует структуру хроматина и взаимодействия белков. Science, 311 (5762), 844–847. https://doi.org/10.1126/science.1124000
  6. ^ Бернштейн Б.Е., Миккельсен Т.С., Се X, Камаль М., Хьюберт DJ, Кафф Дж., Фрай Б., Мейснер А., Верниг М., Плат К., Йениш Р., Вагшал А., Фейл Р., Шрайбер С.Л., Ландер Э.С. (апрель 2006 г.). «Двухвалентная структура хроматина отмечает ключевые гены развития в эмбриональных стволовых клетках». Клетка . 125 (2): 315–26. дои : 10.1016/j.cell.2006.02.041 . ISSN  0092-8674. PMID  16630819. S2CID  9993008.
  7. ^ Portoso M, Cavalli G (2008). «Роль РНК-интерференции и некодирующих РНК в опосредованном поликомбом контроле экспрессии генов и геномном программировании». РНК и регуляция экспрессии генов: скрытый уровень сложности . Caister Academic Press. ISBN 978-1-904455-25-7.
  8. ^ Нидл, Стивен (январь 2021 г.). «За пределами двойной спирали: структурное разнообразие ДНК и PDB». Журнал биологической химии . 296 : 100553. doi : 10.1016/j.jbc.2021.100553 . PMC 8063756. PMID  33744292 . 
  9. ^ Минчин, Стив; Лодж, Джулия (2019-10-16). «Понимание биохимии: структура и функция нуклеиновых кислот». Очерки по биохимии . 63 (4): 433–456. doi :10.1042/EBC20180038. ISSN  0071-1365. PMC 6822018. PMID 31652314  . 
  10. ^ Аннунциато, Энтони Т. «Упаковка ДНК: нуклеосомы и хроматин». Scitable . Nature Education . Получено 29.10.2015 .
  11. ^ Robinson DJ; Fairall L; Huynh VA; Rhodes D. (апрель 2006 г.). «Измерения ЭМ определяют размеры «30-нм» хроматинового волокна: доказательства компактной, интердигитальной структуры». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 103 (17): 6506–11. Bibcode : 2006PNAS..103.6506R. doi : 10.1073/pnas.0601212103 . PMC 1436021. PMID  16617109 . 
  12. ^ Wong H, Victor JM, Mozziconacci J (сентябрь 2007 г.). Chen P (ред.). "Полностью атомная модель хроматинового волокна, содержащего линкерные гистоны, раскрывает универсальную структуру, настраиваемую длиной нуклеосомного повтора". PLoS ONE . ​​2 (9): e877. Bibcode :2007PLoSO...2..877W. doi : 10.1371/journal.pone.0000877 . PMC 1963316 . PMID  17849006.  Значок открытого доступа
  13. ^ abc Fudenberg G, Abdennur N, Imakaev M, Goloborodko A, Mirny LA (2017). "Emerging Evidence of Chromosome Folding by Loop Extrusion". Симпозиумы Cold Spring Harbor по количественной биологии . 82 : 45–55. doi :10.1101/sqb.2017.82.034710. PMC 6512960 . PMID  29728444. 
  14. ^ Кадауке С., Блобель ГА (2009). «Петли хроматина в регуляции генов». Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Механизмы регуляции генов . 1789 (1): 17–25. doi :10.1016/j.bbagrm.2008.07.002. PMC 2638769. PMID  18675948 . 
  15. ^ Oh HJ, Aguilar R, Kesner B, Lee HG, Kriz AJ, Chu HP, Lee JT (2021). «Jpx РНК регулирует выбор якорного участка CTCF и формирование хромосомных петель». Cell . 184 (25): 6157–6173. doi :10.1016/j.cell.2021.11.012. ISSN  0092-8674. PMC 8671370 . PMID  34856126. 
  16. ^ Nicodemi M, Pombo A (июнь 2014 г.). "Модели структуры хромосом" (PDF) . Curr. Opin. Cell Biol . 28 : 90–5. doi : 10.1016/j.ceb.2014.04.004. PMID  24804566. Архивировано (PDF) из оригинала 21.09.2017.
  17. ^ Nicodemi M, Panning B, Prisco A (май 2008 г.). «Термодинамический переключатель для колокализации хромосом». Genetics . 179 (1): 717–21. arXiv : 0809.4788 . doi :10.1534/genetics.107.083154. PMC 2390650 . PMID  18493085. 
  18. ^ Bohn M, Heermann DW (2010). «Диффузионно-управляемое образование петель обеспечивает последовательную структуру для организации хроматина». PLOS ONE . ​​5 (8): e12218. Bibcode :2010PLoSO...512218B. doi : 10.1371/journal.pone.0012218 . PMC 2928267 . PMID  20811620. 
  19. ^ Лодиш, Харви Ф. (2016). Молекулярная клеточная биология (8-е изд.). Нью-Йорк: WH Freeman and Company. стр. 339. ISBN 978-1-4641-8339-3.
  20. ^ Poonperm, R; Takata, H; Hamano, T; Matsuda, A; Uchiyama, S; Hiraoka, Y; Fukui, K (1 июля 2015 г.). "Chromosome Scaffold is a Double-Stranded Assembly of Scaffold Proteins". Scientific Reports . 5 : 11916. Bibcode :2015NatSR...511916P. doi :10.1038/srep11916. PMC 4487240 . PMID  26132639. 
  21. ^ Xing H, Vanderford NL, Sarge KD (ноябрь 2008 г.). «Митотический комплекс TBP-PP2A закладывает гены, предотвращая действие конденсина». Nat. Cell Biol . 10 (11): 1318–23. doi :10.1038/ncb1790. PMC 2577711. PMID  18931662 . 
  22. ^ Allfrey VG, Faulkner R, Mirsky AE (май 1964). «Ацетилирование и метилирование гистонов и их возможная роль в регуляции синтеза РНК». Proc. Natl. Acad. Sci. USA . 51 (5): 786–94. Bibcode :1964PNAS...51..786A. doi : 10.1073/pnas.51.5.786 . PMC 300163 . PMID  14172992. 
  23. ^ Maeshima, K., Ide, S., Hibino, K., & Sasai, M. (2016). Жидкоподобное поведение хроматина. Текущее мнение в генетике и развитии, 37, 36–45. https://doi.org/10.1016/j.gde.2015.11.006
  24. ^ Kaochar S, Tu BP (ноябрь 2012 г.). «Привратники хроматина: малые метаболиты вызывают большие изменения в экспрессии генов». Trends Biochem. Sci . 37 (11): 477–83. doi :10.1016/j.tibs.2012.07.008. PMC 3482309. PMID  22944281 . 
  25. ^ De Vries M, Ramos L, Housein Z, De Boer P (май 2012 г.). «Инициация ремоделирования хроматина во время спермиогенеза человека». Biol Open . 1 (5): 446–57. doi :10.1242/bio.2012844. PMC 3507207. PMID 23213436  . 
  26. ^ Murugesapillai D, McCauley MJ, Huo R, Nelson Holte MH, Stepanyants A, Maher LJ, Israeloff NE, Williams MC (август 2014 г.). «Связывание и петлеобразование ДНК с помощью HMO1 обеспечивает механизм стабилизации хроматина, свободного от нуклеосом». Nucleic Acids Research . 42 (14): 8996–9004. doi :10.1093/nar/gku635. PMC 4132745 . PMID  25063301. 
  27. ^ Murugesapillai D, McCauley MJ, Maher LJ, Williams MC (февраль 2017 г.). «Исследования отдельных молекул высокомобильных архитектурных белков изгибания ДНК группы B». Biophysical Reviews . 9 (1): 17–40. doi :10.1007/s12551-016-0236-4. PMC 5331113 . PMID  28303166. 
  28. ^ Александров, Радослав; Христова, Россица; Стойнов, Стойно; Господинов, Анастас (07.08.2020). «Реакция хроматина на двухцепочечные разрывы ДНК и их восстановление». Клетки . 9 (8): 1853. doi : 10.3390/cells9081853 . ISSN  2073-4409. ПМЦ 7464352 . ПМИД  32784607. 
  29. ^ Мине-Хаттаб, Джудит; Чиоло, Ирен (27.08.2020). «Сложные движения хроматина для восстановления ДНК». Frontiers in Genetics . 11 : 800. doi : 10.3389/fgene.2020.00800 . ISSN  1664-8021. PMC 7481375. PMID 33061931  . 
  30. ^ Ламм, Ноа; Роджерс, Сэмюэл; Чезаре, Энтони Дж. (октябрь 2021 г.). «Подвижность и перемещение хроматина при репарации ДНК». Trends in Cell Biology . 31 (10): 843–855. doi : 10.1016/j.tcb.2021.06.002 . ISSN  0962-8924. PMID  34183232. S2CID  235672793.
  31. ^ Троттер, Кевин В.; Арчер, Тревор К. (2012), Морс, Рэндалл Х. (ред.), «Анализ структуры и ремоделирования хроматина по доступности рестрикционных ферментов», Ремоделирование хроматина , Методы в молекулярной биологии, т. 833, Тотова, Нью-Джерси: Humana Press, стр. 89–102, doi : 10.1007/978-1-61779-477-3_6, ISBN 978-1-61779-476-6, PMC  3607496 , PMID  22183589
  32. ^ Лю Б., Ип РК., Чжоу З. (2012). «Ремоделирование хроматина, восстановление повреждений ДНК и старение». Curr. Genomics . 13 (7): 533–47. doi :10.2174/138920212803251373. PMC 3468886. PMID  23633913 . 
  33. ^ abcd Sellou H, Lebeaupin T, Chapuis C, Smith R, Hegele A, Singh HR, Kozlowski M, Bultmann S, Ladurner AG, Timinszky G, Huet S (2016). «Поли(АДФ-рибоза)-зависимый ремодератор хроматина Alc1 вызывает локальную релаксацию хроматина при повреждении ДНК». Мол. Биол. Клетка . 27 (24): 3791–3799. doi :10.1091/mbc.E16-05-0269. ПМК 5170603 . ПМИД  27733626. 
  34. ^ ab Haince JF, McDonald D, Rodrigue A, Déry U, Masson JY, Hendzel MJ, Poirier GG (2008). "PARP1-зависимая кинетика рекрутирования белков MRE11 и NBS1 в множественные сайты повреждения ДНК". J. Biol. Chem . 283 (2): 1197–208. doi : 10.1074/jbc.M706734200 . PMID  18025084.
  35. ^ abc Rogakou EP, Pilch DR, Orr AH, Ivanova VS, Bonner WM (1998). «Двухцепочечные разрывы ДНК вызывают фосфорилирование гистона H2AX по серину 139». J. Biol. Chem . 273 (10): 5858–68. doi : 10.1074/jbc.273.10.5858 . PMID  9488723.
  36. ^ Mailand N, Bekker-Jensen S, Faustrup H, Melander F, Bartek J, Lukas C, Lukas J (2007). "RNF8 убиквитилирует гистоны при двухцепочечных разрывах ДНК и способствует сборке репарационных белков". Cell . 131 (5): 887–900. doi : 10.1016/j.cell.2007.09.040 . PMID  18001824. S2CID  14232192.
  37. ^ Luijsterburg MS, Acs K, Ackermann L, Wiegant WW, Bekker-Jensen S, Larsen DH, Khanna KK, van Attikum H, Mailand N, Dantuma NP (2012). «Новая некаталитическая роль убиквитинлигазы RNF8 в разворачивании структуры хроматина более высокого порядка». EMBO J . 31 (11): 2511–27. doi :10.1038/emboj.2012.104. PMC 3365417 . PMID  22531782. 
  38. ^ Ван Бюрен Г., Рашид А., Янг АД. и др. (август 2007 г.). «Развитие и характеристика линии клеток карциноида средней кишки человека». Clin. Cancer Res . 13 (16): 4704–12. doi : 10.1158/1078-0432.CCR-06-2723 . PMID  17699847.
  39. ^ Shidham VB, Galindo LM (1999). «Феохромоцитома. Цитологические данные интраоперационных соскобов в пяти случаях». Acta Cytol . 43 (2): 207–13. doi :10.1159/000330978. PMID  10097711. S2CID  232277473.
  40. ^ Small, Eliza C.; Maryanski, Danielle N.; Rodriguez, Keli L.; Harvey, Kevin J.; Keogh, Michael-C.; Johnstone, Andrea L. (2021), Posch, Anton (ред.), «Иммунопреципитация хроматина (ChIP) для изучения ДНК-белковых взаимодействий», Proteomic Profiling , Methods in Molecular Biology, т. 2261, New York, NY: Springer US, стр. 323–343, doi : 10.1007/978-1-0716-1186-9_20, ISBN 978-1-0716-1185-2, PMID  33420999, S2CID  231304041 , получено 2022-10-24
  41. ^ Росси, М. Дж.; Кунтала, П. К.; Лай, В. К. М.; и др. (10 марта 2021 г.). «Архитектура белка высокого разрешения генома почкующихся дрожжей». Nature . 592 (7853): 309–314. Bibcode :2021Natur.592..309R. doi :10.1038/s41586-021-03314-8. PMC 8035251 . PMID  33692541. 
  42. ^ Гиреси, Пол Г.; Ким, Джонгхван; Макдэниелл, Райан М.; Айер, Вишванат Р.; Либ, Джейсон Д. (2007-06-01). "FAIRE (Formaldehyde-Assisted Isolation of Regulatory Elements) isolates active Regulatory Elements from human chromatin". Genome Research . 17 (6): 877–885. doi :10.1101/gr.5533506. ISSN  1088-9051. PMC 1891346 . PMID  17179217. 
  43. ^ Галас, DJ; Шмитц, А. (1978-09-01). «ДНКазный футпринтинг: простой метод обнаружения специфичности связывания белка с ДНК». Nucleic Acids Research . 5 (9): 3157–3170. doi :10.1093/nar/5.9.3157. ISSN  0305-1048. PMC 342238. PMID 212715  . 
  44. ^ Cui, Kairong; Zhao, Keji (2012-01-01). "Genome-Wide Approaches to Determining Nucleosome Occupancy in Metazoans Using MNase-Seq". Ремоделирование хроматина . Методы в молекулярной биологии. Т. 833. С. 413–419. doi :10.1007/978-1-61779-477-3_24. ISBN 978-1-61779-476-6. ISSN  1940-6029. PMC  3541821 . PMID  22183607.
  45. ^ Buenrostro, Jason D.; Giresi, Paul G.; Zaba, Lisa C.; Chang, Howard Y.; Greenleaf, William J. (2013-12-01). «Транспозиция нативного хроматина для быстрого и чувствительного эпигеномного профилирования открытого хроматина, ДНК-связывающих белков и положения нуклеосомы». Nature Methods . 10 (12): 1213–1218. doi :10.1038/nmeth.2688. ISSN  1548-7105. PMC 3959825 . PMID  24097267. 
  46. ^ Mieczkowski J, Cook A, Bowman SK, Mueller B, Alver BH, Kundu S, Deaton AM, Urban JA, Larschan E, Park PJ, Kingston RE, Tolstorukov MY (2016-05-06). "Титровка MNase выявляет различия между занятостью нуклеосом и доступностью хроматина". Nature Communications . 7 : 11485. Bibcode :2016NatCo...711485M. doi :10.1038/ncomms11485. PMC 4859066 . PMID  27151365. 
  47. ^ Рако Д., Бенедетти Ф., Гундароулис Д., Стасиак А. (2018). «Экструзия хроматиновой петли и распутывание хроматина». Полимеры . 10 (10): 1126–1137. doi : 10.3390/polym10101126 . PMC 6403842. PMID  30961051 . 
  48. ^ Luijsterburg, Martijn S.; White, Malcolm F.; van Driel, Roel; Dame, Remus Th. (8 января 2009 г.). «Основные архитекторы хроматина: архитектурные белки у бактерий, архей и эукариот». Critical Reviews in Biochemistry and Molecular Biology . 43 (6): 393–418. doi :10.1080/10409230802528488. PMID  19037758. S2CID  85874882.
  49. ^ "Ремоделирование хроматина - Последние исследования и новости | Nature". www.nature.com . Получено 2023-01-07 .
  50. ^ Саносака, Цукаса; Окуно, Хиронобу; Мизота, Норико; Андо-Нода, Томоко; Сато, Мики; Томоока, Ре; Банно, Сатоэ; Кохьяма, Джун; Окано, Хидеюки (31 декабря 2022 г.). «Ремоделер хроматина CHD7 нацелен на активную область энхансера, чтобы регулировать экспрессию генов, специфичных для типа клеток, в клетках нервного гребня человека». Научные отчеты . 12 (1): 22648. Бибкод : 2022NatSR..1222648S. дои : 10.1038/s41598-022-27293-6. ISSN  2045-2322. ПМЦ 9805427 . ПМИД  36587182. 

Дополнительные источники

Внешние ссылки