Роль хроматина в репрограммировании
В каждой ядерной соматической клетке человека содержится 23 пары линейных хромосом, а также митохиндральная ДНК. Хромосома является структурой, состоящей из комплекса нуклеиновых кислот(ДНК и РНК) и белков. Этот комплекс является основой хромосом и называется хроматином. Хроматин представляет собой переплетение тонких, при исследовании легко окрашивающихся, нитей, образованных ДНК и различными белками. Именно в составе хроматина происходит реализация генетической информации. Основную массу хроматина составляют белки гистоны. Гистоны являются компонентом нуклеосом, - надмолекулярных структур, участвующих в упаковке хромосом. Нуклеосомы располагаются довольно регулярно, так что образующаяся структура напоминает бусы. Нуклеосома состоит из белков четырех типов: H2A, H2B, H3 и H4. В одну нуклеосому входят по два белка каждого типа - всего восемь белков.
Нить ДНК с нуклеосомами образует нерегулярную структуру толщиной около 30 нанометров, так называемую 30 нм фибриллу. Дальнейшая упаковка этой фибриллы может иметь различную плотность. Если хроматин упакован плотно его называют конденсированным или гетерохроматином. Если хроматин упакован неплотно, его называют эу- или интерхроматином. Этот вид хроматина гораздо менее плотный при наблюдении под микроскопом и обычно характеризуется наличием транскрипционной активности.
Плюрипотентные клетки имеют уникальную "открытую" структуру хроматина, характеризующуюся относительно небольшими сконденсированными областями гетерохроматина и активным состоянием основных белков хроматина. При дифференцировке клеток уменьшается "пластичность" гетерохроматина. Прямое доказательство этим изменениям являются картинки с электронной спектроскопии мышиных клеток, которые показывают компактно упакованные области хромоцентра в соматических клетках и рыхлые 10нм волокна хроматина в ИПСК. (http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3102001/)
Процесс репрограммирования влечет за собой серьезные изменения в структуре хроматина. Нуклеосомы являются основной единицей хроматина. Они состоят из гистонов октамеров, собранных из двух экземпляров каждого из основных гистонов H2A, H2B, H3 и H4, завернутых в ДНК (черная линия на картинке). От каждого основного гистона тянется аминокислотный "хвост". Хвост (особенно у гистона H3) подвергается различным пост-трансляционным модификациям, включая (но не ограничиваясь) ацетилирование, фосфорилирование, метилирование, и убиквитинирование, которые играют важную роль в регуляции структуры хроматина. Некоторые модификации гистонов хвоста, таких как ацетилирования (зеленые точки) и H3K4 метилирования (синие точки) коррелирует с активной транскрипции генов и открытой конформации хроматина (слева) в то время как другие, в том числе H3K9 и H3K27 метилирования (красные точки) связаны с подавлением генов и конденсированием структуры хроматина (справа).
Т.к. плотность упаковки хроматина во многом определяется модификациями гистонов, то для повышения репрограммирования необходимо изучение факторов, которые действуют в этом направлении. На картинке ниже представлены белки которые промотируют репрограммирование (зеленые) и которые выступают супрессорами этого процесса.
Нить ДНК с нуклеосомами образует нерегулярную структуру толщиной около 30 нанометров, так называемую 30 нм фибриллу. Дальнейшая упаковка этой фибриллы может иметь различную плотность. Если хроматин упакован плотно его называют конденсированным или гетерохроматином. Если хроматин упакован неплотно, его называют эу- или интерхроматином. Этот вид хроматина гораздо менее плотный при наблюдении под микроскопом и обычно характеризуется наличием транскрипционной активности.
Плюрипотентные клетки имеют уникальную "открытую" структуру хроматина, характеризующуюся относительно небольшими сконденсированными областями гетерохроматина и активным состоянием основных белков хроматина. При дифференцировке клеток уменьшается "пластичность" гетерохроматина. Прямое доказательство этим изменениям являются картинки с электронной спектроскопии мышиных клеток, которые показывают компактно упакованные области хромоцентра в соматических клетках и рыхлые 10нм волокна хроматина в ИПСК. (http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3102001/)
Процесс репрограммирования влечет за собой серьезные изменения в структуре хроматина. Нуклеосомы являются основной единицей хроматина. Они состоят из гистонов октамеров, собранных из двух экземпляров каждого из основных гистонов H2A, H2B, H3 и H4, завернутых в ДНК (черная линия на картинке). От каждого основного гистона тянется аминокислотный "хвост". Хвост (особенно у гистона H3) подвергается различным пост-трансляционным модификациям, включая (но не ограничиваясь) ацетилирование, фосфорилирование, метилирование, и убиквитинирование, которые играют важную роль в регуляции структуры хроматина. Некоторые модификации гистонов хвоста, таких как ацетилирования (зеленые точки) и H3K4 метилирования (синие точки) коррелирует с активной транскрипции генов и открытой конформации хроматина (слева) в то время как другие, в том числе H3K9 и H3K27 метилирования (красные точки) связаны с подавлением генов и конденсированием структуры хроматина (справа).
Т.к. плотность упаковки хроматина во многом определяется модификациями гистонов, то для повышения репрограммирования необходимо изучение факторов, которые действуют в этом направлении. На картинке ниже представлены белки которые промотируют репрограммирование (зеленые) и которые выступают супрессорами этого процесса.