Kromatin dan Regulasi Epigenetik

Bagaimana DNA yang dikemas dengan histon menjadi kromatin, dan tanda kimiawi yang ditempatkan padanya, mengontrol aksesibilitas gen dan meneruskan keadaan regulasi ke sel anak.

Definition

Kromatin adalah kompleks DNA dengan protein histon dan non-histon yang mengemas genom; regulasi epigenetik adalah kontrol aktivitas gen melalui modifikasi kromatin dan metilasi DNA yang dapat diperbanyak melalui pembelahan sel tanpa mengubah sekuens DNA.

Scope

Topik ini mencakup struktur kromatin dan perannya dalam regulasi: nukleosom dan pengemasan tingkat tinggi, modifikasi dan varian histon, remodeling kromatin, metilasi DNA, dan konsep pewarisan epigenetik. Topik ini membahas bagaimana keadaan kromatin mengatur ekspresi gen; faktor-faktor spesifik sekuens yang merekrut aktivitas ini dibahas di bawah kontrol transkripsi eukariotik.

Core questions

• Bagaimana DNA dikemas menjadi nukleosom dan kromatin tingkat tinggi?
• Bagaimana modifikasi dan varian histon memengaruhi ekspresi gen?
• Apa yang dilakukan metilasi DNA, dan bagaimana metilasi itu dipertahankan?
• Apa yang membuat suatu keadaan regulasi dapat diwariskan secara epigenetik?

Key theories

Nukleosom sebagai unit regulasi genom

DNA melilit oktamer histon membentuk nukleosom, dan penempatan serta modifikasi nukleosom menentukan seberapa mudah DNA di bawahnya dapat diakses oleh mesin transkripsi.

Keadaan kromatin yang dapat diwariskan

Pola modifikasi histon dan metilasi DNA dapat disalin selama replikasi, memungkinkan sel untuk mentransmisikan keadaan ekspresi gen yang aktif atau diam kepada keturunannya tanpa mengubah sekuens DNA.

Mechanisms

DNA melilit oktamer histon membentuk nukleosom, yang melipat menjadi serat yang lebih padat. Enzim menambahkan atau menghilangkan tanda kimiawi pada ekor histon, dan remodeler yang bergantung pada ATP menggeser atau mengeluarkan nukleosom, secara bersama-sama membuat DNA lokal lebih atau kurang dapat diakses. DNA metiltransferase menambahkan gugus metil ke sitosin, sering dikaitkan dengan pembungkaman gen, dan metilasi pemeliharaan menyalin tanda-tanda ini setelah replikasi. Protein pembaca mengenali tanda-tanda spesifik dan merekrut aktivitas lebih lanjut, sehingga kombinasi modifikasi mendefinisikan kromatin aktif, siap, atau diam yang dapat bertahan melintasi pembelahan.

Clinical relevance

Metilasi DNA dan modifikasi histon yang aberan adalah ciri khas kanker dan gangguan imprinting, dan enzim pengubah kromatin adalah target terapi epigenetik; disajikan sebagai signifikansi, bukan panduan klinis.

History

Model nukleosom muncul pada tahun 1970-an, dan penemuan selanjutnya tentang enzim pengubah histon, remodeler kromatin, dan peran regulasi metilasi DNA menetapkan kontrol epigenetik sebagai lapisan utama regulasi gen dalam biologi molekuler saat ini.

Key figures

• Roger Kornberg
• C. David Allis

Seminal works

• alberts2014
• watson2013

Frequently asked questions

Apa arti 'epigenetik'?

Ini mengacu pada perubahan yang dapat diwariskan dalam aktivitas gen yang disebabkan oleh tanda kromatin atau metilasi DNA daripada oleh perubahan pada sekuens DNA itu sendiri.

Bagaimana kromatin memengaruhi apakah suatu gen diekspresikan?

Kromatin yang dikemas rapat atau ditandai secara represif menjaga DNA tidak dapat diakses dan gen mati, sementara kromatin yang terbuka dan mengaktifkan memungkinkan mesin transkripsi mencapai dan mengekspresikan gen.