Informatie

6.2.2: Aanvullende niveaus voor het reguleren van transcriptie - Biologie


leerdoelen

  • Voorspel regio's van het genoom die meer kans hebben op "open" of "gesloten" chromatine en begrijp hoe acetylering chromatine beïnvloedt.
  • Identificeer de moleculaire aard van DNA-methylatie, de soorten basen die gemethyleerd zijn en het effect van DNA-methylatie op genexpressie.

Eukaryoten reguleren transcriptie via promotor sequenties dicht bij de transcriptie-eenheid (zoals in prokaryoten) en gebruiken ook meer sequenties van versterkers op afstand om meer variatie in de timing, het niveau en de locatie van transcriptie te bieden, zijn er echter nog extra niveaus van genetische controle. Dit bestaat uit twee belangrijke mechanismen: (1) grootschalige veranderingen in de chromatinestructuur en (2) modificatie van basen in de DNA-sequentie. Deze twee zijn vaak met elkaar verbonden.

Chromatine dynamiek

Ondanks de vereenvoudigde manier waarop we DNA vaak weergeven in figuren zoals die in dit hoofdstuk, wordt DNA bijna altijd geassocieerd met verschillende chromatine-eiwitten. Histonen blijven bijvoorbeeld zelfs tijdens transcriptie geassocieerd met het DNA. De transcriptiesnelheid wordt dus ook gecontroleerd door de toegankelijkheid van DNA voor RNApol en regulerende eiwitten. Dus in regio's waar het chromatine zeer compact is, is het onwaarschijnlijk dat een gen zal worden getranscribeerd, zelfs als alle noodzakelijke cis- en trans- factoren zijn aanwezig in de kern. De mate van chromatineverdichting in verschillende regio's wordt gereguleerd door de werking van chromatine hermodellering eiwitten. Deze eiwitcomplexen omvatten enzymen die chemische tags toevoegen of verwijderen, zoals methyl- of acetylgroepen, aan verschillende DNA-gebonden eiwitten. Deze modificaties veranderen de lokale chromatinedichtheid en dus de beschikbaarheid voor transcriptie. geacetyleerd histonen worden bijvoorbeeld vaak geassocieerd met actief getranscribeerde genen, terwijl gedeacetyleerd histon worden geassocieerd met genen die het zwijgen worden opgelegd.

Figuur (PageIndex{1}): Acetylering van histoneiwitten wordt geassocieerd met een meer open chromatineconfiguratie. Acetylering is een omkeerbaar proces. (Origianl-Deyholos-CC:AN)

Hetzelfde, methylering van DNA zelf wordt ook geassocieerd met transcriptieregulatie. Cytosinebasen, vooral wanneer gevolgd door een guanine, zijn belangrijke doelen voor DNA-methylering. Met behulp van een p om de fosfodiesterbinding tussen de nucleotiden weer te geven, worden deze vaak CpG-sitesen regio's waar veel CpG-locaties in de buurt zijn, staan ​​​​bekend als CpG-eilanden. Gemethyleerd cytosine in clusters van CpG-plaatsen wordt vaak geassocieerd met transcriptioneel inactief DNA.

Nadenken over CpG

Waarom is C gevolgd door G een belangrijke plaats voor DNA-methylatie? Denk na over de volgorde van beide strengen DNA. Wat is de complementaire sequentie van 5' ...CG... 3' ? Laat dit toe dat beide strengen worden gemethyleerd?

Figuur (PageIndex{2}):De hier getoonde methyleringsreactie produceert 5-methylcytosine (5mC). Methylgroepen kunnen ook door verschillende werkwijzen worden verwijderd. (flickr-Beardy Git-CC:AND)

De modificatie van DNA en de bijbehorende eiwitten is enzymatisch omkeerbaar (acetylering/deacetylering; methylering/demethylering) en dus een cyclische activiteit. Wanneer DNA echter wordt gerepliceerd, zullen bestaande modificaties op de ouderstreng ook worden toegevoegd aan de nieuw gesynthetiseerde streng, waarbij het patroon in dochtercellen behouden blijft totdat de modificatie enzymatisch wordt verwijderd. Regulering van deze chemische modificaties zorgt voor een andere laag waardoor eukaryote cellen de transcriptie van specifieke genen regelen.


Bekijk de video: Van DNA naar eiwit: transcriptie en translatie (November 2021).