ГЕНЕТИКА - Підручник - А.В. Сиволоб - 2008

РОЗДІЛ 6. Генетика багатоклітинних еукаріотів

ЕПІГЕНЕТИЧНЕ СПАДКУВАННЯ

НР1-залежна система репресії

Прикладом залучення білка НР1 (Heterochromatin Protein 1) до утворення гетерохроматину є центромери хромосом (рис. 6.9). НР1 містить два структурні домени, один з яких упізнає метильовані лізи- нові залишки гістонів, а інший має спорідненість до певних специфічних гістон-деацетилази (HD) і гістон-метилтрансферази (HMT), а також здатен взаємодіяти з іншою молекулою НР1.

Деацетилювання невпорядкованого хвоста гістона Н3 сприяє зв'язуванню специфічної НМТ, яка здійснює метилювання Lys9 гістона Н3. Цей метильований Lys (Me-Lys9) упізнається НР1, який, у свою чергу, рекрутує HD і НМТ, котрі підтримують деацетильований статус і здійснюють метилування суміжних нуклеосом: виникає лавиноподібний процес, що самопідтримується й поширюється на сусідні ділянки. Взаємодія між білками НР1 забезпечує додаткову компактизацію фібрили.

Природу межі, яка відділяє гетерохроматин у центромерній зоні, не з'ясовано, але гранична ділянка містить свій специфічний маркер - метильований Lys4 гістона Н3 (і деметильований Lys9).

У процесі реплікації, що здійснюється нерівномірно в різних ділянках (гетерохроматин реплікується в останню чергу), білки тимчасово знімаються з ДНК у реплікативній вилці (розділ 1). За точкою реплікації гістони батьківського хроматину (котрі несуть на собі гетеро- хроматинові маркери) повертаються на дочірні молекули ДНК разом із гістонами, синтезованими de novo. НР1 також повертається на той самий локус, де він був присутній, і відновлює патерни модифікацій нових гістонів та компактний (репресований) стан гетерохроматинової ділянки. Тобто гетерохроматиновий стан даного локусу відтворюється в дочірніх клітинах. При цьому НР1 має спорідненість до білків ламіни (розділ 1), що зумовлює розташування гетерохроматину в периферичних зонах клітинного ядра.

Подібна система репресії за участю НР1 широко використовується в інших ділянках гетерохроматину, а також для гарантованого блокування генів в еухроматинових зонах. Метилювання Lys9 гістона Н3 і деацетильований стан лізинів гістонів Н3/ Н4 є найхарактернішою ознакою таких ділянок. Обидві модифікації, як описано вище, самопідримуються та підтримують одна одну через опосередковану дію НР1. При цьому важливу роль у забезпеченні репресованого стану відіграє метилювання цитозинів ДНК - інша ковалентна модифікація, яка також відновлюється при клітинному поділі й замикає своєрідне "коло репресії» (рис. 6.10).

Рис. 6.9. Розповсюдження та самопідтримання гетерохроматинового стану в центромерах

Рис. 6.10. Взаємний вплив деацетилювання гістонів, метилювання Lys9 гістона Н3 і метилювання ДНК у гетерохроматині.

Lys⁺ - деацетильовані лізини