क्रोमैटिन और एपिजेनेटिक विनियमन

डीएनए कैसे हिस्टोन के साथ क्रोमैटिन में पैक होता है, और उस पर लगाए गए रासायनिक निशान जीन की पहुंच को कैसे नियंत्रित करते हैं और नियामक अवस्थाओं को संतति कोशिकाओं तक पहुंचाते हैं।

Definition

क्रोमैटिन डीएनए का हिस्टोन और गैर-हिस्टोन प्रोटीन के साथ एक जटिल है जो जीनोम को पैक करता है; एपिजेनेटिक विनियमन क्रोमैटिन संशोधनों और डीएनए मेथिलिकरण के माध्यम से जीन गतिविधि का नियंत्रण है जिसे डीएनए अनुक्रम को बदले बिना कोशिका विभाजन के माध्यम से प्रसारित किया जा सकता है।

Scope

यह विषय क्रोमैटिन की संरचना और विनियमन में इसकी भूमिका को शामिल करता है: न्यूक्लियोसोम और उच्च-क्रम पैकेजिंग, हिस्टोन संशोधन और प्रकार, क्रोमैटिन रीमॉडलिंग, डीएनए मेथिलिकरण, और एपिजेनेटिक वंशानुक्रम की अवधारणा। यह बताता है कि क्रोमैटिन अवस्था जीन की अभिव्यक्ति को कैसे नियंत्रित करती है; इन गतिविधियों को भर्ती करने वाले अनुक्रम-विशिष्ट कारकों को यूकेरियोटिक प्रतिलेखन नियंत्रण के तहत कवर किया गया है।

Core questions

• डीएनए को न्यूक्लियोसोम और उच्च-क्रम क्रोमैटिन में कैसे पैक किया जाता है?
• हिस्टोन संशोधन और प्रकार जीन अभिव्यक्ति को कैसे प्रभावित करते हैं?
• डीएनए मेथिलिकरण क्या करता है, और इसे कैसे बनाए रखा जाता है?
• एक नियामक अवस्था को एपिजेनेटिक रूप से वंशानुगत क्या बनाता है?

Key theories

जीनोम की नियामक इकाई के रूप में न्यूक्लियोसोम

डीएनए हिस्टोन ऑक्टामर्स के चारों ओर लिपटा होता है जिससे न्यूक्लियोसोम बनते हैं, और न्यूक्लियोसोम की स्थिति और संशोधन यह निर्धारित करते हैं कि अंतर्निहित डीएनए प्रतिलेखन मशीनरी के लिए कितना सुलभ है।

वंशानुगत क्रोमैटिन अवस्थाएँ

हिस्टोन संशोधन और डीएनए मेथिलिकरण के पैटर्न को प्रतिकृति के दौरान कॉपी किया जा सकता है, जिससे एक कोशिका डीएनए अनुक्रम को बदले बिना अपने वंशजों को एक सक्रिय या मौन जीन-अभिव्यक्ति अवस्था संचारित कर सकती है।

Mechanisms

डीएनए न्यूक्लियोसोम बनाने के लिए हिस्टोन ऑक्टामर्स के चारों ओर लिपटता है, जो अधिक सघन तंतुओं में मुड़ते हैं। एंजाइम हिस्टोन पूंछों पर रासायनिक निशान जोड़ते या हटाते हैं, और एटीपी-निर्भर रीमॉडलर न्यूक्लियोसोम को खिसकाते या हटाते हैं, जिससे स्थानीय डीएनए अधिक या कम सुलभ हो जाता है। डीएनए मेथिलट्रांसफरेज साइटोसिन में मिथाइल समूह जोड़ते हैं, जो अक्सर जीन साइलेंसिंग से जुड़ा होता है, और रखरखाव मेथिलिकरण प्रतिकृति के बाद इन निशानों की प्रतिलिपि बनाता है। रीडर प्रोटीन विशिष्ट निशानों को पहचानते हैं और आगे की गतिविधियों को भर्ती करते हैं, इसलिए संशोधनों के संयोजन सक्रिय, संतुलित या मौन क्रोमैटिन को परिभाषित करते हैं जो विभाजनों में बने रह सकते हैं।

Clinical relevance

असामान्य डीएनए मेथिलिकरण और हिस्टोन संशोधन कैंसर और इंप्रिंटिंग विकारों के विशिष्ट लक्षण हैं, और क्रोमैटिन-संशोधित एंजाइम एपिजेनेटिक उपचारों के लक्ष्य हैं; इसे महत्व के रूप में प्रस्तुत किया गया है, न कि नैदानिक ​​मार्गदर्शन के रूप में।

History

न्यूक्लियोसोम मॉडल 1970 के दशक में उभरा, और हिस्टोन-संशोधित एंजाइमों, क्रोमैटिन रीमॉडलर, और डीएनए मेथिलिकरण की नियामक भूमिका की बाद की खोज ने वर्तमान आणविक जीव विज्ञान में एपिजेनेटिक नियंत्रण को जीन विनियमन की एक प्रमुख परत के रूप में स्थापित किया।

Key figures

• Roger Kornberg
• C. David Allis

Seminal works

• alberts2014
• watson2013

Frequently asked questions

'एपिजेनेटिक' का क्या अर्थ है?

यह क्रोमैटिन निशान या डीएनए मेथिलिकरण के कारण जीन गतिविधि में होने वाले वंशानुगत परिवर्तनों को संदर्भित करता है, न कि डीएनए अनुक्रम में होने वाले परिवर्तनों को।

क्रोमैटिन जीन की अभिव्यक्ति को कैसे प्रभावित करता है?

कसकर पैक किया गया या दमनकारी रूप से चिह्नित क्रोमैटिन डीएनए को दुर्गम रखता है और जीन को बंद रखता है, जबकि खुला, सक्रिय क्रोमैटिन प्रतिलेखन मशीनरी को जीन तक पहुंचने और उसे व्यक्त करने देता है।