माइटोसिस के माध्यम से एपिजेनेटिक वंशागति

माइटोसिस के माध्यम से एपिजेनेटिक वंशागति प्रत्येक कायिक विभाजन पर एक मातृ कोशिका से उसकी दो संतति कोशिकाओं में जीन-अभिव्यक्ति अवस्थाओं और क्रोमेटिन विन्यास का प्रसार है। यह स्थिर कोशिकीय पहचान का आधार है: जब एक कोशिका विभाजित होती है, तो उसके वंशज न केवल जीनोम को, बल्कि यह भी याद रखते हैं कि कौन से जीन सक्रिय थे और कौन से निष्क्रिय, ताकि एक विभेदित वंश विभेदित ही रहे।

Definition

माइटोसिस के माध्यम से एपिजेनेटिक वंशागति डीएनए-अनुक्रम परिवर्तन के अलावा अन्य तंत्रों के माध्यम से एक विभाजित कोशिका से उसकी संतति कोशिकाओं में वंशानुगत क्रोमेटिन अवस्थाओं या अभिव्यक्ति कार्यक्रमों का संचरण है, ताकि संतति कोशिकाएँ पैतृक नियामक अवस्था को पुनः स्थापित कर सकें।

Scope

यह विषय बताता है कि क्रोमेटिन अवस्थाएँ S प्रावस्था और माइटोसिस की विघटनकारी घटनाओं - हिस्टोन विस्थापन और तनुकरण, प्रतिलेखन का क्षणिक नुकसान, और गुणसूत्र संघनन - से कैसे बची रहती हैं और बाद में उन्हें कैसे पुनः स्थापित किया जाता है। यह कायिक (माइटोटिक) वंशागति पर केंद्रित है और विषय को आणविक और विकासात्मक जीव विज्ञान के रूप में मानता है, न कि नैदानिक सलाह के रूप में।

Core questions

• क्रोमेटिन अवस्था डीएनए प्रतिकृति से कैसे बची रहती है, जब पैतृक हिस्टोन दो संतति स्ट्रैंड्स में दो गुना तनुकृत हो जाते हैं?
• क्या एक स्व-स्थायी निशान को उत्तरोत्तर विभाजनों में खो जाने के बजाय बहाल करने की अनुमति देता है?
• माइटोसिस के माध्यम से प्रतिलेखन स्मृति कैसे बनी रहती है, जब अधिकांश प्रतिलेखन शांत हो जाता है?

Key concepts

• अभिव्यक्ति अवस्थाओं की माइटोटिक वंशानुगतता
• प्रतिकृति पर हिस्टोन पुनर्चक्रण और तनुकरण
• अगली S प्रावस्था से पहले निशानों की बहाली
• माइटोटिक बुकमार्किंग
• कोशिका स्मृति की स्थिरता बनाम प्रतिवर्तीता

Key theories

तनुकृत निशानों की स्व-टेम्पलेटिंग बहाली

चूंकि पैतृक हिस्टोन और उनके संशोधन दो संतति स्ट्रैंड्स के बीच विभाजित होते हैं और इस प्रकार तनुकृत होते हैं, विश्वसनीय वंशागति को लेखक एंजाइमों पर निर्भर माना जाता है जो अवशिष्ट पैतृक निशान को पहचानते हैं और इसे नव जमा किए गए हिस्टोन पर कॉपी करते हैं, अगले विभाजन से पहले पूर्ण पैटर्न को बहाल करते हैं।

Mechanisms

S प्रावस्था के दौरान, प्रतिकृति फोर्क के आगे के न्यूक्लियोसोम को अलग किया जाता है और पैतृक हिस्टोन को दोनों संतति स्ट्रैंड्स में वितरित किया जाता है, जहाँ उन्हें नव संश्लेषित हिस्टोन के साथ मिलाया जाता है; यह किसी भी संशोधन के घनत्व को आधा कर देता है। इसलिए विश्वसनीय वंशागति के लिए यह आवश्यक है कि अवशिष्ट पैतृक निशान नए हिस्टोन के संशोधन को टेम्पलेट करें, अक्सर लेखक एंजाइमों के माध्यम से जो अपने स्वयं के उत्पाद द्वारा भर्ती किए जाते हैं। माइटोसिस में, संघनन और अधिकांश प्रतिलेखन का बंद होना नियामक जानकारी को खतरे में डालता है, और एक प्रस्तावित समाधान माइटोटिक बुकमार्किंग है, जिसमें कुछ कारक या निशान प्रमुख लोकी के साथ जुड़े रहते हैं ताकि उन्हें तेजी से पुनः सक्रियण के लिए चिह्नित किया जा सके। साथ में, प्रतिकृति-युग्मित बहाली और बुकमार्किंग संतति कोशिकाओं को पैतृक क्रोमेटिन अवस्था को फिर से बनाने की अनुमति देते हैं।

Clinical relevance

विश्वसनीय माइटोटिक वंशागति विभेदित कोशिकाओं को स्थिर रखती है, और इस निष्ठा की विफलता पर असामान्य कोशिका अवस्थाओं के संदर्भ में चर्चा की जाती है; इसलिए यह विषय मूलभूत आनुवंशिकी शिक्षण में प्रकट होता है। यह बताता है कि स्मृति कैसे प्रसारित होती है और यह व्यक्तिगत निदान या उपचार का आधार नहीं है।

History

बीसवीं शताब्दी में स्थिति-प्रभाव भिन्नता, X-निष्क्रियण और पॉलीकॉम्ब साइलेंसिंग के अध्ययनों से यह प्रमाण जमा हुआ कि अभिव्यक्ति अवस्थाएँ विभाजन के माध्यम से बनी रह सकती हैं। आणविक रूपरेखा हिस्टोन-कोड प्रस्ताव के साथ और न्यूक्लियोसोम और उनके निशान प्रतिकृति फोर्क पर कैसे व्यवहार करते हैं, इसके विस्तृत अध्ययनों के साथ मजबूत हुई, जिसने माइटोटिक वंशागति को प्रत्येक कोशिका चक्र में तनुकृत जानकारी को बहाल करने की समस्या के रूप में फिर से परिभाषित किया।

Debates

क्या हिस्टोन संशोधन वास्तव में स्मृति के वंशानुगत वाहक हैं, या अन्य संकेतों के अनुप्रवाह में हैं?

क्या हिस्टोन निशान स्वयं वंशागति की स्व-प्रसारित इकाइयाँ हैं, या अनुक्रम-विशिष्ट कारकों और डीएनए मेथिलिकरण द्वारा प्रत्येक चक्र में पुनः स्थापित किए जाते हैं, इस पर बहस जारी है; रीड-राइट लूप्स द्वारा बहाली और अपस्ट्रीम नियामकों द्वारा पुनः-निर्देशन दोनों को विभिन्न प्रणालियों में समर्थित किया जाता है।

Key figures

• Genevieve Almouzni
• Danny Reinberg
• Robin Allshire
• C. David Allis

Seminal works

• allis-jenuwein-2001
• probst-2009
• margueron-reinberg-2011

Frequently asked questions

जब एक कोशिका विभाजित होती है तो जीन की चालू/बंद स्थिति कैसे याद रखी जाती है?

क्रोमेटिन निशान और पुनर्चक्रित पैतृक हिस्टोन जो संतति स्ट्रैंड्स पर ले जाए जाते हैं, टेम्पलेट के रूप में कार्य करते हैं, और लेखक एंजाइम प्रतिकृति के बाद पूर्ण पैटर्न को बहाल करते हैं ताकि प्रत्येक संतति पैतृक अभिव्यक्ति अवस्था को फिर से बना सके।

माइटोटिक बुकमार्किंग क्या है?

यह माइटोसिस के दौरान प्रमुख जीनों पर कुछ कारकों या निशानों का प्रतिधारण है, जब अधिकांश प्रतिलेखन बंद हो जाता है, ताकि कोशिका विभाजन से बाहर निकलने के बाद उन जीनों को जल्दी से पुनः सक्रिय किया जा सके।