2) перемещение рядом расположенных нуклеосом по нити ДНК с помощью специальных ферментов
3) сборку нуклеосомы при матричных процессах
4) разборку нуклеосомы при матричных процессах
Эпигенетическими модификациями хроматина называют обратимые или относительно стабильные изменения состояния хроматина, не сопровождающиеся изменением последовательности ДНК и способные влиять на экспрессию генов. Классический пример — ковалентная химическая модификация N-концевых хвостов коровых гистонов H2A, H2B, H3 и H4. Эти участки выступают из нуклеосомы и доступны для действия ферментов; к ним присоединяются ацетильные, метильные, фосфатные, убиквитиновые и другие группы.
Функциональный результат зависит от типа модификации, конкретной аминокислоты и сочетания меток. Например, ацетилирование лизинов гистонов обычно уменьшает их положительный заряд, ослабляет взаимодействие с отрицательно заряженной ДНК и способствует формированию более открытого эухроматина. Метилирование может быть связано как с активацией, например H3K4me3 в промоторах активных генов, так и с репрессией, например H3K9me3 или H3K27me3. Реализацию эффекта обеспечивают ферменты-писатели , удаляющие модификации ферменты-ластики и белки-считыватели , распознающие определённые гистоновые метки.
Перемещение нуклеосом по ДНК относится преимущественно к АТФ-зависимому ремоделированию хроматина: специальные комплексы меняют положение или состав нуклеосом, но это не является химической модификацией гистонов. Сборка и разборка нуклеосом представляют собой процессы динамики и обновления хроматина, связанные с репликацией, репарацией и транскрипцией. Поэтому именно химическая модификация N-концов коровых гистонов соответствует определению, приведённому в задании.
| Механизм | Молекулярная основа | Типичный функциональный эффект |
|---|---|---|
| Ацетилирование гистонов | Присоединение ацетильных групп к лизинам N-концевых хвостов; ферменты — гистон-ацетилтрансферазы | Ослабление взаимодействия гистона с ДНК, повышение доступности хроматина и транскрипционной активности |
| Деацетилирование | Удаление ацетильных групп гистондеацетилазами | Уплотнение хроматина и преимущественная репрессия транскрипции |
| Метилирование гистонов | Добавление одной, двух или трёх метильных групп к лизинам или аргининам | Эффект зависит от локализации: H3K4me3 обычно активирует транскрипцию, H3K9me3 и H3K27me3 связаны с репрессией |
| Фосфорилирование и убиквитинирование | Присоединение фосфатных групп или убиквитина к определённым аминокислотным остаткам гистонов | Регуляция транскрипции, репарации ДНК, клеточного цикла и ответа на повреждение генома |
| АТФ-зависимое ремоделирование | Перемещение, удаление или изменение состава нуклеосом комплексами SWI/SNF, ISWI, CHD и INO80 | Изменение доступности участков ДНК без обязательной ковалентной модификации гистонов |
| Сборка и разборка нуклеосом | Включение или удаление гистонового октамера при репликации, транскрипции и репарации | Обновление структуры хроматина; это процесс его динамики, а не собственно химическая модификация |
Эпигенетические гистоновые метки участвуют в тканеспецифической экспрессии генов, геномном импринтинге, инактивации X-хромосомы и поддержании клеточной памяти. Нарушение работы ферментов, устанавливающих или удаляющих такие метки, имеет значение в патогенезе опухолей и ряда наследственных синдромов. В лабораторной практике состояние хроматина оценивают, в частности, методами иммунопреципитации хроматина и секвенирования участков, связанных с определёнными гистоновыми метками.