क्रोमैटिन संरचना और अभिगम्यता

क्रोमैटिन डीएनए और प्रोटीन, मुख्य रूप से हिस्टोन का एक जटिल है, जो यूकेरियोटिक जीनोम को नाभिक के अंदर पैक करता है। इसकी संरचना एक निष्क्रिय भंडारण रूप नहीं है: यह निर्धारित करके कि डीएनए के कौन से खंड उजागर हैं और कौन से दबे हुए हैं, क्रोमैटिन नियंत्रित करता है कि जीन को पढ़ा जा सकता है, दोहराया जा सकता है या मरम्मत किया जा सकता है। यह क्षेत्र पाठक को यह समझने में मदद करता है कि जीनोम कैसे व्यवस्थित, संकुचित और चयनात्मक रूप से सुलभ बनाया जाता है।

Definition

क्रोमैटिन जीनोमिक डीएनए का मैक्रोमोलेक्यूलर कॉम्प्लेक्स है जो हिस्टोन प्रोटीन के चारों ओर लिपटा होता है, जिसे न्यूक्लियोसोम और उच्च-स्तरीय फोल्ड में व्यवस्थित किया जाता है, जिसकी संपीड़न स्थिति डीएनए की उन प्रोटीनों तक पहुंच निर्धारित करती है जो इसे प्रतिलेखित, दोहराते और मरम्मत करते हैं।

Scope

यह क्षेत्र क्रोमैटिन के निर्माण खंडों और उच्च-स्तरीय संगठन और अभिगम्यता के सिद्धांत को शामिल करता है जो संरचना को जीनोम कार्य से जोड़ता है। यह न्यूक्लियोसोम और हिस्टोन ऑक्टामर, एटीपी-निर्भर रीमॉडलिंग कॉम्प्लेक्स जो न्यूक्लियोसोम को स्थानांतरित या निष्कासित करते हैं, प्रतिलेखनात्मक रूप से अनुमेय यूक्रोमैटिन और दमनकारी हेटरोक्रोमैटिन के बीच व्यापक विभाजन, और न्यूक्लियोसोम की स्थिति और गतिशीलता का परिचय देता है जो नियामक परिदृश्य को आकार देते हैं। यह क्रोमैटिन को एपिजेनेटिक्स के भीतर एक संरचनात्मक और नियामक विषय के रूप में मानता है और यह नैदानिक मार्गदर्शन नहीं है।

Sub-topics

• एटीपी-निर्भर क्रोमेटिन रीमॉडलिंग कॉम्प्लेक्स
• यूक्रोमैटिन और हेटरोक्रोमैटिन
• न्यूक्लियोसोम और हिस्टोन ऑक्टामर
• न्यूक्लियोसोम की स्थिति और गतिशीलता

Core questions

• लगभग दो मीटर डीएनए को एक नाभिक में कैसे पैक किया जाता है जबकि यह चयनात्मक रूप से पठनीय रहता है?
• सुलभ (खुले) क्रोमैटिन को सघन, दुर्गम क्रोमैटिन से क्या अलग करता है?
• कोशिकाएं डीएनए अनुक्रम को बदले बिना जीन को चालू या बंद करने के लिए क्रोमैटिन स्थिति को कैसे बदलती हैं?

Key concepts

• न्यूक्लियोसोम और हिस्टोन ऑक्टामर
• डीएनए अभिगम्यता (खुला बनाम बंद क्रोमैटिन)
• यूक्रोमैटिन और हेटरोक्रोमैटिन
• क्रोमैटिन संपीड़न और उच्च-स्तरीय फोल्डिंग
• एटीपी-निर्भर क्रोमैटिन रीमॉडलिंग
• न्यूक्लियोसोम की स्थिति और अधिभोग

Key theories

न्यूक्लियोसोम मौलिक दोहराव वाली इकाई के रूप में

क्रोमैटिन एक दोहराव वाले कण से बना होता है जिसमें लगभग 147 बेस जोड़े डीएनए कोर हिस्टोन के एक ऑक्टामर के चारों ओर लिपटते हैं; यह इकाई, जिसे लुगर और सहयोगियों द्वारा संरचनात्मक रूप से हल किया गया था, सभी उच्च-स्तरीय पैकेजिंग और डीएनए अभिगम्यता को विनियमित करने का आधार है।

Mechanisms

जीनोम को पहले डीएनए को हिस्टोन ऑक्टामर के चारों ओर लपेटकर न्यूक्लियोसोम बनाने के लिए संकुचित किया जाता है, जिसे बाद में उच्च-स्तरीय सरणियों में मोड़ा जाता है। क्या कोई दिया गया लोकस सुलभ है, यह इस बात पर निर्भर करता है कि न्यूक्लियोसोम इसे बाधित करते हैं या नहीं, हिस्टोन पूंछों द्वारा किए गए रासायनिक संशोधनों पर, और एटीपी-निर्भर रीमॉडलिंग कॉम्प्लेक्स की क्रिया पर जो न्यूक्लियोसोम को स्लाइड, निष्कासित या पुनर्गठित करते हैं। सुलभ क्षेत्र सक्रिय प्रमोटरों और एन्हान्सरों के साथ मेल खाते हैं, जहां क्रोमैटिन स्थानीय रूप से न्यूक्लियोसोम से रहित होता है, जबकि घनी पैक किए गए क्षेत्र सामान्यतः प्रतिलेखनात्मक रूप से निष्क्रिय होते हैं। क्योंकि अभिगम्यता प्रतिवर्ती और कोशिका विभाजन के माध्यम से डीएनए अनुक्रम में परिवर्तन के बिना वंशानुगत होती है, क्रोमैटिन संरचना एपिजेनेटिक विनियमन का एक केंद्रीय आधार है।

Clinical relevance

क्रोमैटिन संगठन इस बात को रेखांकित करता है कि समान जीनोम वाले कोशिका प्रकार विभिन्न जीनों को कैसे व्यक्त करते हैं, और क्रोमैटिन संरचना के व्यवधानों का अध्ययन कैंसर, विकासात्मक विकारों और उम्र बढ़ने में किया जाता है। क्रोमैटिन अभिगम्यता को समझना एटीएसी-सेक (ATAC-seq) जैसी विधियों को भी फ्रेम करता है जो ऊतकों में नियामक क्षेत्रों को प्रोफाइल करती हैं। यह प्रविष्टि जीनोम संगठन के लिए एक संदर्भ अभिविन्यास है और नैदानिक या उपचार मार्गदर्शन प्रदान नहीं करती है।

History

क्रोमैटिन का दोहराव वाला न्यूक्लियोसोमल संगठन 1970 के दशक के मध्य में स्थापित किया गया था, जब कोर्नबर्ग ने प्रस्तावित किया था कि डीएनए और हिस्टोन एक नियमित दोहराव वाली इकाई बनाते हैं। न्यूक्लियोसोम कोर कण की परमाणु संरचना, जिसे 1997 में लुगर और सहयोगियों द्वारा हल किया गया था, ने सटीक रूप से बताया कि डीएनए हिस्टोन ऑक्टामर के चारों ओर कैसे लिपटता है और अभिगम्यता और संशोधन का अध्ययन करने के लिए एक संरचनात्मक आधार प्रदान किया। बाद के काम ने क्रोमैटिन को एपिजेनेटिक्स के एक व्यापक परिचालन ढांचे में एकीकृत किया और इसकी संरचना को प्रतिलेखनात्मक नियंत्रण से जोड़ा।

Key figures

• Roger Kornberg
• Karolin Luger
• Timothy Richmond
• Jane Mellor

Seminal works

• kornberg-1974
• luger-1997
• li-2007

Frequently asked questions

क्रोमैटिन और डीएनए में क्या अंतर है?

डीएनए वह न्यूक्लिक एसिड है जो आनुवंशिक जानकारी रखता है; क्रोमैटिन उस डीएनए का बड़ा जटिल है जो हिस्टोन और गैर-हिस्टोन प्रोटीन के साथ मिलकर इसे नाभिक के अंदर पैक और व्यवस्थित करता है।

जीन अभिव्यक्ति के लिए क्रोमैटिन अभिगम्यता क्यों मायने रखती है?

जो प्रोटीन जीन को पढ़ते और प्रतिलेखित करते हैं, वे केवल उस डीएनए पर कार्य कर सकते हैं जिस तक वे पहुंच सकते हैं। खुला, सुलभ क्रोमैटिन इस मशीनरी को बांधने की अनुमति देता है, जबकि सघन क्रोमैटिन जीन को निष्क्रिय रखता है, इसलिए अभिगम्यता इस बात के लिए एक महत्वपूर्ण नियंत्रण बिंदु है कि कौन से जीन सक्रिय हैं।