Кіріспе
Көтергіштер мен промоторлардың өзара әрекеттесуін бөгейтін генетикалық шекаралық элемент, электрлік оқшаулағыш. Оқшаулағыш – бұл ұзақ қашықтықтағы реттеуші элементтерге жататын цис-реттеуші элементтің бір түрі. Көпжасушалы эукариоттарда кездесетін және мақсатты геннің промоторлық элементінен қашықтықта әрекет ететін оқшаулағыштардың ұзындығы әдетте 300 bp-ден 2000 bp-ге дейін жетеді. Оқшаулағыштарда тізбектелген ДНК-ға байланысатын әртүрлі ақуыздардың жиынтық байланыс орындары болады.
electrical insulator
An insulator is a type of cis regulatory element known as a long range regulatory element. Found in multicellular eukaryotes and working over distances from the promoter element of the target gene, an insulator is typically 300 bp to 2000 bp in length. Insulators contain clustered binding sites for sequence specific DNA binding proteins
Insulators function either as an enhancer blocker or a barrier, or both. The mechanisms by which an insulator performs these two functions include loop formation and nucleosome modifications. There are many examples of insulators, including the CTCF insulator, the gypsy insulator, and the β globin locus. The CTCF insulator is especially important in vertebrates, while the gypsy insulator is implicated in Drosophila. The β globin locus was first studied in chicken and then in humans for its insulator activity, both of which utilize CTCF. The genetic implications of insulators lie in their involvement in a mechanism of imprinting and their ability to regulate transcription. Mutations to insulators are linked to cancer as a result of cell cycle disregulation, tumourigenesis, and silencing of growth suppressors.
Оқшаулағыштар күшейткішті тоқтатушы немесе кедергі ретінде, немесе екеуінің де комбинациясы ретінде жұмыс істей алады. Оқшаулағыштың осы екі функцияны орындау механизмдеріне цикл құру және нуклеосома модификациялары жатады. Оқшаулағыштардың көптеген мысалдары бар, олардың ішінде CTCF оқшаулағышы, циган оқшаулағышы және β-глобин локусы бар. CTCF оқшаулағышы омыртқалы жануарларда ерекше маңызды, ал циган оқшаулағышы Drosophila-да кездеседі. β-глобин локусы алдымен тауықтарда, содан кейін адамдарда оқшаулағыш әрекеті үшін зерттелді, екеуі де CTCF-ті пайдаланады. Оқшаулағыштардың генетикалық маңызы олардың импринтинг механизміне қатысуында және транскрипцияны реттеу қабілетінде жатыр. Оқшаулағыштарға мутациялар жасуша циклінің бұзылуы, ісік пайда болуы және өсуді тежеушілердің белсенділігін жоғалтуы салдарынан қатерлі ісіктерге байланысты.
electrical insulator
An insulator is a type of cis regulatory element known as a long range regulatory element. Found in multicellular eukaryotes and working over distances from the promoter element of the target gene, an insulator is typically 300 bp to 2000 bp in length. Insulators contain clustered binding sites for sequence specific DNA binding proteins
Insulators function either as an enhancer blocker or a barrier, or both. The mechanisms by which an insulator performs these two functions include loop formation and nucleosome modifications. There are many examples of insulators, including the CTCF insulator, the gypsy insulator, and the β globin locus. The CTCF insulator is especially important in vertebrates, while the gypsy insulator is implicated in Drosophila. The β globin locus was first studied in chicken and then in humans for its insulator activity, both of which utilize CTCF. The genetic implications of insulators lie in their involvement in a mechanism of imprinting and their ability to regulate transcription. Mutations to insulators are linked to cancer as a result of cell cycle disregulation, tumourigenesis, and silencing of growth suppressors.
Функция
Изоляторлардың екі негізгі функциясы бар: Изоляторлар топологиялық байланысқан домендердің (ТАД) шекараларында топтасқаны анықталды және геномды реттелу жүзеге асатын геномдық аймақтардағы "хромосомалық маңайлар" деп бөлуге қатысуы мүмкін. Кейбір изоляторлар күшейткіштің блоктаушысы және кедергілер ретінде әрекет ете алады, ал кейбіреулері осы екі функцияның тек біреуін ғана атқарады. (тікелей контактілік модель) жағдайында, изолятор күшейткіш пен промотор сайттарын бөлетін және промотор-күшейткіш циклінің қалыптасуын болдырмайтын циклдік домен құру арқылы осы өзара әрекеттесуді тоқтатады. Ал кейбіреулері кедергілік қызметімен тікелей байланысы жоқ. Омыртқалы жануарлар әсіресе CTCF изоляторына көп тәуелді болып көрінеді, бірақ көптеген әртүрлі изолятор тізбектері анықталған.
Реттеу
CTCF-ті реттеудің бір механизмі оның ДНК тізбегінің метилирленуі арқылы жүзеге асады. CTCF ақуызы метилденбеген орындарға жақсырақ байланысатыны мәлім, сондықтан CpG аралдарының метилирленуі – эпигенетикалық реттеудің маңызды тұсы болып табылады. Реттеудің екінші механизмі – толыққанды жұмыс істейтін CTCF изоляторлары үшін қажетті ақуыздарды реттеу болып табылады. Бұл ақуыздарға когезин, РНК полимераза және CP190 кіреді, бірақ олармен ғана шектелмейді.
циган оқшаулағышы
Дрозофиланың циган ретротранспозонында табылатын оқшаулағыш элемент, егжей-тегжейлі зерттелген бірнеше тізбектердің бірі. Циган оқшаулағышы ретротранспозон элементінің 5' трансляцияланбаған аймағында (UTR) орналасқан. Циган, жаңа геномдық орынға енгізілгенге дейін, жақын орналасқан гендердің экспрессиясына әсер етеді, нәтижесінде тіндік ерекшеліктері бар және дамудың белгілі бір кезеңдерінде көрінетін мутантты фенотиптер пайда болады. Оқшаулағыш, зардап шеккен геннің кеңістіктік және уақытша экспрессиясын бақылайтын күшейткіштерге тежегіш әсер етеді деп болжануда.
β-глобин локусы
Омыртқалы жануарлардағы изоляторлардың алғашқы мысалдары тауықтың β глобин локусында, cHS4-те кездесті. cHS4, β глобин локусындағы белсенді эвхроматин мен ағыннан жоғары орналасқан, тығыз және белсенді емес гетерохроматин аймағының арасындағы шекараны көрсетеді. cHS4 изоляторы гетерохроматиннің таралуы арқылы хроматин деңгейіндегі тыныштыққа (өшіруге) тосқауыл қойып, сонымен қатар энхансерлер мен промоторлардың өзара әрекеттесуін бөгеуге қабілетті. cHS4-тің ерекше қасиеті – оның 5' ұшында қайталанатын гетерохроматикалық аймақтың болуы.