Каким может быть эпигенетическое состояние хроматина?
По последним доступным сведениям, хроматин может находиться в различных эпигенетических состояниях, которые можно разделить на две группы. Первая зависит от положения нуклеосом на последовательности ДНК. Поэтому согласно локализации нуклеосом некоторые последовательности становятся доступными или недоступными для транскрипционных факторов. Эти позиции наследуются, и их движение на протяжении последовательности подчиняется деятельности комплексов ремоделирования хроматина.
Вторая группа — состояние модификации гистонов, так как эти специализированные белки имеют собственный язык.
Стоит отметить, что в последнее время изучение гистонов стало модным среди молекулярных биологов (да, мы уже об этом говорили, так что не удивляйтесь: ученые обычно довольно странный народ). А чему обязан такой внезапный интерес к этим белкам, которые всего несколько лет назад считались однообразными и скучными? Как вообще получилось, что они наделали столько шума в мире регуляции экспрессии генов?
Этот новый интерес уходит корнями именно в то, что раньше их делало такими скучными, — природа
сделала гистоны до чрезвычайности повторяющимися белками.
Объясним. Чтобы наглядно продемонстрировать консервативность гистонов, нужно всего лишь сравнить последовательность их аминокислот у таких эволюционно далеких друг от друга видов, как горох и человек. В результате мы не без удивления обнаруживаем, что различий между этими двумя последовательностями почти нет. Эта однородность гистонов позволяет ДНК упаковываться в блоки и превращаться в чрезвычайно компактную структуру, и именно этот феномен пробудил интерес ученых всего мира.
Глоссарий
Аллели — два варианта, в которых представлен ген диплоидного организма. Человек имеет два аллеля на каждый ген, которые могут быть одинаковыми или различными.
Аминокислота — основной компонент белка. Каждая аминокислота кодируется комбинацией из трех азотистых оснований.
Белок — молекула, сформированная цепочкой аминокислот. Белки выполняют множество функций (способствуют структурированию, передают сигнал, катализируют химические реакции и т. д.).
Белок МеСР2 — составляет вместе с белками MBD1, MBD2, MBD3 и MBD4 семейство со связью с метилированной ДНК. Эти белки присоединяются только к участкам ДНК, которые были до этого метилированы.
Бета-амилоиды — пептиды, или маленькие белки, чрезмерное скопление которых в мозге приводит к различным заболеваниям, среди которых болезнь Альцгеймера.
Ген — единица генетической информации. Участок ДНК, который содержит необходимую информацию для формирования белка или функциональной РНК. Определение гена также может включать в себя ДНК, которая не кодирует, а участвует в регуляции экспрессии генов.
Генетическая дактилоскопия — генетический метод идентификации образцов ДНК, принадлежащих разным особям. Мы, люди, обладаем практически идентичными ДНК, но существуют участки с некоторыми различиями, анализ которых помогает найти «отпечаток», или паттерн, уникальный для каждого человека.
Генетический код — соответствие, которое связывает различные комбинации из трех азотистых оснований с соответствующими аминокислотами. Например, когда в мРНК появляются три азотистых основания GAG, это служит сигналом для присоединения аминокислоты, называемой глютаминовой, а когда появляются основания AGA, это означает, что она должна присоединиться к белку, который формируется из аргининовой аминокислоты.
Геномный импринтинг — биологический процесс, при котором один из аллелей экспрессируется в зависимости от его происхождения — от матери или от отца.
Генотип — информация об организме, заключенная в ДНК.
Гетерозигота — ген, представленный в двух разных аллелях.
Гидроксиметилирование — окисление метильной группы. Когда цитозин метилирован (метилцитозин), он может быть окислен, производя гидроксиметилцитозин, что влияет на присоединение некоторых белков к ДН К или даже может вызвать утрату метилирования (деметилирование) на этом самом цитозине.
Гиперметилирование — когда один участок ДНК метилируется сверх нормы, говорится о гиперметилировании, или избыточном метилировании.
Гипометилирование — происходит, когда на участке ДНК происходит утрата метилирования.
Гистон — каждый из белков, с которыми связывается ДНК для формирования нуклеосом. Гистоны богаты аминокислотами с положительным зарядом и участвуют в упаковке ДНК для формирования нуклеосом.
Гистонацетилтрансфераза — ферменты, ответственные за ацетилирование остатков гистонов.
Гистондеацетилазы — белки, которые удаляют ацетильные группы с гистонов.
Гомозигота — ген, представленный в двух одинаковых аллелях.
Децитабин — лекарство, используемое для лечения некоторых заболеваний, например миелодиспластического синдрома или некоторых типов лейкемии, и способное вызывать деметилирование ДНК ввиду того, что оно ингибирует белок DNMT.
Деления — особый тип структурной хромосомной аномалии, который заключается в удалении участка ДНК из хромосомы.
Деметилазы гистонов — белки, которые удаляют метильные группы с гистонов.
Диплоид — организм, клетка или ядро, которые содержат 2 набора хромосом. Мы, люди, обладаем 46 хромосомами, 23 передались нам от отца и 23 — от матери.
ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота) — макромолекула, состоящая из повторяющихся блоков — нуклеотидов, образующих генетический код.
ДНК-метилтранферазы, или DNMT и DNMT de novo, — белки, ответственные за метилирование ДНК. Среди них семейство DNMT1 (которые осуществляют поддерживающее метилирование после репликации ДНК), DNMT3a и DNMT36 (которые отвечают за метилирование ДНК de novo, то есть на участках, где ДНК метилирована не была).
Естественный отбор — механизм, согласно которому особи, более адаптированные к определенной окружающей среде, будут иметь преимущество в выживании и передаче генов по наследству. Этот процесс происходит не только на уровне высших организмов, но и на уровне клеток.
Зигота — клетка, сформированная вследствие слияния двух гоноцитов (сперматозоида и яйцеклетки). Также может быть сформирована путем введения ядра взрослой клетки в яйцеклетку, ядро которой было заранее извлечено.
Канцерогенез — процесс образования опухоли. В клетке появляются генетические мутации или эпигенетические отклонения, которые влияют на контроль их роста и их инвазивные способности. Накопление этих изменений в конечном счете запускает появление опухоли.
Клетка — минимальная единица организма, способная самостоятельно выполнять свои функции.
Клон — организм или группа генетически идентичных друг другу организмов, которые происходят от одного и того же организма, идентичными генетическими копиями которого они являются.
Клонирование — получение клонов.
Комплексы ремоделирования хроматина — группы белков, способные двигать нуклеосомы хроматина, делая его более открытым или закрытым для проникновения других белковых групп, которые регулируют активность генов.
Мейоз — механизм деления клетки, в ходе которого одна диплоидная клетка (с двумя наборами хромосом) подвергается двум следующим друг за другом делениям, производя четыре гаплоидных клетки (с одним набором хромосом). Этот процесс происходит в репродуктивных органах, где производятся гаметы (яйцеклетки или сперматозоиды). Таким образом, после оплодотворения, или слияния яйцеклетки и сперматозоида, полученная клетка снова будет обладать двумя наборами хромосом.
