Transcript
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
