B.M 06.10.11 Wykład 2.
10-6
Domena funkcjonalna- obszar czuły na trawienie DNAzą
Czy są granice wyznaczające d.f.?
Domena f. jest wyznaczona przez specyficzne sekwencje – izolatory (1000-2000 par zasad) występują na jednej i drugiej d.f.
10-7
Zostały odkryte przy genie hsp70.
S.izolatorowe – scs i scs’. Znosza tzw. Efekt pozycyjny; definiują d.f.
10-8a
Domenie funkcjonalnej odpowiada chromatyna rozluźniona
10-8b
Ten sam gen może być ekspres jonowany na różnym poziomie.
Poycja gdzie jest determinowany gen definiuje jego ekspresję.
S. izolatorowe odpowiedzialne są za utrzymane tożsamości każdej d.f. – niezależnośc funkcjonalna
10-9a
10-9b
Izolatory mogą być odpowiedzialne za stanowienie tożsamości każdej d.f, zapobiegają komunikacji między d.f.-każdy gen ma być pod kontrolą swoich sekwencji regulatorowych.
Jak działają izolatory?
Funkcja izolatorowa nie jest wprost skutkiem sekwencji. Zalezy ona od białek, które wiążą specyficznie s. regulatorowe. Białka te wiążą się również z matrix jądrową.
Region Kontrolny Locus (lcr)
Lcr mają zdolnośc do znoszenia efektu pozycyjnego. W przeciwieństwie do s.i. stymulują ekspresję genów
10-10
Lcr został odkryty przy okazji genów kodujących ludzką beta-globulinę.
Talosemia- choroba krwi, uszkodzenie genów kodujących alfa- i beta-globuliny
Lcr zawiera 5 miejsc nadwrażliwych na DNAzę. W tych miejscach nie ma nukleosomów. Pojawiają się wtedy, kiedy dany gen jest aktywny. Zmiania struktury chromatyny skutkuje zwiększeniem ilości nukleosomów. Jest przyczyną aktywności genu lub zmianą ich struktur.
MODYFIKACJE CHROMATYNY I EKSPRESJA GENOMU – skutkują zmianą poziomu ekspresji genów
10-11
W obszarze który ulega rozluźnieniu mogą zachodzić zmiany str. Chromatyny.
Nukleosomy są ciągle związane z DNA w regularny sposób, ale ich struktura jest rozluźniona, lecz regularna.
Str. W obsarze d.f – nukleonomy zmieniły swoje położenie, uległy re pozycjonowaniu.
MODYFIKACJE CHEMICZNE HISTONÓW – jest bardzo waznym czynnikiem wpływającym na str. Chromatyny, ponieważ wpływają na stopień upakowania nukleosomu
Histony- główny czynnik decydujący o str. Chromatyny, czyli o genie jako całości. Główny składnik nukleosomu.
Modyfikacja – acetylacja histonów – reszta aminowa lizyny podlega modyfikacji przez resztę kw. Octowego. Jest możliwa reakcja odwrotna
Czy wszystkie reszty lizyny podlegają takiej modyfikacji?
10-12
Histony rdzeniowe- tworzą rdzeń nukleosomu (H2A, H2B, H3, H4)
H1- histon łącznikowy- występuje poza rdzeniem
Inne reszty listy obecne w str. I-rzędowej nie podlegają acetylacji. Acetylacja dotyczy reszt lizyny z N-końców struktur rdzeniowych (sekwencji histonów)
10-13
DNA oddziaływuje elektrostatycznie z reztami lizyny. Powoduje to, ze str. Jest zwarta (kompaktowa)
Po modyfikacji przez r. kw. Octowego ładunek znika i na reszcie lizyny pojawia się ł. Ujemny.
Skutkiem tego jest zmiana str. Chromatyny – str. Ulega rozluźnieniu. R. acetylacji biegnie przy udziale czynnika HAT – enzym (histone acetyl transferise – acetylotransferaza histonu)
ACETYLOTRANSFERAZY:
P55/GCN5 – białko u drożdży, składnik kompleksu inicjującego transkrypcję genu u drożdży, to zorganizowanie polega na tym, i to białko jest acetylotransferazą.
P300/CBP – czynnik kwasowy do aktywacji różnych genów
Różne typy kom. Różnią się wzorem acetylacji histonów. Niektóre acetylotransferazy mogą acetylować histony In vitro. Acetylotransferazy wymagają do swej aktywacji jeszcze innych czynników białkowych.
SAGA i ADA to kompleksy u drożdży, zaś TFTC – u ludzi
SAGA wchodzi w skład białka GCNS; wchodzą również białka odpowiedzialne za wiązanie specyficznych struktur białek. Składają się z 15 białek.
Acetylotransferazy tworzą wielkie kompleksy wielobiałkowe ( niektóre większe od nukleosomu)
ACetylacja histydyny jest jednym z integralnych procesów aktywacji genów.
Możliwa jest deacetylacja, która deaktywuje geny. Nie jest spontaniczna, zachodzi przy udziale enzymów – HDA (HDAC) – deacetylazy histonów.
HDAC1/Rpd3 – białko drożdżowe, pełni funkcję represora transkrypcji (obniża poziom ekspresji genu) Znosi efekt acetylacji
Sin3 kompleks – u ssaków (RGApH6, RGApH8)
NuRD kompleks
Sir2
Białka HDAC są składnikami wielobiałkowych kompleksów.
Białko retinoblastomy- kontroluje ekspresję genów odpowiedzialnych za poliforację komórki.
Acetylacja i deacetylacja są bardzo różnymi modyfikacjami, które zmieniają strukturę chromatyny – powrót do struktury skondensowanej.
Obie nie są spontaniczne
Obie nie są jedyny modyfikacjami (to są modyfikacje kowalencyjne, dotyczące głównie końca N), na końcach C są bardzo rzadko
10-14
Inne modyfikacje:
Metyzacja (lizyna, arginina); histony H3, H4 – jest Nieodwracalna, skutki metylacji są dlugotrwałe
Fosforylacja (seryna)
Ubikwitynacja (lizyna na końcach C); H2A, H2B
Modyfikacje te wpływają też na transkrypcję, tj. acetylacja
10-15
Metylacja u lizyny 4 i 9 na histonie H3 – skutkuje powstaniem miejsca wiazania specyficznego białka HP1 – ścisłe upakowanie chromatyny ”wycisza” ekspresję genów. Proces ten może być hamowany przez metyzację 4 reszt lizyny. Otwarcie struktury chromatyny aktywuje ekspresję genów
Proces metyzacji i acetylacji konkurują ze sobą.
Kod histonowy – konkretna modyfikacja skutkuje aktywacją lub inaktywacją transkrypcji genów.
-modyikacje chemiczne grup histonowych
-remodelowanie chromatyn – polega na zmianie położenia nukleosomu lub zmianie ich struktur, co umożliwia dostęp do specyficznych miejsc białkom, które wpływają na poziom ekspresji genów.Nie jest powiązana z modyfikacjami chemicznymi/ nie jest warunkiem koniecznym do ekspresji wszystkich genów.
Hsp70-aktywacja ekspresji genów jest warunkiem powstania miejsc wrażliwych na działanie DNAzy – co jest skutkiem re modelowania.
Remodelowanie jest skutkiem procesów zaleznych od energii, która osłabia oddziaływania między DNA a nukleosomem.
10-17
3 rodzaje re modelowania
- remodelowanie właściwe – dochodzi do zmiany struktury nukleosomu, zmiena przebiegu cz. DNA bez zmiany położenia nukleosomu. Po indukcji remodelowania następuje 2-krotnie zwiększenie nukleosomu
- poślizg (przemieszczanie się) – nukleonom przemieszcza się wzdłuż nici DNA (przemieszczenie cis) dotyczy procesów, w których nukleonom przemieszcza się w tej samej cząsteczce DNA.
- transfer (przemieszczenie trans) - przemieszczenie nukleosomu na inną cząsteczke DNA lub tej samej cząsteczki na dłuższą odległość.
ZA re modelowanie odpowiedzialne są białka, które działają w dużych kompleksach (kompleksy remodelujące) np. kompleks Swi/Snf – nie ma wprost zdolności do wiązania DNA
Swi/Snf – u drożdży, przynajmniej 11 białek
ZA TYDZIEŃ NIE MA WYKŁADU