फेज़ पृथक्करण और क्रोमेटिन डोमेन

फेज़ पृथक्करण क्रोमेटिन के लिए एक प्रस्तावित संगठनात्मक सिद्धांत है, जिसमें प्रोटीन, न्यूक्लिक एसिड और संशोधित हिस्टोन के बीच बहुसंयोजी अंतःक्रियाएं झिल्लीहीन डिब्बों - बायोमोलेक्यूलर कंडेनसेट्स - के निर्माण को प्रेरित करती हैं जो विशिष्ट कारकों को केंद्रित करते हैं। क्रोमेटिन पर लागू होने पर, यह मॉडल हेटेरोक्रोमेटिन जैसे असतत डोमेन बनाने और स्थिर करने का एक तरीका प्रदान करता है, जो जीन-अभिव्यक्ति अवस्थाओं को संग्रहीत और प्रसारित करने में मदद कर सकता है।

Definition

क्रोमेटिन में फेज़ पृथक्करण बहुसंयोजी अंतःक्रियाओं के माध्यम से बायोमोलेक्यूल्स का संघनित, तरल-जैसे डिब्बों में विमिश्रण है; क्रोमेटिन डोमेन जीनोम के स्थानिक रूप से विशिष्ट, कार्यात्मक रूप से सुसंगत क्षेत्र हैं (उदाहरण के लिए हेटेरोक्रोमेटिन या सक्रिय डिब्बे) जिन्हें ऐसा संगठन, अन्य तंत्रों के बीच, परिभाषित और बनाए रखने में मदद कर सकता है।

Scope

यह विषय क्रोमेटिन पर लागू तरल-तरल फेज़ पृथक्करण की अवधारणा, इस बात के प्रमाण कि हेटेरोक्रोमेटिन और ट्रांसक्रिप्शनल मशीनरी कंडेनसेट्स बना सकते हैं, और यह संगठनात्मक सिद्धांत क्रोमेटिन डोमेन और सेलुलर मेमोरी की स्थिरता से कैसे संबंधित है, को शामिल करता है। यह आणविक और बायोफिजिकल जीव विज्ञान में एक संदर्भ विषय है और इसे एक विकसित मॉडल के रूप में प्रस्तुत किया गया है, न कि नैदानिक मार्गदर्शन के रूप में।

Core questions

• क्या हेटेरोक्रोमेटिन और ट्रांसक्रिप्शनल मशीनरी कोशिकाओं में फेज़-पृथक कंडेनसेट्स बना सकते हैं?
• फेज़ पृथक्करण असतत क्रोमेटिन डोमेन स्थापित करने और स्थिर करने में कैसे मदद करेगा?
• क्या कंडेनसेट्स द्वारा कंपार्टमेंटलाइज़ेशन क्रोमेटिन अवस्थाओं की आनुवंशिकता में योगदान देता है?
• इस बात के कितने मजबूत प्रमाण हैं कि फेज़ पृथक्करण, अन्य ताकतों के बजाय, डोमेन निर्माण को प्रेरित करता है?

Key concepts

• तरल-तरल फेज़ पृथक्करण
• बायोमोलेक्यूलर कंडेनसेट्स
• बहुसंयोजकता और आंतरिक रूप से अव्यवस्थित क्षेत्र
• HP1 और हेटेरोक्रोमेटिन कंडेनसेट्स
• एन्हांसर पर ट्रांसक्रिप्शनल कंडेनसेट्स
• क्रोमेटिन डोमेन और डिब्बे

Key theories

क्रोमेटिन कंपार्टमेंटलाइज़ेशन का फेज़-पृथक्करण मॉडल

यह मॉडल प्रस्तावित करता है कि बहुसंयोजी अंतःक्रियाएं - उदाहरण के लिए HP1 प्रोटीन H3K9-मिथाइलेटेड न्यूक्लियोसोम को जोड़ते हुए, या सुपर-एन्हांसर पर सह-सक्रियकर्ताओं का एकत्रीकरण - तरल-तरल फेज़ पृथक्करण को प्रेरित करती हैं जो कारकों को कंडेनसेट्स में केंद्रित करती हैं, हेटेरोक्रोमेटिन और ट्रांसक्रिप्शनल डिब्बे बनाती हैं और संभावित रूप से उनकी अवस्थाओं को बफर और प्रसारित करती हैं।

Mechanisms

फेज़-पृथक्करण मॉडल में, बहुसंयोजी या आंतरिक रूप से अव्यवस्थित क्षेत्रों वाले प्रोटीन सांद्रता-निर्भर विमिश्रण से गुजरते हुए तरल-जैसी बूंदों में बदल जाते हैं जो विशेष अणुओं को केंद्रित करते हैं और दूसरों को बाहर करते हैं। हेटेरोक्रोमेटिन के लिए, HP1 प्रोटीन H3K9-मिथाइलेटेड न्यूक्लियोसोम को बांधते हुए इन विट्रो में बूंदें बना सकते हैं और कोशिकाओं में हेटेरोक्रोमेटिन डिब्बों से जुड़े हुए हैं, जो मौन क्रोमेटिन को एक सुसंगत डोमेन में इकट्ठा करने और सील करने का एक तरीका प्रदान करते हैं। ट्रांसक्रिप्शनल नियंत्रण के लिए एक समान तर्क प्रस्तावित किया गया है, जहां सह-सक्रियकर्ता और ट्रांसक्रिप्शन उपकरण अत्यधिक सक्रिय क्षेत्रों में कंडेनसेट्स में एकत्रित हो सकते हैं। लेखकों, पाठकों और संरचनात्मक कारकों को केंद्रित करके, ऐसे डिब्बे स्थानीय क्रोमेटिन अवस्था को सुदृढ़ कर सकते हैं और इसे बनाए रखने में मदद कर सकते हैं, हालांकि जीवित कोशिकाओं में फेज़ पृथक्करण स्वयं इन डोमेन को किस हद तक संचालित करता है, इसकी सक्रिय रूप से जांच की जा रही है।

Clinical relevance

कंडेनसेट जीव विज्ञान पर जीन विनियमन और रोग के संबंध में तेजी से चर्चा की जा रही है, और क्रोमेटिन कंपार्टमेंटलाइज़ेशन को समझना मूलभूत आणविक-जीव विज्ञान शिक्षा का हिस्सा है। यह प्रविष्टि एक विकसित संगठनात्मक मॉडल प्रस्तुत करती है और नैदानिक या उपचार निर्णयों का आधार नहीं है।

History

तरल-तरल फेज़ पृथक्करण 2010 के दशक की शुरुआत में झिल्लीहीन ऑर्गेनेल के अध्ययनों के माध्यम से कोशिका जीव विज्ञान में प्रवेश किया, जिसे एक सामान्य संगठनात्मक सिद्धांत के रूप में तैयार किया गया था। इसे 2017 में क्रोमेटिन तक बढ़ाया गया, जब दो अध्ययनों ने बताया कि HP1 प्रोटीन तरल बूंदें बनाते हैं और फेज़ पृथक्करण हेटेरोक्रोमेटिन डोमेन के निर्माण को प्रेरित कर सकता है, और जब ट्रांसक्रिप्शनल नियंत्रण के लिए एक फेज़-पृथक्करण मॉडल प्रस्तावित किया गया था। जीवित कोशिकाओं में फेज़ व्यवहार का परीक्षण करने के तरीके बेहतर होने के साथ यह ढांचा सक्रिय रूप से बहस का विषय बना हुआ है।

Debates

क्या फेज़ पृथक्करण वास्तव में कोशिकाओं में क्रोमेटिन डोमेन निर्माण को प्रेरित करता है?

जबकि इन विट्रो ड्रॉपलेट निर्माण और कुछ सेलुलर अवलोकन हेटेरोक्रोमेटिन और ट्रांसक्रिप्शन के लिए एक कंडेनसेट मॉडल का समर्थन करते हैं, आलोचकों का कहना है कि तरल-जैसी उपस्थिति यह साबित नहीं करती है कि फेज़ पृथक्करण इन विवो में कारण आयोजक है, और वैकल्पिक या पूरक तंत्र प्रशंसनीय बने हुए हैं।

Key figures

• Anthony Hyman
• Geeta Narlikar
• Gary Karpen
• Richard Young
• Clifford Brangwynne

Seminal works

• larson-2017
• strom-2017
• hnisz-2017
• hyman-2014

Frequently asked questions

बायोमोलेक्यूलर कंडेनसेट क्या है?

यह एक झिल्लीहीन, तरल-जैसा डिब्बा है जो तब बनता है जब बहुसंयोजी बायोमोलेक्यूल्स अपने परिवेश से विमिश्रित होते हैं, विशिष्ट प्रोटीन और न्यूक्लिक एसिड को केंद्रित करते हैं; HP1 जैसे क्रोमेटिन प्रोटीन ऐसे कंडेनसेट्स बना सकते हैं।

फेज़ पृथक्करण कोशिका स्मृति से कैसे संबंधित हो सकता है?

लेखकों, पाठकों और संरचनात्मक कारकों को एक सुसंगत डिब्बे में इकट्ठा करके, कंडेनसेट्स एक स्थानीय क्रोमेटिन अवस्था को सुदृढ़ कर सकते हैं और इसे बनाए रखने में मदद कर सकते हैं, हालांकि क्या फेज़ पृथक्करण वास्तव में कोशिकाओं में आनुवंशिक डोमेन को प्रेरित करता है, इसका अभी भी परीक्षण किया जा रहा है।