Kromatin ve Epigenetik Kalıtım
DNA üzerindeki ve onu paketleyen histon proteinleri üzerindeki kimyasal işaretler, bir genin erişilebilir olup olmadığını veya susturulup susturulmadığını belirlemektedir. Bu işaretler hücre bölünmesi yoluyla kopyalanabildiğinden, DNA dizisinde herhangi bir değişiklik olmaksızın gen ifadesi durumlarının kalıtılmasına olanak tanımaktadır.
Tanım
Kromatin tabanlı epigenetik kalıtım, DNA dizisinde herhangi bir değişiklik olmaksızın, kromatin erişilebilirliğini değiştiren ve hücre bölünmesi sırasında kopyalanan DNA metilasyonu ve histon modifikasyonları yoluyla gen ifadesi durumlarının aktarılmasıdır.
Kapsam
Bu konu, DNA metilasyonunu ve kararlı susturmadaki rolünü, histon kuyruklarının kovalent modifikasyonunu ve bunun sonucunda oluşan açık veya kapalı kromatin yapısını, ATP bağımlı kromatin yeniden şekillenmesini, kromatin durumlarının DNA replikasyonu yoluyla yayılmasını ve hücre ile organizma nesilleri boyunca epigenetik kalıtım kavramını kapsamaktadır. Kalıtsal kromatin tabanlı düzenlemeyi ele almaktadır; diziye özgü ve RNA aracılı kontrol, bitişik konularda incelenmektedir.
Temel sorular
- DNA metilasyonu genleri nasıl susturur ve replikasyon boyunca nasıl kararlı kalır?
- Histon modifikasyonları, genlere erişimi kontrol etmek için kromatini nasıl açar veya kapatır?
- Kromatin yeniden şekillenme kompleksleri nükleozomları nasıl yeniden konumlandırır?
- Kromatin durumları, gen ifadesi kalıplarının kalıtılması için nasıl kopyalanır?
Anahtar kavramlar
- DNA metilasyonu ve gen susturma
- Histon modifikasyonları ve histon kodu
- Açık ökromatin ve kapalı heterokromatin
- ATP bağımlı kromatin yeniden şekillenmesi
- Kromatin durumlarının kalıtılabilirliği
Mekanizmalar
Sitozinlere eklenen metil grupları ve histon kuyrukları üzerindeki çeşitli kimyasal işaretler, kromatini sessiz heterokromatine yoğunlaştıran veya açık ve aktif tutan proteinleri toplamaktadır; yeniden şekillenme kompleksleri, düzenleyici dizileri ortaya çıkarmak için nükleozomları kaydırmakta veya uzaklaştırmakta, bakım enzimleri ise yeni sentezlenmiş DNA üzerindeki metilasyon ve histon işaretlerini yeniden oluşturarak durumun yavru hücrelerde devam etmesini sağlamaktadır.
Klinik önem
Anormal DNA metilasyonu ve histon modifikasyonu, kanser ve çeşitli gelişim sendromlarının ayırt edici özellikleridir; epigenetik işaretler biyobelirteç olarak işlev görmekte ve metilasyon ile histon modifiye edici enzimleri hedef alan ilaçlar onkolojide kullanılmaktadır; bu alan burada klinik rehberlikten ziyade anlama amacıyla sunulmaktadır.
Tarihçe
Waddington, 1940'larda genotipin fenotipe nasıl yol açtığını açıklamak için epigenetik terimini ortaya atmıştır; moleküler çağ, DNA metilasyonunun bir susturma işareti olarak tanınmasıyla başlamış ve 2000'li yıllarda histon modifiye edici enzimlerin keşfiyle hızlanarak kromatini kalıtsal bir düzenleme katmanı olarak kurmuştur.
Tartışmalar
- Memelilerde nesiller arası epigenetik kalıtım
- Epigenetik işaretlerin memelilerde nesiller arası aktarılarak yavru fenotiplerini etkileyip etkilemediği tartışmalı bir konu olmaya devam etmektedir, çünkü çoğu işaret germ hattında sıfırlanmakta ve insanlarda net kanıtlar sınırlıdır, oysa bu tür bir kalıtım bitkilerde ve bazı hayvanlarda iyi belgelenmiştir.
Öne çıkan isimler
- Conrad Waddington
- C. David Allis
- Adrian Bird
İlgili konular
Temel eserler
- allis2007
Sıkça sorulan sorular
- Gen ifadesi, DNA değişmeden nasıl kalıtılabilir?
- DNA metilasyonu ve histon modifikasyonları gibi işaretler, DNA'nın ve onu paketleyen proteinlerin üzerinde yer almaktadır; özelleşmiş enzimler, replikasyondan sonra bu işaretleri yeni DNA üzerine kopyalamakta, böylece yavru hücreler her genin aynı açık veya kapalı durumunu kalıtmaktadır.
- Ökromatin ve heterokromatin arasındaki fark nedir?
- Ökromatin gevşek paketlenmiş olup genellikle transkripsiyon mekanizmasına erişilebilirdir, bu nedenle genleri ifade edilebilirken, heterokromatin yoğun paketlenmiş ve tipik olarak susturulmuştur; epigenetik işaretler, hangi bölgelerin hangi durumu benimseyeceğini belirlemeye yardımcı olmaktadır.