Kromatin ve Epigenetik Düzenleme
DNA'nın histonlarla birlikte kromatin halinde paketlenmesinin ve üzerine yerleştirilen kimyasal işaretlerin, gen erişilebilirliğini nasıl kontrol ettiği ve düzenleyici durumları yavru hücrelere nasıl aktardığı açıklanmaktadır.
Tanım
Kromatin, genomu paketleyen DNA'nın histon ve histon olmayan proteinlerle oluşturduğu komplekstir; epigenetik düzenleme ise, DNA dizisini değiştirmeden hücre bölünmesi yoluyla aktarılabilen kromatin modifikasyonları ve DNA metilasyonu aracılığıyla gen aktivitesinin kontrolüdür.
Kapsam
Bu konu, kromatinin yapısını ve düzenlemedeki rolünü kapsamaktadır: nükleozomlar ve yüksek düzey paketlenme, histon modifikasyonları ve varyantları, kromatin yeniden şekillenmesi (remodelling), DNA metilasyonu ve epigenetik kalıtım kavramı. Kromatin durumunun gen ifadesini nasıl düzenlediği ele alınmaktadır; bu aktiviteleri sağlayan diziye özgü faktörler, ökaryotik transkripsiyonel kontrol başlığı altında incelenmektedir.
Temel sorular
- DNA nükleozomlara ve daha yüksek düzey kromatini nasıl paketlenmektedir?
- Histon modifikasyonları ve varyantları gen ifadesini nasıl etkilemektedir?
- DNA metilasyonu ne işe yaramaktadır ve nasıl sürdürülmektedir?
- Bir düzenleyici durumu epigenetik olarak kalıtsal kılan nedir?
Temel kuramlar
- Genomun düzenleyici birimi olarak nükleozom
- DNA, histon oktamerleri etrafına sarılarak nükleozomları oluşturur ve nükleozomların konumlanması ve modifikasyonu, altta yatan DNA'nın transkripsiyonel makineye ne kadar erişilebilir olduğunu belirlemektedir.
- Kalıtsal kromatin durumları
- Histon modifikasyonu ve DNA metilasyonu kalıpları, replikasyon sırasında kopyalanabilmekte, bu da bir hücrenin DNA dizisini değiştirmeden aktif veya sessiz bir gen ifadesi durumunu yavrularına aktarmasına olanak tanımaktadır.
Mekanizmalar
DNA, histon oktamerleri etrafına sarılarak nükleozomları oluşturur ve bunlar daha kompakt lifler halinde katlanır. Enzimler, histon kuyruklarına kimyasal işaretler ekler veya çıkarır ve ATP'ye bağımlı yeniden şekillendiriciler (remodellers) nükleozomları kaydırır veya uzaklaştırır; bu mekanizmalar birlikte lokal DNA'yı daha fazla veya daha az erişilebilir hale getirir. DNA metiltransferazlar, sitozinlere metil grupları ekler ve bu durum genellikle gen susturulmasıyla ilişkilidir; idame metilasyonu ise bu işaretleri replikasyondan sonra kopyalar. Okuyucu proteinler belirli işaretleri tanır ve ek aktiviteleri başlatır, böylece modifikasyon kombinasyonları, bölünmeler boyunca devam edebilen aktif, hazır (poised) veya sessiz (silent) kromatini tanımlar.
Klinik önem
Anormal DNA metilasyonu ve histon modifikasyonu, kanserlerin ve imprinting bozukluklarının ayırt edici özellikleridir ve kromatin modifiye edici enzimler, epigenetik tedavilerin hedefleridir; bu bilgiler klinik rehberlik olarak değil, önemini belirtmek amacıyla sunulmaktadır.
Tarihçe
Nükleozom modeli 1970'lerde ortaya çıkmıştır ve histon modifiye edici enzimlerin, kromatin yeniden şekillendiricilerin (remodellers) ve DNA metilasyonunun düzenleyici rolünün daha sonra keşfedilmesi, epigenetik kontrolü günümüz moleküler biyolojisinde gen düzenlemesinin önemli bir katmanı olarak kabul ettirmiştir.
Öne çıkan isimler
- Roger Kornberg
- C. David Allis
İlgili konular
Temel eserler
- alberts2014
- watson2013
Sıkça sorulan sorular
- 'Epigenetik' ne anlama gelmektedir?
- DNA dizisinin kendisindeki değişikliklerden ziyade, kromatin işaretleri veya DNA metilasyonu tarafından neden olunan gen aktivitesindeki kalıtsal değişiklikleri ifade etmektedir.
- Kromatin, bir genin ifade edilip edilmeyeceğini nasıl etkilemektedir?
- Sıkıca paketlenmiş veya baskılayıcı şekilde işaretlenmiş kromatin, DNA'yı erişilemez tutar ve genleri kapatır; açık, aktive edici kromatin ise transkripsiyonel makinenin gene ulaşmasına ve onu ifade etmesine olanak tanır.