Я немного запутался в механизмах, которые связывают модификации гистонов с экспрессией генов.
То есть считается, что H3K36me3 присутствует в активно транскрибируемых генах, H3K27me3 — в репрессированных областях и т. д. Каков механизм, благодаря которому H3K36me3 присутствует в активных областях и т. д.? Это причинно-следственная связь или просто ассоциация?
Сначала мы должны вспомнить, что такое нуклеосома: сегмент ДНК, заполненный белками, называемыми гистонами. Это первый шаг к превращению ДНК в более компактную структуру. Ссылаясь на преимущества такой чрезвычайно компактной, но гибкой структуры, как хромосомы, этот ответ стал бы немного длиннее (если хотите, я могу добавить их позже), а чтобы быстрее ответить на ваш вопрос, лучше продолжить дискуссию.
Эпигенетика и экспрессия генов настолько прекрасны, что у них есть много механизмов для регуляции или изменения экспрессии генов, и вы упомянули один, который осуществляется посредством обратимых ковалентных модификаций гистонов. Такие модификации осуществляются специфическими белками, способными осуществлять метилирование, ацетилирование, фосфорилирование в некоторых аминокислотах гистонов.
Когда аминокислота гистона связана с заряженными группами (например, метильной, ацетильной), ее заряд изменяется, и в зависимости от полученного заряда (отрицательного или положительного) она может уменьшать или увеличивать сродство между гистоновым хвостом и соседними нуклеосомами. , и, следовательно, сделать нуклеосому более компактной и менее доступной или менее компактной и более доступной, соответственно.
Но основное влияние этих ковалентных модификаций на гистоны заключается в том, что группы, добавленные к аминокислотам, действуют как маркеры, указывающие для белков, участвующих в экспрессии (таких как транскрипционные факторы и РНК-полимераза), что некоторые гены включены или выключены. Паттерны этих модификаций (которые подавляют или стимулируют экспрессию генов) еще полностью не изучены.
Пример того, как выбирается определенный регион для маркировки экспрессии или репрессии:
Рассмотрим организм, который получил от родителей репрессированный ген, связанный с ожирением, и этот организм ленив, много ест, ведет малоподвижный образ жизни. В результате всей этой стимуляции белки, ответственные за изменение гистонов гена, связанного с ожирением, могут быть активированы или рекрутированы другими белками и вносить ковалентные модификации таким образом, что гистоны этого гена теперь помечены для его активации. выражено. Этот организм может передать новую отметку своим детям, и они будут иметь склонность к ожирению из-за активированного гена. (Этот последний пример был экспериментом эпигенетики с использованием крыс, я видел его давно, поэтому не могу вспомнить ссылку).
И о том, случайно это или нет, следы регуляции в последовательности ДНК не могут быть случайными. Для каждой одной или двух модификаций гистонов существует фермент, который будет выполнять свою функцию только в том случае, если какое-либо событие уже запущено или если оно запущено во время жизни клетки, в зависимости от окружающей среды, которой подвергается клетка. Таким образом, миллионы клеток одной и той же ткани, выполняющих одну и ту же функцию, случайно не будут иметь одинаковый паттерн экспрессии основных генов, связанных с этой функцией. Следовательно, регуляция экспрессии генов очень тонкая, и гистоновые метки являются одним из многих механизмов, которые вместе определяют, репрессируется или экспрессируется ген.