Heteroxromatin

Vikipediya, azad ensiklopediya
Jump to navigation Jump to search

Heteroxromatin — Heteroxromatin, sıx bir şəkildə dolaşmış bir DNT növüdür və ya bir neçə növdə qatılaşdırılmış bir DNTdir. Bu növlər, konstruktiv heteroxromatin və fakultativ heteroxromatinin iki kənarı arasında davamlılıq üzərindədir[1]. Hər ikisi də gen ifadəsində rol oynayır. Sıx şəkildə qablaşdırıldığı üçün, Volpe və digərlərinə görə polimerazlar üçün əlçatmaz olduğu və bu səbəbdən köçürülmədiyi düşünülürdü[2]. DNT-nin əksəriyyəti əslində transkripsiyaya məruz qalır, lakin RNT-nin yaratdığı transkripsiyal bastırma (RITS) vasitəsilə davamlı ötürülür. Elektron mikroskopunda və OsO4 boyanma üsulu ilə aparılan son araşdırmalar, sıx qablaşdırmanın xromatinlə əlaqəli olmadığını göstərdi[3].

Qurucu heteroxromatin yanında yerləşən genlərə təsir edə bilər. Ümumiyyətlə, gen ekspresiyası və ya repressiyanın digər siqnalları üçün cazibədar rolunu oynamağa əlavə olaraq sentromerlər və ya telomerlər kimi struktur funksiyaları təkrarlayır və meydana gətirir.

Fakultativ heteroxromatin, genlərin histon deasetilasiyası və ya RNT-si vasitəsilə Pivi ilə qarşılıqlı təsir göstərən RNT (piRNA) kimi mexanizmlər tərəfindən susdurulmasından qaynaqlanır. Özünü təkrarlamır və qurucu heteroxromatinin kompakt bir quruluşuna malikdir[4]. Lakin inkişaf və ya ətraf mühit zamanı ötürülən müəyyən siqnalların təsiri ilə yoğunlaşmış quruluşunu itirə bilər və transkripsiyada aktivləşə bilər.

Heteroxromatin, genomun müəyyən hissələrində H3K9-un di- və tri-metilasyonu ilə əlaqələndirilmişdir. H3K9me3 ilə əlaqəli metiltransferazların, orqanogenezin əvvəlində klon fiksasiyası zamanı heterokromatinin modifikasiyasında və klon sadiqliyinin qorunmasında əsas rol oynadığı görünür[5] .

Struktur[redaktə | mənbəni redaktə et]

Hetroxromatin və euxromatin

Xromatin iki növdə olur[6]: euxromatin və heteroxromatin. Başlanğıcda bu iki forma sitoloji baxımdan nə qədər intensiv ləkələndiyinə görə fərqlənirdi: euxromatin daha az intensivdir və heterokromatin daha sıx bir rəngə sahibdir, bu da daha sıx bir qablaşdırma olduğunu göstərir. Heterokromatin ümumiyyətlə nüvənin ətrafına lokallaşdırılır. Bu erkən dixotomiyaya baxmayaraq, hər iki heyvandakı və bitkilərdəki son ​​məlumatlar, heteroxromatinin ikidən çox fərqli dövlət olduğunu və əslində hər biri ilə xarakterizə olunan dörd və ya beş "vəziyyətdə" mövcud olduğunu göstərdi[7].

Heteroxromatin əsasən genetik cəhətdən hərəkətsiz peyk ardıcıllığından ibarətdir və bir çox gen müxtəlif dərəcələrdə repressiyaya məruz qalır, baxmayaraq ki, bəziləri euxromatində ifadə edilə bilmir. Həm sentromerlər, həm də telomerlər heteroxromatikdir, Barrın qadınlarda ikinci inaktiv X xromosomunun cəsədi olduğu kimi[8].

Funksiya[redaktə | mənbəni redaktə et]

Hüceyrənin bölünməsi zamanı heteroxromatinin təkrarlanması üçün ümumi model

Heteroxromatin, tənzimləyən genlərdən xromosom bütövlüyünün qorunmasına qədər bir neçə funksiya ilə əlaqələndirilir[9]. Bu rollardan bəziləri, normal olaraq DNT-ni və ya əlaqəli faktorları bağlayan protein faktorları üçün daha az əlçatan edən DNT-nin sıx bir şəkildə bağlanmasına aid edilə bilər. Məsələn, cüt telli DNT-nin məruz qalmış ucları, hüceyrə tərəfindən ümumiyyətlə hüceyrə dövrü dayandırılmasını, DNT-nin düzəldilməsini və ya parçalanma məhvini tetikleyen zədələnmiş və ya viral DNT olaraq şərh edilir, məsələn bakteriyalardakı endonükleazlarla[10].

Xromatinin bəzi bölgələri çox sıx bir liflə doludur, vəziyyəti mitoz zamanı xromosomun vəziyyəti ilə müqayisə edilə bilər[11]. Heteroxromatin ümumiyyətlə klonal olaraq miras alınır; bir hüceyrə bölündükdə, iki qızı hüceyrə ümumiyyətlə eyni DNT bölgələrində heteroxromatin ehtiva edir və nəticədə epigenetik miras alınır. Varyasyonlar, heteroxromatinin qonşu genləri işğal etməsinə və ya domenlərin xarici bölgələrindəki genlərdən kənarlaşmasına səbəb olur. Transkripsiyaya məruz qalan material, bu sərhəd sahələrində yerləşərək (cis-lərdə) basdırıla bilər[12]. Bu, hüceyrədən hücrəyə dəyişən ifadə səviyyələri ilə nəticələnir ki, bu da mövqe təsirinin dəyişkənliyi ilə göstərilə bilər . İzolyator ardıcıllığı, nadir hallarda qurucu heteroxromatin və yüksək dərəcədə aktiv genlər uyğun gəldikdə bir maneə rolunu oynaya bilər[13].

Təsisçi heteroxromatin[redaktə | mənbəni redaktə et]

Verilən bir növün bütün hüceyrələri, eyni DNT bölgələrini qurucu heteroxromatin içərisinə yığır və bu səbəbdən, bütün hüceyrələrdə, qurucu heteroxromatin içərisində olan hər hansı bir gen zəif ifadə ediləcəkdir[14]. Məsələn, bütün insan xromosomları 1, 9, 16 və Y xromosomunda böyük qurucu heteroxromatinin bölgələri var. Əksər orqanizmlərdə qurucu heteroxromatin xromosomun sentromerası və telomerlər ətrafında olur[15].

Fakultativ heteroxromatin[redaktə | mənbəni redaktə et]

Fakultativ heteroxromatin içərisinə yığılmış DNT bölgələri, bir növün içindəki hücrə tipləri ilə uyğunlaşmayacaq və beləliklə fakultativ heteroxromatin içərisinə yığılmış bir hüceyrədəki bir ardıcıllıq (və içindəki genlər zəif ifadə edilmiş) başqa bir hüceyrədəki eukromatin içərisinə yerləşdirilə bilər[16]. (və içindəki genlər artıq səssizdir). Bununla birlikdə fakultativ heterokromatinin əmələ gəlməsi tənzimlənir və çox vaxt morfogenez və ya fərqlənmə ilə əlaqələndirilir. Fakultativ heteroxromatinin bir nümunəsi qadın məməlilərdə X xromosomunun inaktivləşməsidir: bir X xromosomu fakultativ heteroxromatin kimi qablaşdırılır və səssizdir, digər X xromosomu isə euxromatin kimi qablaşdırılır və ifadə olunur[17].

Heterokromatin proliferasiyasını tənzimləyən molekulyar komponentlər arasında Polycomb qrupu zülalları və Xist kimi kodlaşdırmayan genlər var[18]. Bu cür paylama mexanizmi hələ də mübahisəlidir. Repressiv poliokom kompleksləri PRC1 və PRC2, kromatinin sıxlaşmasını və gen ekspresyonunu tənzimləyir və inkişaf proseslərində əsas rol oynayır. ÇXR vasitəçiliyi ilə meydana gələn epigenetik aberrasyonlar, genomun qeyri-sabitliyi və malignite ilə əlaqələndirilir və DNT zədələnməsinə, DNT-nin bərpasına və replikasiya sədaqətinə cavab olaraq rol oynayır[19] .

Maya heteroxromatin[redaktə | mənbəni redaktə et]

Sakharomukes kerevisia və ya qönçələnən maya, bir modeleukaryotdur və heterokromatin diqqətlə müəyyən edilmişdir[20]. Genomunun əksəriyyəti eukromatin kimi xarakterizə olunsa da, S. kerevisia çox zəif köçürülən DNT bölgələrinə malikdir. Bu lokuslar sözdə səssiz cütləşmə tipi lokuslar (HML və HMR), r-DNA (ribosomal RNT kodlayan) və subtelomerik bölgələrdir[21].

Parçalanma mayası Schizosaccharomyces pombe-də, iki RNA-i kompleksi, RITS kompleksi və RNA-yönəldilmiş RNA polimeraz (RDRC) kompleksi, heteroxromatin birləşməsinin başlanması, yayılması və saxlanmasında iştirak edən RNAi aparatının bir hissəsidir[22]. Bu iki kompleks, heteroxromatin yığılma yerində, xromosomlara si-RNA-ya bağlı olaraq lokalizə olunur. RNA polimeraz II, RITS, RDRC və heteroxromatin yığılması üçün lazım olan digər komplekslərin işə salınması üçün bir platforma rolunu oynayan bir transkript sintez edir. Həm RNT-ni, həm də ekzozoma bağlı RNT deqradasiya prosesi, heteroxromatik genlərin susmasına kömək edir. Sxizosakharomukes pombe'nin bu mexanizmləri digər eukaryotlarda da ola bilər. RevCen adlı böyük bir RNT quruluşu, bəzi bölüşdürülən mayalarda heteroxromatin istehsalına vasitəçilik edən mi-RNA istehsalında da iştirak edir[23].

İstinadlar[redaktə | mənbəni redaktə et]

  1. Volpe TA, Kidner C, Hall IM, Teng G, Grewal SI, Martienssen RA. "Regulation of heterochromatic silencing and histone H3 lysine-9 methylation by RNAi". Science. 297 (5588). September 2002: 1833–7. doi:10.1126/science.1074973. PMID 12193640. (#parameter_ignored)
  2. "What is the current evidence showing active transcription withinin..." www.researchgate.net. 2019-02-13 tarixində arxivləşdirilib. İstifadə tarixi: 2016-04-30.
  3. Ou HD, Phan S, Deerinck TJ, Thor A, Ellisman MH, O'Shea CC. "ChromEMT: Visualizing 3D chromatin structure and compaction in interphase and mitotic cells". Science. 357 (6349). July 2017: eaag0025. doi:10.1126/science.aag0025. PMC 5646685. PMID 28751582.
  4. Oberdoerffer P, Sinclair DA. "The role of nuclear architecture in genomic instability and ageing". Nature Reviews. Molecular Cell Biology. 8 (9). September 2007: 692–702. doi:10.1038/nrm2238. PMID 17700626. 2016-09-26 tarixində arxivləşdirilib. İstifadə tarixi: 2021-06-18. (#parameter_ignored)
  5. Rosenfeld JA, Wang Z, Schones DE, Zhao K, DeSalle R, Zhang MQ. "Determination of enriched histone modifications in non-genic portions of the human genome". BMC Genomics. 10 (1). March 2009: 143. doi:10.1186/1471-2164-10-143. PMC 2667539. PMID 19335899.
  6. Elgin, S.C. "Heterochromatin and gene regulation in Drosophila". Current Opinion in Genetics & Development. 6 (2). 1996: 193–202. doi:10.1016/S0959-437X(96)80050-5. ISSN 0959-437X. PMID 8722176.
  7. Nicetto D, Donahue G, Jain T, Peng T, Sidoli S, Sheng L, və b. "H3K9me3-heterochromatin loss at protein-coding genes enables developmental lineage specification". Science. 363 (6424). January 2019: 294–297. doi:10.1126/science.aau0583. PMC 6664818. PMID 30606806.
  8. van Steensel B. "Chromatin: constructing the big picture". The EMBO Journal. 30 (10). May 2011: 1885–95. doi:10.1038/emboj.2011.135. PMC 3098493. PMID 21527910.
  9. Roudier F, Ahmed I, Bérard C, Sarazin A, Mary-Huard T, Cortijo S, və b. "Integrative epigenomic mapping defines four main chromatin states in Arabidopsis". The EMBO Journal. 30 (10). May 2011: 1928–38. doi:10.1038/emboj.2011.103. PMC 3098477. PMID 21487388.
  10. Lohe AR, Hilliker AJ, Roberts PA. "Mapping simple repeated DNA sequences in heterochromatin of Drosophila melanogaster". Genetics. 134 (4). August 1993: 1149–74. PMC 1205583. PMID 8375654. 2020-05-30 tarixində arxivləşdirilib. İstifadə tarixi: 2021-06-18.
  11. Lu BY, Emtage PC, Duyf BJ, Hilliker AJ, Eissenberg JC. "Heterochromatin protein 1 is required for the normal expression of two heterochromatin genes in Drosophila". Genetics. 155 (2). June 2000: 699–708. PMC 1461102. PMID 10835392. 2009-03-02 tarixində arxivləşdirilib. İstifadə tarixi: 2021-06-18.
  12. Grewal SI, Jia S. "Heterochromatin revisited". Nature Reviews. Genetics. 8 (1). January 2007: 35–46. doi:10.1038/nrg2008. PMID 17173056. 2021-06-27 tarixində arxivləşdirilib. İstifadə tarixi: 2021-06-18. An up-to-date account of the current understanding of repetitive DNA, which usually doesn't contain genetic information. If evolution makes sense only in the context of the regulatory control of genes, we propose that heterochromatin, which is the main form of chromatin in higher eukaryotes, is positioned to be a deeply effective target for evolutionary change. Future investigations into assembly, maintenance and the many other functions of heterochromatin will shed light on the processes of gene and chromosome regulation. (#parameter_ignored)
  13. Fisher AG, Merkenschlager M. "Gene silencing, cell fate and nuclear organisation". Current Opinion in Genetics & Development. 12 (2). April 2002: 193–7. doi:10.1016/S0959-437X(02)00286-1. PMID 11893493.
  14. Zhimulev, I.F.; və b. "Cytogenetic and molecular aspects of position effect variegation in Drosophila melanogaster". Chromosoma. 94 (6). December 1986: 492–504. doi:10.1007/BF00292759. ISSN 1432-0886. (#parameter_ignored)
  15. Burgess-Beusse B, Farrell C, Gaszner M, Litt M, Mutskov V, Recillas-Targa F, və b. "The insulation of genes from external enhancers and silencing chromatin". Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 99 Suppl 4 (Suppl 4). December 2002: 16433–7. doi:10.1073/pnas.162342499. PMC 139905. PMID 12154228.
  16. Allis CD, Grewal SI. "Transitions in distinct histone H3 methylation patterns at the heterochromatin domain boundaries". Science. 293 (5532). August 2001: 1150–5. doi:10.1126/science.1064150. PMID 11498594. (#parameter_ignored)
  17. Donze D, Kamakaka RT. "RNA polymerase III and RNA polymerase II promoter complexes are heterochromatin barriers in Saccharomyces cerevisiae". The EMBO Journal. 20 (3). February 2001: 520–31. doi:10.1093/emboj/20.3.520. PMC 133458. PMID 11157758.
  18. Talbert PB, Henikoff S. "Spreading of silent chromatin: inaction at a distance". Nature Reviews. Genetics. 7 (10). October 2006: 793–803. doi:10.1038/nrg1920. PMID 16983375. (#parameter_ignored)
  19. Veneti Z, Gkouskou KK, Eliopoulos AG. "Polycomb Repressor Complex 2 in Genomic Instability and Cancer". International Journal of Molecular Sciences. 18 (8). July 2017: 1657. doi:10.3390/ijms18081657. PMC 5578047. PMID 28758948.
  20. Kato H, Goto DB, Martienssen RA, Urano T, Furukawa K, Murakami Y. "RNA polymerase II is required for RNAi-dependent heterochromatin assembly". Science. 309 (5733). July 2005: 467–9. doi:10.1126/science.1114955. PMID 15947136. (#parameter_ignored)
  21. Djupedal I, Portoso M, Spåhr H, Bonilla C, Gustafsson CM, Allshire RC, Ekwall K. "RNA Pol II subunit Rpb7 promotes centromeric transcription and RNAi-directed chromatin silencing". Genes & Development. 19 (19). October 2005: 2301–6. doi:10.1101/gad.344205. PMC 1240039. PMID 16204182.
  22. Vavasseur; və b. Heterochromatin Assembly and Transcriptional Gene Silencing under the Control of Nuclear RNAi: Lessons from Fission Yeast // RNA and the Regulation of Gene Expression: A Hidden Layer of Complexity. Caister Academic Press. 2008. ISBN 978-1-904455-25-7. 2012-01-02 tarixində arxivləşdirilib. İstifadə tarixi: 2021-06-18.
  23. Djupedal I, Kos-Braun IC, Mosher RA, Söderholm N, Simmer F, Hardcastle TJ, və b. "Analysis of small RNA in fission yeast; centromeric siRNAs are potentially generated through a structured RNA". The EMBO Journal. 28 (24). December 2009: 3832–44. doi:10.1038/emboj.2009.351. PMC 2797062. PMID 19942857.