stringtranslate.com

хроматин

Основные структуры уплотнения ДНК: ДНК , нуклеосома , бусины размером 10 нм на струнном волокне хроматина и метафазная хромосома .

Хроматин представляет собой комплекс ДНК и белка , обнаруженный в эукариотических клетках. [1] Основная функция — упаковывать длинные молекулы ДНК в более компактные и плотные структуры. Это предотвращает запутывание нитей, а также играет важную роль в укреплении ДНК во время деления клеток , предотвращении повреждения ДНК и регулировании экспрессии генов и репликации ДНК . Во время митоза и мейоза хроматин способствует правильному разделению хромосом в анафазе ; характерные формы хромосом, видимые на этой стадии, являются результатом свертывания 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 действует как «якоря», вокруг которых наматываются нити. [2] В целом существует три уровня организации хроматина:

  1. ДНК обволакивает белки-гистоны, образуя нуклеосомы и так называемые бусины на струнной структуре ( эухроматин ).
  2. Множественные гистоны сворачиваются в 30- нанометровое волокно, состоящее из массивов нуклеосом в их наиболее компактной форме ( гетерохроматин ). [а]
  3. Суперспирализация ДНК более высокого уровня волокна длиной 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 простейшие трипаносоматид вообще не конденсируют свой хроматин в видимые хромосомы. Прокариотические клетки имеют совершенно иные структуры организации своей ДНК (эквивалент прокариотической хромосомы называется генофором и локализуется внутри нуклеоидной области).

Общая структура хроматиновой сети в дальнейшем зависит от стадии клеточного цикла . Во время интерфазы хроматин структурно рыхлый, что обеспечивает доступ 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 («выключенные»), как правило, более конденсированы и связаны с Структурные белки гетерохроматина . [4] Эпигенетическая модификация структурных белков хроматина посредством метилирования и ацетилирования также изменяет локальную структуру хроматина и, следовательно, экспрессию генов. Понимание структуры хроматина ограничено, и это активная область исследований в молекулярной биологии .

Динамическая структура и иерархия хроматина

Основные единицы структуры хроматина
строение хроматина внутри хромосомы

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 ядра гистонов лишь частично противодействуют отрицательному заряду фосфатного остова ДНК, что приводит к отрицательному суммарному 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 возникновения этих модификаций электростатическая среда, окружающая хроматин, будет меняться, и уровень уплотнения хроматина изменится. [2] Последствия с точки зрения доступности и уплотнения хроматина зависят как от модифицированной аминокислоты, так и от типа модификации. Например, ацетилирование гистонов приводит к ослаблению и увеличению доступности хроматина для репликации и транскрипции. Триметилирование лизина может привести либо к увеличению транскрипционной активности ( триметилирование гистона H3, лизина 4 ), либо к репрессии транскрипции и уплотнению хроматина ( триметилирование гистона H3, лизина 9 или лизина 27 ). Несколько исследований показали, что разные модификации могут происходить одновременно. Например, было высказано предположение, что двухвалентная структура (с триметилированием лизина 4 и 27 на гистоне H3) участвует в раннем развитии млекопитающих. Другое исследование проверило влияние ацетилирования гистона 4 на лизин 16 на структуру хроматина и обнаружило, что гомогенное ацетилирование ингибирует образование хроматина длиной 30 нм и блокирует ремоделирование аденозинтрифосфата . Эта необычная модификация изменила динамику хроматина, что показывает, что ацетилирование H4 по K16 жизненно важно для правильной внутри- и интерфункциональности структуры хроматина. [5] [6]

Белки группы Polycomb 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 за счет структуры хроматина .

Структура ДНК

Структуры А-, В- и Z-ДНК.

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

На стыке B- и Z-ДНК одна пара оснований вырвана из нормального соединения. Они играют двойную роль: места узнавания многими белками и приемника торсионного стресса от РНК-полимеразы или связывания нуклеосом. Основания ДНК хранятся в виде кодовой структуры с четырьмя химическими основаниями, такими как «Аденин (А), Гуанин (G). ), Цитозин (С) и Тимин (Т)» . Порядок и последовательность этих химических структур ДНК отражаются в виде информации, доступной для создания человеческих организмов и управления ими. «А с Т и С с G» объединяются в пары, образуя пару оснований ДНК. Молекулы сахара и фосфата также соединяются в пары с этими основаниями, заставляя нуклеотиды ДНК образовывать две длинные спиральные цепи, называемые «двойной спиралью» . [8] У эукариот ДНК состоит из клеточного ядра, и ДНК обеспечивает силу и направление механизма наследственности. При этом между азотистыми связями 2 ДНК образуются гомогенные связи.

[9]

Нуклеосомы и бусинки на нитке

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

Основным повторяющимся элементом хроматина является нуклеосома, соединенная между собой участками линкерной ДНК , гораздо более короткой структуры, чем чистая ДНК в растворе.

Помимо коровых гистонов, существует линкерный гистон H1 , который контактирует с выходом/входом цепи ДНК на нуклеосоме. Частица ядра нуклеосомы вместе с гистоном H1 известна как хроматосома . Нуклеосомы, содержащие от 20 до 60 пар оснований линкерной ДНК, могут в нефизиологических условиях образовывать шарики размером примерно 10 нм на нитчатом волокне.

Нуклеосомы связывают ДНК неспецифически, как того требует их функция в общей упаковке ДНК. Однако существуют большие предпочтения последовательностей ДНК, которые управляют расположением нуклеосом. Это связано, прежде всего, с разными физическими свойствами разных последовательностей ДНК: например, аденин (А) и тимин (Т) более благоприятно сжимаются во внутренних малых бороздках. Это означает, что нуклеосомы могут связываться преимущественно в одном положении примерно через каждые 10 пар оснований (спиральный повтор ДНК), где ДНК поворачивается, чтобы максимизировать количество оснований А и Т, которые будут лежать во внутренней малой бороздке. (См. структуру нуклеиновой кислоты .)

Хроматиновое волокно длиной 30 нм в митозе

Две предложенные структуры хроматиновой нити диаметром 30 нм.
Слева: 1-начальная спиральная «соленоидная» структура.
Справа: 2 начала рыхлой спиральной структуры.
Примечание: на этой схеме гистоны не показаны — показана только ДНК.

При добавлении H1 во время митоза структура « бусинки на нити» может сворачиваться в спиральную структуру диаметром 30 нм, известную как волокно или нить диаметром 30 нм. Точная структура хроматинового волокна в клетке подробно не известна. [10]

Считается, что этот уровень структуры хроматина представляет собой форму гетерохроматина , который содержит в основном транскрипционно молчащие гены. Исследования с помощью электронной микроскопии показали, что волокно длиной 30 нм очень динамично, так что оно разворачивается в структуру «бусинки на нити» диаметром 10 нм при прохождении через него РНК-полимеразы, участвующей в транскрипции.

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

Существующие модели обычно признают, что нуклеосомы расположены перпендикулярно оси волокна, а линкерные гистоны расположены внутри. Стабильное волокно длиной 30 нм основано на регулярном расположении 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 на длину, которая позволяла бы вращение и сворачивание в требуемой ориентации без чрезмерного стресса для ДНК. С этой точки зрения, разная длина линкерной ДНК должна создавать разную топологию сворачивания хроматинового волокна. Недавняя теоретическая работа, основанная на электронно-микроскопических изображениях [11] восстановленных волокон, подтверждает эту точку зрения. [12]

петли ДНК

Анимированное изображение динамического формирования петель хроматина посредством CTCF (красный) и конденсиновых колец (желтый) [13]

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

Здесь задействовано много других элементов. Например, Jpx регулирует сайты связывания молекул CTCF вдоль волокна ДНК. [15]

Пространственная организация хроматина в ядре клетки

Пространственное расположение хроматина внутри ядра не случайно — на определенных территориях можно обнаружить определенные участки хроматина. Территориями являются, например, домены, ассоциированные с пластинками (LAD), и топологически ассоциированные домены (TAD), которые связаны между собой 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 вне геномной регуляции. [2]

Структурная организация, зависящая от клеточного цикла

Кариограмма мужчины-человека с использованием окраски по Гимзе , демонстрирующая классическую структуру метафазного хроматина.
Конденсация и разрешение сестринских хроматид человека в раннем митозе
  1. Интерфаза : Структура хроматина во время интерфазы митоза оптимизирована , чтобы обеспечить простой доступ транскрипции и факторов репарации ДНК к ДНК при уплотнении ДНК в ядро . Структура варьируется в зависимости от доступа, необходимого к ДНК. Гены , к которым необходим регулярный доступ РНК-полимеразы, требуют более рыхлой структуры, обеспечиваемой эухроматином.
  2. Метафаза : Метафазная структура хроматина сильно отличается от интерфазной . Он оптимизирован по физической силе и управляемости , образуя классическую структуру хромосом , наблюдаемую в кариотипах . Считается, что структура конденсированного хроматина представляет собой петли волокон диаметром 30 нм, соединяющиеся с центральным каркасом белков. Однако она недостаточно хорошо охарактеризована. Хромосомные каркасы играют важную роль в удержании хроматина в компактных хромосомах. Петли структуры размером 30 нм далее конденсируются с каркасом в структуры более высокого порядка. [19] Хромосомные каркасы состоят из белков, включая конденсин , топоизомеразу типа IIA и члена семейства кинезинов 4 (KIF4). [20] Физическая прочность хроматина жизненно важна на этой стадии деления, чтобы предотвратить повреждение ДНК при разделении дочерних хромосом. Чтобы максимизировать силу, состав хроматина меняется по мере приближения к центромере, в первую очередь за счет альтернативных аналогов гистона H1. Во время митоза, хотя большая часть хроматина плотно уплотнена, существуют небольшие участки, которые уплотнены не так плотно. Эти области часто соответствуют промоторным областям генов, которые были активны в этом типе клеток до образования хроматина. Отсутствие уплотнения этих областей называется закладкой и представляет собой эпигенетический механизм , который, как полагают, важен для передачи дочерним клеткам «памяти» о том, какие гены были активны до вступления в митоз. [21] Этот механизм закладок 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 важен и является важным фактором экспрессии генов. Винсент Дж. Олфри, профессор Университета Рокфеллера, заявил, что синтез РНК связан с ацетилированием гистонов. [22] Аминокислота лизин, присоединенная к концу гистонов, заряжена положительно. Ацетилирование этих хвостов сделает концы хроматина нейтральными, открывая доступ к ДНК.

Когда хроматин деконденсируется, ДНК открыта для проникновения молекулярных механизмов. Колебания между открытым и закрытым хроматином могут способствовать прерыванию транскрипции или взрыву транскрипции . Вероятно, задействованы и другие факторы, такие как ассоциация и диссоциация комплексов транскрипционных факторов с хроматином. В частности, было показано, что РНК-полимераза и транскрипционные белки собираются в капли посредством разделения фаз, а недавние исследования показали, что хроматин размером 10 нм демонстрирует жидкостное поведение, увеличивая нацеливаемость геномной ДНК. [23] Взаимодействия между линкерными гистонами и неупорядоченными хвостовыми областями действуют как электростатический клей, организующий крупномасштабный хроматин в динамический, подобный жидкости домен. Уменьшение уплотнения хроматина сопровождается увеличением подвижности хроматина и облегчением транскрипционного доступа к ДНК. [2] Это явление, в отличие от простых вероятностных моделей транскрипции, может объяснить высокую вариабельность экспрессии генов, происходящую между клетками в изогенных популяциях. [24]

Альтернативные организации хроматина

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

Хроматин и восстановление ДНК

Различные внутренние и внешние агенты могут вызвать повреждение ДНК в клетках. На выбор пути восстановления влияют многие факторы, включая фазу клеточного цикла и сегмент хроматина, где произошел разрыв. С точки зрения инициации репарации 5'-конца ДНК р53-связывающий белок 1 ( 53BP1 ) и BRCA1 являются важными белковыми компонентами, которые влияют на выбор пути восстановления двухцепочечного разрыва. Комплекс 53BP1 прикрепляется к хроматину вблизи разрывов ДНК и активирует следующие факторы, такие как Rap1-Interacting Factor 1 ( RIF1 ) и щитин, который защищает концы ДНК от нуклеолитического разрушения. Процесс повреждения ДНК происходит в состоянии хроматина, причем большое влияние на него оказывает постоянно меняющаяся среда хроматина. [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, при повторном синтезе зоны восторга ДНК будет восстанавливаться путем обработки и реструктуризации поврежденных оснований. Чтобы сохранить целостность генома, «гомологичная рекомбинация и классический процесс негомологичного соединения концов» сопровождались восстановлением ДНК. [30]

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

Релаксация хроматина быстро происходит в месте повреждения ДНК. [33] Этот процесс инициируется белком PARP1 , который начинает появляться при повреждении ДНК менее чем за секунду, с полумаксимальным накоплением в течение 1,6 секунды после возникновения повреждения. [34] Затем ремодератор хроматина Alc1 быстро прикрепляется к продукту PARP1 и завершает прибытие к повреждению ДНК в течение 10 секунд после повреждения. [33] Около половины максимального расслабления хроматина, предположительно за счет действия Alc1, происходит к 10 секундам. [33] Это позволяет задействовать фермент репарации ДНК MRE11 , чтобы инициировать репарацию ДНК в течение 13 секунд. [34]

γH2AX, фосфорилированная форма H2AX , также участвует на ранних стадиях, приводящих к деконденсации хроматина после возникновения повреждения ДНК. Вариант гистонов 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 накопление γH2AX на половину максимального уровня происходит за одну минуту. [35] Размер хроматина с фосфорилированным γH2AX составляет около двух миллионов пар оснований в месте двухцепочечного разрыва ДНК. [35] γH2AX сам по себе 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 ремоделирования нуклеосом и деацетилазного комплекса NuRD .

После релаксации после повреждения ДНК с последующей репарацией ДНК хроматин восстанавливается до состояния уплотнения, близкого к уровню до повреждения, примерно через 20 мин. [33]

Методы исследования хроматина

Микроскопия гетерохроматических и эухроматических ядер (окраска H&E).
Гранулярный « хроматин соли и перца », видимый на H&E, окраске по Папаниколау и сравнении с настоящей солью и перцем. Его обнаружение при микроскопии указывает преимущественно на медуллярный рак щитовидной железы , нейроэндокринные опухоли [38] или феохромоцитому . [39]
Схематическая кариограмма человека , показывающая обзор генома человека с использованием G-диапазона , который представляет собой метод, включающий окрашивание по Гимзе , при котором более светлые области окрашивания обычно более эухроматические (и более транскрипционно активные), тогда как более темные области обычно являются более гетерохроматическими .
  1. ChIP-seq (иммунопреципитационное секвенирование хроматина) признан широко используемым методом идентификации хроматина, который использует антитела, которые активно отбирают, идентифицируют и комбинируют с белками, включая «гистоны, реструктуризацию гистонов, факторы транзакций и кофакторы». Это позволило получить данные о состоянии хроматина и транзакции гена путем обрезки несвязанных «олигонуклеотидов». [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 гиперчувствительных участков ДНКазы I) использует чувствительность доступных областей генома к ферменту ДНКазы I для картирования открытых или доступных областей генома.
  3. FAIRE-seq (секвенирование регуляторных элементов с помощью формальдегида) использует химические свойства связанной с белком ДНК в методе двухфазного 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, что последовательно подчеркивает локализацию нуклеосом и факторов транскрипции по всему геному.
  5. ДНК-следы — это метод, направленный на идентификацию ДНК, связанной с белками. Он использует маркировку и фрагментацию в сочетании с гель-электрофорезом для идентификации областей генома, связанных белками. [43]
  6. MNase-seq (секвенирование микрококковой нуклеазы) использует фермент микрококковой нуклеазы для определения положения нуклеосом по всему геному. [44] [45]
  7. Захват конформации хромосомы определяет пространственную организацию хроматина в ядре, определяя места генома, которые физически взаимодействуют.
  8. Профилирование MACC (профилирование ACCessibility микрококковой нуклеазы) использует серию титрования гидролизатов хроматина микрококковой нуклеазой 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

Остается загадкой, как деконденсированные интерфазные хромосомы остаются практически не завязанными. Естественно ожидать, что в присутствии ДНК-топоизомераз типа II, которые обеспечивают прохождение двухцепочечных участков ДНК друг через друга, все хромосомы должны достичь состояния топологического равновесия. Топологическое равновесие в очень густонаселенных интерфазных хромосомах, образующих хромосомные территории, приведет к образованию сильно завязанных волокон хроматина. Однако методы захвата конформации хромосом (3C) показали, что распад контактов с геномным расстоянием в межфазных хромосомах практически такой же, как и в состоянии смятой глобулы, которое образуется при конденсации длинных полимеров без образования каких-либо узлов. Чтобы удалить узлы из густонаселенного хроматина, необходим активный процесс, который должен не только обеспечивать энергию для вывода системы из состояния топологического равновесия, но и направлять опосредованные топоизомеразой пассажи таким образом, чтобы узлы эффективно развязывались, а не развязывались. делая узлы еще более сложными. Было показано, что процесс экструзии хроматиновой петли идеально подходит для активного развязывания хроматиновых волокон в интерфазных хромосомах. [47]

Хроматин: альтернативные определения

Термин, введенный Вальтером Флеммингом , имеет несколько значений:

  1. Простое и краткое определение: хроматин представляет собой макромолекулярный комплекс, состоящий из макромолекулы ДНК и макромолекул белка (и РНК). Белки упаковывают и упорядочивают ДНК и контролируют ее функции в ядре клетки.
  2. Рабочее определение биохимиков: Хроматин — это комплекс ДНК/белок/РНК, экстрагированный из интерфазных ядер, лизированных эукариотами. Какое из многочисленных веществ, присутствующих в ядре, войдет в состав извлеченного материала, отчасти зависит от техники, которую использует каждый исследователь. Более того, состав и свойства хроматина варьируются от одного типа клеток к другому, во время развития определенного типа клеток и на разных стадиях клеточного цикла.
  3. ДНК + гистон = хроматин. Определение: двойная спираль ДНК в ядре клетки упакована специальными белками, называемыми гистонами. Образовавшийся комплекс белок/ДНК называется хроматином. Основной структурной единицей хроматина является нуклеосома.

Первое определение позволяет определять «хроматины» в других сферах жизни, таких как бактерии и археи, используя любые ДНК-связывающие белки, которые конденсируют молекулу . Эти белки обычно относят к нуклеоид-ассоциированным белкам (NAP); примеры включают AsnC/LrpC с HU. Кроме того, некоторые археи производят нуклеосомы из белков, гомологичных гистонам эукариот. [48]

Ремоделирование хроматина:

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

Нобелевские премии

Следующие ученые были удостоены Нобелевской премии за вклад в исследование хроматина :

Смотрите также

Примечания

  1. ^ Хотя было окончательно установлено, что оно существует in vitro , 30- нанометровое волокно не было обнаружено в недавних рентгеновских исследованиях митотических хромосом человека. [3]

Рекомендации

  1. ^ Понедельник, Танмой (июль 2010 г.). «Характеристика содержания РНК хроматина». Геном Рез . 20 (7): 899–907. дои : 10.1101/гр.103473.109. ПМК  2892091 . ПМИД  20404130.
  2. ^ abcd Маэсима К., Иде С. и Бабохов М. (2019). Динамическая организация хроматина без волокна диаметром 30 нм. Современное мнение по 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 волокном длиной 30 нм?». Журнал ЭМБО . 31 (7): 1621–1623. дои : 10.1038/emboj.2012.66. ПМК 3321215 . ПМИД  22415369. 
  4. ^ Дама, RT (май 2005 г.). «Роль нуклеоид-ассоциированных белков в организации и уплотнении бактериального хроматина». Молекулярная микробиология . 56 (4): 858–870. дои : 10.1111/j.1365-2958.2005.04598.x. PMID  15853876. S2CID  26965112.
  5. ^ Шогрен-Кнаак, М., Исии, Х., Сан, Дж. М., Пазин, М. Дж., Дэви, младший, и Петерсон, CL (2006). Ацетилирование гистона H4-K16 контролирует структуру хроматина и взаимодействия белков. Наука, 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. ^ Портозо М, Кавалли Дж (2008). «Роль РНКи и некодирующих РНК в опосредованном Polycomb контроле экспрессии генов и геномном программировании». РНК и регуляция экспрессии генов: скрытый уровень сложности . Кайстер Академик Пресс. 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 . ПМК 8063756 . ПМИД  33744292. 
  9. ^ Минчин, Стив; Лодж, Джулия (16 октября 2019 г.). «Понимание биохимии: структура и функции нуклеиновых кислот». Очерки по биохимии . 63 (4): 433–456. дои : 10.1042/EBC20180038. ISSN  0071-1365. ПМК 6822018 . ПМИД  31652314. 
  10. ^ Аннунциато, Энтони Т. «Упаковка ДНК: нуклеосомы и хроматин». Возбудимый . Природное образование . Проверено 29 октября 2015 г.
  11. ^ Робинсон DJ; Фэралл Л; Хюнь В.А.; Роудс Д. (апрель 2006 г.). «ЭМ-измерения определяют размеры хроматинового волокна «30 нм»: свидетельства компактной встречно-пальцевой структуры». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 103 (17): 6506–11. Бибкод : 2006PNAS..103.6506R. дои : 10.1073/pnas.0601212103 . ПМЦ 1436021 . ПМИД  16617109. 
  12. ^ Вонг Х, Виктор Дж. М., Моцциконаччи Дж. (сентябрь 2007 г.). Чен П (ред.). «Полноатомная модель хроматинового волокна, содержащего линкерные гистоны, демонстрирует универсальную структуру, настраиваемую в зависимости от длины нуклеосомного повтора». ПЛОС ОДИН . 2 (9): е877. Бибкод : 2007PLoSO...2..877W. дои : 10.1371/journal.pone.0000877 . ЧВК 1963316 . ПМИД  17849006.  Значок открытого доступа
  13. ^ abc Фуденберг Г., Абденнур Н., Имакаев М., Голобородько А., Мирный Л.А. (2017). «Появляющиеся доказательства сворачивания хромосом путем экструзии петель». Симпозиумы Колд-Спринг-Харбор по количественной биологии . 82 : 45–55. дои : 10.1101/sqb.2017.82.034710. ПМК 6512960 . ПМИД  29728444. 
  14. ^ Кадауке С., Блобель Г.А. (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. ПМЦ 2638769 . ПМИД  18675948. 
  15. ^ О Х.Дж., Агилар Р., Кеснер Б., Ли Х.Г., Криз А.Дж., Чу Х.П., Ли Дж.Т. (2021). «РНК Jpx регулирует выбор якорного сайта CTCF и образование хромосомных петель». Клетка . 184 (25): 6157–6173. дои : 10.1016/j.cell.2021.11.012. ISSN  0092-8674. ПМЦ 8671370 . ПМИД  34856126. 
  16. ^ Никодеми М, Помбо А (июнь 2014 г.). «Модели строения хромосом» (PDF) . Курс. Мнение. Клеточная Биол . 28 : 90–5. дои : 10.1016/j.ceb.2014.04.004. PMID  24804566. Архивировано (PDF) из оригинала 21 сентября 2017 г.
  17. ^ Никодеми М., Паннинг Б., Приско А. (май 2008 г.). «Термодинамический переключатель для колокализации хромосом». Генетика . 179 (1): 717–21. arXiv : 0809.4788 . doi :10.1534/genetics.107.083154. ПМК 2390650 . ПМИД  18493085. 
  18. ^ Бон М., Херманн Д.В. (2010). «Петли, управляемые диффузией, обеспечивают последовательную основу для организации хроматина». ПЛОС ОДИН . 5 (8): е12218. Бибкод : 2010PLoSO...512218B. дои : 10.1371/journal.pone.0012218 . ПМЦ 2928267 . ПМИД  20811620. 
  19. ^ Лодиш, Харви Ф. (2016). Молекулярно-клеточная биология (8-е изд.). Нью-Йорк: WH Freeman and Company. п. 339. ИСБН 978-1-4641-8339-3.
  20. ^ Пунперм, Р; Таката, Х; Хамано, Т; Мацуда, А; Утияма, С; Хираока, Ю; Фукуи, К. (1 июля 2015 г.). «Хромосомный каркас представляет собой двухцепочечную сборку каркасных белков». Научные отчеты . 5 : 11916. Бибкод : 2015NatSR...511916P. дои : 10.1038/srep11916. ПМЦ 4487240 . ПМИД  26132639. 
  21. ^ Син Х, Вандерфорд Н.Л., Сардж К.Д. (ноябрь 2008 г.). «Митотический комплекс TBP-PP2A фиксирует гены, предотвращая действие конденсина». Нат. Клеточная Биол . 10 (11): 1318–23. дои : 10.1038/ncb1790. ПМЦ 2577711 . ПМИД  18931662. 
  22. ^ Олфри В.Г., Фолкнер Р., Мирский А.Е. (май 1964 г.). «Ацетилирование и метилирование гистонов и их возможная роль в регуляции синтеза РНК». Учеб. Натл. акад. наук. США . 51 (5): 786–94. Бибкод : 1964PNAS...51..786A. дои : 10.1073/pnas.51.5.786 . ПМК 300163 . ПМИД  14172992. 
  23. ^ Маэсима К., Иде С., Хибино К. и Сасаи М. (2016). Жидкостное поведение хроматина. Современное мнение в области генетики и развития, 37, 36–45. https://doi.org/10.1016/j.gde.2015.11.006
  24. ^ Каочар С., Ту Б.П. (ноябрь 2012 г.). «Привратники хроматина: небольшие метаболиты вызывают большие изменения в экспрессии генов». Тенденции биохимии. Наука . 37 (11): 477–83. doi :10.1016/j.tibs.2012.07.008. ПМЦ 3482309 . ПМИД  22944281. 
  25. ^ Де Врис М., Рамос Л., Хаусэн З., Де Бур П. (май 2012 г.). «Инициация ремоделирования хроматина во время спермиогенеза человека». Биол Открытый . 1 (5): 446–57. дои : 10.1242/bio.2012844. ПМК 3507207 . ПМИД  23213436. 
  26. ^ Муругесапиллай Д., Макколи М.Дж., Хо Р., Нельсон Холте М.Х., Степаньянц А., Махер Л.Дж., Исраэльофф Н.Е., Уильямс MC (август 2014 г.). «Соединение ДНК и образование петель с помощью HMO1 обеспечивает механизм стабилизации безнуклеосомного хроматина». Исследования нуклеиновых кислот . 42 (14): 8996–9004. дои : 10.1093/nar/gku635. ПМЦ 4132745 . ПМИД  25063301. 
  27. ^ Муругесапиллай Д., Макколи MJ, Махер LJ, Уильямс MC (февраль 2017 г.). «Одномолекулярные исследования высокомобильных белков, изгибающих архитектурную ДНК группы B». Биофизические обзоры . 9 (1): 17–40. дои : 10.1007/s12551-016-0236-4. ПМЦ 5331113 . ПМИД  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 августа 2020 г.). «Сложные движения хроматина для восстановления ДНК». Границы генетики . 11 : 800. дои : 10.3389/fgene.2020.00800 . ISSN  1664-8021. ПМЦ 7481375 . ПМИД  33061931. 
  30. ^ Ламм, Ноа; Роджерс, Сэмюэл; Чезаре, Энтони Дж. (октябрь 2021 г.). «Подвижность и перемещение хроматина при репарации ДНК». Тенденции в клеточной биологии . 31 (10): 843–855. дои : 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. (редактор), «Анализ структуры и ремоделирования хроматина путем доступности рестрикционных ферментов», Ремоделирование хроматина , методы молекулярной биологии, Тотова, Нью-Джерси: Humana Press, vol. 833, стр. 89–102, номер документа : 10.1007/978-1-61779-477-3_6, ISBN. 978-1-61779-476-6, ПМК  3607496 , ПМИД  22183589
  32. ^ Лю Б, Ип РК, Чжоу З (2012). «Ремоделирование хроматина, восстановление повреждений ДНК и старение». Курс. Геномика . 13 (7): 533–47. дои : 10.2174/138920212803251373. ПМЦ 3468886 . ПМИД  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 привлечения белков MRE11 и NBS1 к множественным сайтам повреждения ДНК». Ж. Биол. Хим . 283 (2): 1197–208. дои : 10.1074/jbc.M706734200 . ПМИД  18025084.
  35. ^ abc Рогаков Е.П., Пилч Д.Р., Орр А.Х., Иванова В.С., Боннер В.М. (1998). «Двухцепочечные разрывы ДНК индуцируют фосфорилирование гистона H2AX по серину 139». Ж. Биол. Хим . 273 (10): 5858–68. дои : 10.1074/jbc.273.10.5858 . ПМИД  9488723.
  36. ^ Майланд Н., Беккер-Йенсен С., Фауструп Х., Меландер Ф., Бартек Дж., Лукас С., Лукас Дж. (2007). «RNF8 убиквитилирует гистоны в местах двухцепочечных разрывов ДНК и способствует сборке репарационных белков». Клетка . 131 (5): 887–900. дои : 10.1016/j.cell.2007.09.040 . PMID  18001824. S2CID  14232192.
  37. ^ Луистербург М.С., Акс К., Акерманн Л., Вигант В.В., Беккер-Йенсен С., Ларсен Д.Х., Ханна К.К., ван Аттикум Х., Майланд Н., Дантума Н.П. (2012). «Новая некаталитическая роль убиквитинлигазы RNF8 в развертывании структуры хроматина высшего порядка». ЭМБО Дж . 31 (11): 2511–27. дои : 10.1038/emboj.2012.104. ПМЦ 3365417 . ПМИД  22531782. 
  38. ^ Ван Бюрен Г., Рашид А., Ян А.Д. и др. (август 2007 г.). «Развитие и характеристика линии карциноидных клеток средней кишки человека». Клин. Рак Рез . 13 (16): 4704–12. дои : 10.1158/1078-0432.CCR-06-2723 . ПМИД  17699847.
  39. ^ Шидхам В.Б., Галиндо Л.М. (1999). «Феохромоцитома. Цитологические данные интраоперационных мазков соскобов в пяти случаях». Акта Цитол . 43 (2): 207–13. дои : 10.1159/000330978. PMID  10097711. S2CID  232277473.
  40. ^ Смолл, Элиза К.; Марьянски, Даниэль Н.; Родригес, Кели Л.; Харви, Кевин Дж.; Кио, Майкл-К.; Джонстон, Андреа Л. (2021), Пош, Антон (редактор), «Иммунопреципитация хроматина (ChIP) для изучения взаимодействий ДНК и белков», Протеомное профилирование , Методы молекулярной биологии, Нью-Йорк, Нью-Йорк: Springer US, vol. 2261, стр. 323–343, номер документа : 10.1007/978-1-0716-1186-9_20, ISBN. 978-1-0716-1185-2, PMID  33420999, S2CID  231304041 , получено 24 октября 2022 г.
  41. ^ Росси, MJ; Кунтала, ПК; Лай, WKM; и другие. (10 марта 2021 г.). «Белковая архитектура генома почкующихся дрожжей с высоким разрешением». Природа . 592 (7853): 309–314. Бибкод : 2021Natur.592..309R. дои : 10.1038/s41586-021-03314-8. ПМК 8035251 . ПМИД  33692541. 
  42. ^ Гирези, Пол Г.; Ким, Джонхван; МакДэниел, Райан М.; Айер, Вишванат Р.; Либ, Джейсон Д. (1 июня 2007 г.). «FAIRE (выделение регуляторных элементов с помощью формальдегида) изолирует активные регуляторные элементы из хроматина человека». Геномные исследования . 17 (6): 877–885. дои : 10.1101/гр.5533506. ISSN  1088-9051. ЧВК 1891346 . ПМИД  17179217. 
  43. ^ Галас, диджей; Шмитц, А. (1 сентября 1978 г.). «Отпечаток ДНКазы: простой метод определения специфичности связывания белок-ДНК». Исследования нуклеиновых кислот . 5 (9): 3157–3170. дои : 10.1093/нар/5.9.3157. ISSN  0305-1048. ПМЦ 342238 . ПМИД  212715. 
  44. ^ Цуй, Кайронг; Чжао, Кеджи (01 января 2012 г.). «Общегеномные подходы к определению занятости нуклеосом у многоклеточных животных с использованием MNase-Seq». Ремоделирование хроматина . Методы молекулярной биологии. Том. 833. стр. 413–419. дои : 10.1007/978-1-61779-477-3_24. ISBN 978-1-61779-476-6. ISSN  1940-6029. ПМК  3541821 . ПМИД  22183607.
  45. ^ Буэнростро, Джейсон Д.; Гирези, Пол Г.; Заба, Лиза С.; Чанг, Ховард Ю.; Гринлиф, Уильям Дж. (1 декабря 2013 г.). «Транспозиция нативного хроматина для быстрого и чувствительного эпигеномного профилирования открытого хроматина, ДНК-связывающих белков и положения нуклеосом». Природные методы . 10 (12): 1213–1218. дои : 10.1038/nmeth.2688. ISSN  1548-7105. ПМЦ 3959825 . ПМИД  24097267. 
  46. ^ Мечковски Дж., Кук А., Боуман С.К., Мюллер Б., Алвер Б.Х., Кунду С., Дитон А.М., Урбан Дж.А., Ларшан Э., Парк П.Дж., Кингстон Р.Э., Толсторуков М.Ю. (06 мая 2016 г.). «Титрование MNase выявляет различия между заполненностью нуклеосом и доступностью хроматина». Природные коммуникации . 7 : 11485. Бибкод : 2016NatCo...711485M. doi : 10.1038/ncomms11485. ПМЦ 4859066 . ПМИД  27151365. 
  47. ^ Рако Д., Бенедетти Ф., Гундарулис Д., Стасиак А. (2018). «Экструзия хроматиновой петли и развязывание хроматина». Полимеры . 10 (10): 1126–1137. дои : 10.3390/polym10101126 . ПМК 6403842 . ПМИД  30961051. 
  48. ^ Луистербург, Мартейн С.; Уайт, Малкольм Ф.; ван Дрил, Рул; Дама, Ремус Т. (8 января 2009 г.). «Основные архитекторы хроматина: архитектурные белки у бактерий, архей и эукариот». Критические обзоры по биохимии и молекулярной биологии . 43 (6): 393–418. дои : 10.1080/10409230802528488. PMID  19037758. S2CID  85874882.
  49. ^ «Ремоделирование хроматина - Последние исследования и новости | Природа» . www.nature.com . Проверено 7 января 2023 г.
  50. ^ Саносака, Цукаса; Окуно, Хиронобу; Мизота, Норико; Андох-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. 
  51. ^ «Томас Хант Морган и его наследие». Нобелевская премия.org. 7 сентября 2012 г.

Дополнительные источники

Внешние ссылки