Transcript Chromatyna
Organizacja materiału genetycznego u roślin Chromatyna wypełnia jądro komórkowe Maksymalny stopień kondensacji DNA osiąga w chromosomach Białka histonowe „Sznur korali” (‘beads on the string’) Olins & Olins, 1973 http://users.rcn.com/jkimball.ma.ultranet/BiologyPages/N/Nucleus.html Photo of chromatin digested by nuclease, from Hewish and Burgoyne's 1973 experiment. Dean Hewish, 1973 Leigh Burgoyne, 1973 Trawienie chromatyny DNAzą -Drabinka nukleosomowa Roger Kornberg w 1974 r. zaproponował model, w którym DNA owinięty jest wokół rdzenia histonowego tworząc nukleosom NUKLEOSOM JEST PODSTAWOWĄ JEDNOSTKĄ STRUKTURALNĄ CHROMATYNY Fałd histonowy Złożenie fałdów (hand shake) Konserwowane elementy na obrzeżu oktameru Oktamer – oddziaływanie z DNA Struktura krystalogtaficzna cząstki rdzeniowej nukleosomu Karolin Luger Timothy Richmond Luger K, Mader AW, Richmond RK, Sargent DF, Richmond TJ. Nature 1997 Sep18;389(6648):251-60 Składanie nukleosomu Zaginanie i zwijanie DNA na oktamerze • Ściśle zwinięta lewoskrętna superhelisa ma ok. 80 pz na zwój i skok superhelikalny ok. 27,5 A. Ekspozycja miejsc w helisie DNA na oktamerze Mutacje SIN znoszą oddziaływania oktameru z DNA Cząstka rdzeniowa, chromatosom i nukleosom Umiejscowienie H1 w nukleosomie Rodzaje chromatyny w jadrze Regulacyjna rola chromatyny Struktury ponadnukleosomowe Nukleosomy zajmują określone miejsca w chromatynie • • • A. Schemat ułożenia nukleosomów w chromatynie, pojęcie długości powtórzeń nuklesomowych. B. Silnie zlokalizowane i rozmyte nukleosomy. • C. Nukleosomy a miejsca wiązania czynników transkrypcyjnych. • G. Arya et al. jbsd 2010 • Nukleosomy a transkrypcja • Schemat otwartych (A) i zamkniętych (B) promotorów. • Typowa mapa pozycyjna nukleosomów na otwartym promotorze pokazuje wyraźne wyróżnienie locus genowego przez obecność rejonów 5’ i 3’ wolnych od nukleosomów (NDR). • (TSS) - miejsce startu transkrypcji. • 5’ NDR sąsiaduje z silnie związanymi nukleosomami. • G. Arya et al. jbsd 2010 Pozycjonowanie nukleosomów Struktura a funkcja chromatyny Zmiany struktury chromatyny • modyfikacje DNA • modyfikacje potranslacyjne histonów • wyspecjalizowane warianty histonów • ATP-zależna przebudowa (remodeling) chromatyny Metylacja DNA, Metylomy Metylacja cytozyny w DNA U bliźniąt monozygotycfznych różnice epigenetyczne (metylacja DNA) nagromadzają się w życiu osobniczym • Significant DNA methylation changes are indicated as thick red and green blocks in the ideograms. The 50-year-old twin pair shows abundant changes in the pattern of DNA methylation (green=hypermethylation and red=hypomethylation), 3-year-old twins have a very similar DNA methylation (yellow). • "...We found that, although twins are epigenetically indistinguishable during the early years of life, older monozygous twins exhibited remarkable differences in their overall content and genomic distribution of 5-methylcytosine DNA and histone acetylation, affecting their gene-expression portrait. These findings indicate how an appreciation of epigenetics is missing from our understanding of how different phenotypes can be originated from the same genotype." • Proc Natl Acad Sci U S A. 2005 Jul Modyfikacje potranslacyjne białek histonowych Turner 2002 Modyfikacje potranslacyjne białek histonowych – kod histonowy Modyfikacje potranslacyjne białek histonowych Kozaurides 2007 Acetylacja lizyny w histonach Elektroforetyczny dowód acetylacji histonów Efekt acetylacji ogonów histonowych Mechanizm działania modyfikacji potranslacyjnych białek histonowych Działanie bezpośrednie: zmiany w oddziaływaniach histon-DNA i histon-histon Działanie pośrednie: rekrutacja białek rozpoznających określone modyfikacje Kozaurides 2007 Warianty histonów – H2A Warianty histonów - rozmieszczenie w chromosomach ATP-zależna przebudowa (remodeling) chromatyny Główne typy kompleksów remodelujących chromatynę SWI/SNF Snf2 Swp 73 Snf5 Swi3Swi3 ISWI ISWI ISWI Mi2 Mi2 Działanie kompleksów remodelujących chromatynę ATP DDM1 Kingston & Narlikar, 1999 Brzeski & Jerzmanowski, 2003 ATP-zależna przebudowa (remodeling) chromatyny Jeden z mechanizmów remodelingu: przesunięcie oktameru histonów wzdłuż nici DNA Chromatyna – hierarchia struktur