न्यूक्लियोसोम की स्थिति और गतिशीलता

न्यूक्लियोसोम जीनोम के साथ बेतरतीब ढंग से वितरित नहीं होते हैं: उनकी सटीक स्थिति, और उनसे मुक्त छोड़े गए क्षेत्र, यह निर्धारित करते हैं कि कौन से नियामक अनुक्रम सुलभ हैं। न्यूक्लियोसोम की स्थिति और उसके गतिशील परिवर्तन जीन विनियमन के प्रमुख निर्धारक हैं, और न्यूक्लियोसोम कहाँ स्थित हैं, इसके जीनोम-व्यापी मानचित्र क्रोमेटिन पहुंच को पढ़ने का एक मानक तरीका बन गए हैं।

Definition

न्यूक्लियोसोम की स्थिति डीएनए अनुक्रम और एक दूसरे के सापेक्ष न्यूक्लियोसोम के स्थान को संदर्भित करती है; उनके गतिशील संयोजन, पुन:स्थापन और अस्थिरता के साथ, यह नियामक डीएनए की स्थानीय पहुंच को नियंत्रित करती है।

Scope

यह विषय इस बात को शामिल करता है कि डीएनए के साथ न्यूक्लियोसोम कहाँ रखे जाते हैं, सक्रिय प्रमोटरों पर विशिष्ट न्यूक्लियोसोम-रहित क्षेत्र, जिस गतिशीलता से न्यूक्लियोसोम इकट्ठे होते हैं, स्थानांतरित होते हैं और अस्थिर होते हैं, और स्थिति और पहुंच को मैप करने के लिए उपयोग की जाने वाली जीनोमिक विधियाँ। यह क्रोमेटिन संगठन पर एक संदर्भ प्रविष्टि है और नैदानिक मार्गदर्शन नहीं है।

Core questions

• जीनोम के साथ न्यूक्लियोसोम कहाँ स्थित होते हैं, यह क्या निर्धारित करता है?
• सक्रिय प्रमोटर आमतौर पर व्यवस्थित न्यूक्लियोसोम और एक न्यूक्लियोसोम-रहित क्षेत्र से क्यों घिरे होते हैं?
• जीनोम-व्यापी न्यूक्लियोसोम की स्थिति को कैसे मापा जाता है, और यह पहुंच के बारे में क्या बताता है?

Key concepts

• न्यूक्लियोसोम-रहित क्षेत्र (NDR)
• प्रमोटर न्यूक्लियोसोम संगठन (+1 न्यूक्लियोसोम)
• सांख्यिकीय बनाम अनुक्रम-निर्देशित स्थिति
• न्यूक्लियोसोम फेजिंग और सरणियाँ
• न्यूक्लियोसोम टर्नओवर और अस्थिरता
• एमएनएसी-सेक (MNase-seq) और एटीएसी-सेक (ATAC-seq) मैपिंग

Key theories

निश्चित बाधाओं के आसपास सांख्यिकीय स्थिति

प्रत्येक न्यूक्लियोसोम के स्वतंत्र रूप से अनुक्रम-एन्कोडेड होने के बजाय, व्यवस्थित सरणियाँ अक्सर सांख्यिकीय रूप से उत्पन्न होती हैं: एक निश्चित बाधा जैसे कि एक बंधा हुआ कारक या एक न्यूक्लियोसोम-रहित प्रमोटर क्षेत्र पड़ोसी न्यूक्लियोसोम को नियमित स्थिति में चरणबद्ध करता है, एक मॉडल जो न्यूक्लियोसोम की स्थिति के जीनोम-स्केल मैपिंग द्वारा समर्थित है।

Mechanisms

न्यूक्लियोसोम की स्थिति कई अतिव्यापी कारकों द्वारा आकार लेती है: डीएनए अनुक्रम की आंतरिक बेंडेबिलिटी (bendability), ट्रांसक्रिप्शन कारकों और सामान्य ट्रांसक्रिप्शन मशीनरी का बंधन, एटीपी-निर्भर रीमॉडलर्स की क्रिया जो न्यूक्लियोसोम को स्लाइड और स्पेस करते हैं, और ऐसे निश्चित तत्वों द्वारा निर्धारित सीमाएं। सक्रिय प्रमोटर आमतौर पर ट्रांसक्रिप्शन स्टार्ट साइट के ऊपर एक न्यूक्लियोसोम-रहित क्षेत्र प्रदर्शित करते हैं, जो अच्छी तरह से स्थित न्यूक्लियोसोम से घिरा होता है, जिसमें तथाकथित +1 न्यूक्लियोसोम एक व्यवस्थित डाउनस्ट्रीम सरणी की शुरुआत को चिह्नित करता है। ये स्थितियाँ गतिशील होती हैं: प्रतिकृति के दौरान न्यूक्लियोसोम लगातार इकट्ठे होते हैं, ट्रांसक्रिप्शन के दौरान अस्थिर या निष्कासित होते हैं, और रीमॉडलर्स द्वारा पुन:स्थापित होते हैं, और नियामक क्षेत्रों में तीव्र टर्नओवर उन्हें सुलभ रखता है। माइक्रोकोकल न्यूक्लिएज के साथ क्रोमेटिन को पचाकर, या ट्रांसपोसेस-आधारित एटीएसी-सेक (ATAC-seq) के साथ खुले क्रोमेटिन की प्रोफाइलिंग करके उत्पन्न जीनोम-व्यापी मानचित्र इन स्थितियों और पहुंच परिदृश्य को प्रकट करते हैं।

Clinical relevance

न्यूक्लियोसोम की स्थिति और पहुंच प्रोफाइलिंग मानव कोशिका प्रकारों में नियामक तत्वों के मानचित्रों को रेखांकित करती है और इसका व्यापक रूप से यह अध्ययन करने के लिए उपयोग किया जाता है कि स्वस्थ और रोगग्रस्त ऊतकों के बीच जीन विनियमन कैसे भिन्न होता है। यह प्रविष्टि संदर्भ के लिए न्यूक्लियोसोम के संगठन और माप का वर्णन करती है और निदान या उपचार का आधार नहीं है।

History

हालांकि व्यक्तिगत रूप से अच्छी तरह से स्थित न्यूक्लियोसोम पहले से ज्ञात थे, जीनोम-स्केल मैपिंग ने 2000 के दशक के मध्य में इस क्षेत्र को बदल दिया, जब खमीर में उच्च-रिज़ॉल्यूशन सर्वेक्षणों ने पूरे जीनोम में न्यूक्लियोसोम का पता लगाया और प्रमोटरों के आसपास व्यवस्थित संगठन का खुलासा किया। समीक्षाओं ने इन निष्कर्षों को सांख्यिकीय और कारक-निर्देशित स्थिति के मॉडल में एकीकृत किया, और ट्रांसपोसेस-आधारित एटीएसी-सेक (ATAC-seq) के बाद के विकास ने खुले क्रोमेटिन और न्यूक्लियोसोम की स्थिति की प्रोफाइलिंग को तेज और व्यापक रूप से लागू करने योग्य बना दिया।

Key figures

• B. Franklin Pugh
• Oliver Rando
• Steven Henikoff
• Jason Buenrostro

Seminal works

• yuan-2005
• jiang-2009

Frequently asked questions

न्यूक्लियोसोम-रहित क्षेत्र क्या है?

यह डीएनए का एक खंड है, आमतौर पर एक सक्रिय जीन के स्टार्ट साइट के ठीक ऊपर, जो काफी हद तक न्यूक्लियोसोम से मुक्त होता है और इसलिए ट्रांसक्रिप्शन कारकों और ट्रांसक्रिप्शन मशीनरी के लिए सुलभ होता है।

जीनोम में न्यूक्लियोसोम की स्थिति को कैसे मापा जाता है?

सामान्य दृष्टिकोण क्रोमेटिन को माइक्रोकोकल न्यूक्लिएज के साथ पचाते हैं ताकि संरक्षित न्यूक्लियोसोमल डीएनए को मैप किया जा सके, या सुलभ, न्यूक्लियोसोम-मुक्त क्षेत्रों को प्रोफाइल करने के लिए ट्रांसपोसेस-आधारित एटीएसी-सेक (ATAC-seq) का उपयोग करते हैं, दोनों को उच्च-थ्रूपुट अनुक्रमण द्वारा पढ़ा जाता है।