Доступность генов и состояния хроматина
Генетический материал в ядре может находиться в различных структурных состояниях, которые напрямую определяют возможность считывания генетической информации.
Выделяют два основных функциональных состояния:
- Эухроматин. В этом состоянии структура нуклеопротеидного комплекса наименее плотная. Благодаря этому гены остаются открытыми и легко доступными для ферментных систем, осуществляющих транскрипцию.
- Гетерохроматин. Это плотно упакованная форма. В таком виде доступ к генам надежно заблокирован, и транскрипция на этих участках невозможна.
Механизм и энергообеспечение ремоделирования
Для того чтобы перевести хроматин из неактивного состояния в активное (или наоборот), клетка использует процесс ремоделирования. Это строго локальное и полностью обратимое изменение структуры.
Суть механизма заключается в физическом перемещении гистонов — белков, которые тесно связаны с нитью ДНК. Смещаясь, гистоны освобождают нужные участки ДНК, тем самым открывая доступ к генам для аппарата транскрипции.
Подобные структурные перестройки не могут происходить самопроизвольно. Они осуществляются крупными ремоделирующими комплексами и требуют значительных затрат энергии. Главным источником этой энергии выступает реакция гидролиза АТФ.
Модификация гистонов
Ключевым событием в каскаде ремоделирования является химическая модификация гистоновых белков.
Основной мишенью для ферментов выступают специфические области — N-концевые участки, которые также называют «хвостами». Они располагаются на гистонах H3 и H4, входящих в состав кора нуклеосомы.
Выделяют три базовых типа модификаций:
- Метилирование — присоединение метильной группы ($CH_3$).
- Ацетилирование — добавление ацетильных остатков.
- Фосфорилирование — присоединение фосфатных групп.
Итоговым результатом таких химических преобразований становится радикальное изменение биохимических свойств гистонов. В зависимости от типа присоединенной группы, это приводит либо к конденсации (уплотнению) хроматина, либо к его деконденсации (разрыхлению).
Чтобы запомнить типы химических модификаций гистонов, используйте аббревиатуру МАФ: Метилирование, Ацетилирование, Фосфорилирование.
Вопросы с занятий и экзамена
Что выступает источником энергии для ремоделирующих комплексов?
Процесс обеспечивается энергией, которая выделяется в результате гидролиза АТФ.
В чем главное функциональное отличие эухроматина от гетерохроматина?
В эухроматине гены доступны для транскрипции, тогда как в гетерохроматине они полностью недоступны.
Какие именно части гистонов подвергаются химической модификации?
Модификации подвергаются N-концевые участки («хвосты») гистонов H3 и H4, находящихся в коре нуклеосомы.
Что ещё разобрать по теме
- Строение кора нуклеосомы и роль гистонов H3 и H4
- Процесс транскрипции на открытых участках генома
- Механизмы гидролиза АТФ в белковых комплексах
- Процессы конденсации и деконденсации макромолекул
Разберите тему целиком в курсе «Биология»
Здесь — выжимка. В курсе — всё, что спрашивают на занятии и экзамене.
- Полная методичка по теме «Ремоделирование хроматина» и ещё 3 793 страниц предмета
- Задания и тесты после каждой темы — как на коллоквиуме
- AI-тьютор ответит на вопрос по теме в любое время
- 124 видеоуроков по предмету
Другие темы раздела «Молекулярная генетика»
Бесплатные видеоуроки: биологияКороткие уроки с конспектами — без регистрации.
Материал подготовлен преподавателями Школы Сеченова по учебной программе медицинских вузов. Носит образовательный характер.