क्रोमैटिन और एपिजेनेटिक वंशागति
डीएनए पर और उसे पैक करने वाले हिस्टोन प्रोटीन पर रासायनिक निशान यह निर्धारित करते हैं कि कोई जीन सुलभ है या निष्क्रिय है, और चूंकि ये निशान कोशिका विभाजन के माध्यम से कॉपी किए जा सकते हैं, इसलिए वे डीएनए अनुक्रम को बदले बिना अभिव्यक्ति की अवस्थाओं को विरासत में प्राप्त करने की अनुमति देते हैं।
Definition
क्रोमैटिन-आधारित एपिजेनेटिक वंशागति डीएनए मेथिलिकरण और हिस्टोन संशोधनों के माध्यम से जीन-अभिव्यक्ति अवस्थाओं का संचरण है जो क्रोमैटिन पहुंच को बदलते हैं और कोशिका विभाजन के दौरान कॉपी किए जाते हैं, बिना डीएनए अनुक्रम में किसी भी बदलाव के।
Scope
यह विषय डीएनए मेथिलिकरण और स्थिर निष्क्रियता में इसकी भूमिका, हिस्टोन पूंछों का सहसंयोजक संशोधन और परिणामस्वरूप खुला या बंद क्रोमैटिन, एटीपी-निर्भर क्रोमैटिन रीमॉडलिंग, डीएनए प्रतिकृति के माध्यम से क्रोमैटिन अवस्थाओं का प्रसार, और कोशिका और जीव पीढ़ियों में एपिजेनेटिक वंशागति की अवधारणा को शामिल करता है। यह वंशानुगत क्रोमैटिन-आधारित विनियमन का वर्णन करता है; अनुक्रम-विशिष्ट और आरएनए-मध्यस्थ नियंत्रण को आसन्न विषयों में शामिल किया गया है।
Core questions
- डीएनए मेथिलिकरण जीनों को कैसे निष्क्रिय करता है और प्रतिकृति के माध्यम से स्थिर रहता है?
- हिस्टोन संशोधन जीनों तक पहुंच को नियंत्रित करने के लिए क्रोमैटिन को कैसे खोलते या बंद करते हैं?
- क्रोमैटिन-रीमॉडलिंग कॉम्प्लेक्स न्यूक्लियोसोम को कैसे पुनर्व्यवस्थित करते हैं?
- क्रोमैटिन अवस्थाओं को कैसे कॉपी किया जाता है ताकि जीन अभिव्यक्ति पैटर्न विरासत में मिलें?
Key concepts
- डीएनए मेथिलिकरण और जीन निष्क्रियता
- हिस्टोन संशोधन और हिस्टोन कोड
- खुला यूक्रोमैटिन बनाम बंद हेटरोक्रोमैटिन
- एटीपी-निर्भर क्रोमैटिन रीमॉडलिंग
- क्रोमैटिन अवस्थाओं की वंशानुगतता
Mechanisms
साइटोसिन में जोड़े गए मिथाइल समूह और हिस्टोन पूंछों पर विभिन्न प्रकार के रासायनिक निशान उन प्रोटीनों को भर्ती करते हैं जो या तो क्रोमैटिन को निष्क्रिय हेटरोक्रोमैटिन में संघनित करते हैं या इसे खुला और सक्रिय रखते हैं; रीमॉडलिंग कॉम्प्लेक्स नियामक अनुक्रमों को उजागर करने के लिए न्यूक्लियोसोम को स्लाइड या बाहर निकालते हैं, और रखरखाव एंजाइम नव-प्रतिकृति डीएनए पर मेथिलिकरण और हिस्टोन निशान को फिर से स्थापित करते हैं ताकि अवस्था बेटी कोशिकाओं में बनी रहे।
Clinical relevance
असामान्य डीएनए मेथिलिकरण और हिस्टोन संशोधन कैंसर और कई विकासात्मक सिंड्रोम के विशिष्ट लक्षण हैं, एपिजेनेटिक निशान बायोमार्कर के रूप में कार्य करते हैं, और मेथिलिकरण और हिस्टोन-संशोधित एंजाइमों को लक्षित करने वाली दवाएं ऑन्कोलॉजी में उपयोग की जाती हैं; यहां इस क्षेत्र को नैदानिक मार्गदर्शन के बजाय समझ के लिए प्रस्तुत किया गया है।
History
वैडिंगटन ने 1940 के दशक में एपिजेनेटिक्स शब्द की शुरुआत यह वर्णन करने के लिए की थी कि कैसे जीनोटाइप फेनोटाइप को जन्म देता है; आणविक युग डीएनए मेथिलिकरण को एक निष्क्रियता निशान के रूप में पहचानने के साथ शुरू हुआ और 2000 के आसपास हिस्टोन-संशोधित एंजाइमों की खोज के साथ इसमें तेजी आई, जिससे क्रोमैटिन को विनियमन की एक वंशानुगत परत के रूप में स्थापित किया गया।
Debates
- स्तनधारियों में ट्रांसजेनरेशनल एपिजेनेटिक वंशागति
- क्या स्तनधारियों में एपिजेनेटिक निशान पीढ़ियों तक प्रसारित हो सकते हैं ताकि संतान के फेनोटाइप को प्रभावित किया जा सके, यह अभी भी विवादास्पद है, क्योंकि अधिकांश निशान जर्मलाइन में रीसेट हो जाते हैं और मनुष्यों में स्पष्ट प्रमाण सीमित हैं, भले ही पौधों और कुछ जानवरों में ऐसी वंशागति अच्छी तरह से प्रलेखित है।
Key figures
- Conrad Waddington
- C. David Allis
- Adrian Bird
Related topics
Seminal works
- allis2007
Frequently asked questions
- डीएनए को बदले बिना जीन अभिव्यक्ति को कैसे विरासत में प्राप्त किया जा सकता है?
- डीएनए मेथिलिकरण और हिस्टोन संशोधन जैसे निशान डीएनए और उसके पैकेजिंग प्रोटीन के ऊपर स्थित होते हैं; विशेष एंजाइम प्रतिकृति के बाद इन निशानों को नए डीएनए पर कॉपी करते हैं, ताकि बेटी कोशिकाएं प्रत्येक जीन की समान चालू या बंद अवस्था को विरासत में प्राप्त करें।
- यूक्रोमैटिन और हेटरोक्रोमैटिन में क्या अंतर है?
- यूक्रोमैटिन शिथिल रूप से पैक होता है और सामान्यतः प्रतिलेखन मशीनरी के लिए सुलभ होता है, इसलिए इसके जीन व्यक्त किए जा सकते हैं, जबकि हेटरोक्रोमैटिन सघन रूप से पैक होता है और सामान्यतः निष्क्रिय होता है; एपिजेनेटिक निशान यह निर्धारित करने में मदद करते हैं कि कौन से क्षेत्र कौन सी अवस्था अपनाते हैं।