Создание и разрушение гетерохроматина
Чтобы упаковать двухметровую молекулу ДНК в клеточное ядро размером в несколько тысячных миллиметра, длинные участки ДНК должны быть сильно компактизированы. Эпигенетические метки поддерживают эти участки, известные как гетерохроматин. Учёные из Института иммунобиологии и эпигенетики Макса Планка во Фрайбурге обнаружили два новых механизма, необходимых для формирования гетерохроматина.
- Гетерохроматин — плотно упакованные участки хроматина, в основном состоящие из повторяющихся последовательностей, способных образовывать некодирующие РНК. Находится у центромер и теломер.
- Эвхроматин — менее плотно упакованные, доступные участки, содержащие большинство генов.
Новые ферменты для стабильности гетерохроматина
Исследовательская группа под руководством Томаса Йенювайна описала два новых фермента — Prdm3 и Prdm16. Ранее считалось, что это просто факторы транскрипции, но оказалось, что они функционируют как метилтрансферазы.
- Действие: Prdm3 и Prdm16 присоединяют метильную группу к гистону H3 в положении лизина 9 (H3K9), создавая метку H3K9me1.
- Результат: Этот одно-метилированный гистон транспортируется в ядро и встраивается в гетерохроматин, что необходимо для его целостности.
- Эксперимент: Выключение обоих ферментов приводит к разрушению гетерохроматина и потере его репрессивных свойств.
После этого другие метилтрансферазы (например, Suv39h) могут добавить ещё две метильные группы, создавая H3K9me3, что дополнительно повышает стабильность гетерохроматина.
Также было обнаружено, что без Prdm3 и Prdm16 нарушается ламина ядерной оболочки, с которой должен быть ассоциирован гетерохроматин. Учёные предполагают, что эти ферменты могут метилировать и другие молекулы, помимо гистонов, включая, возможно, белки ламины.
Роль факторов транскрипции в гетерохроматине
В другом исследовании было изучено, как факторы транскрипции контролируют активность в гетерохроматине — а именно репрессию некодирующих РНК.
- Ключевые факторы: Было показано, что два фактора транскрипции — Pax3 и Pax9 — необходимы для целостности гетерохроматина, но, вероятно, участвуют и другие.
- Различие с эвхроматином: В гетерохроматине сайты связывания факторов транскрипции распределены по ДНК сравнительно случайным образом (как «много маленьких пиков без глубоких долин»).
- В эвхроматине факторы транскрипции связываются с ДНК в определённых местах, усиливая действие друг друга, что позволяет точно контролировать активность генов (как «один высокий пик без второстепенных»).
В гетерохроматине случайное распределение сайтов связывания не позволяет факторам транскрипции усилить эффект друг друга. В результате доминируют репрессивные влияния, которые «выключают» эти участки.