Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Содержание
Введение
Легко упакованная форма хроматина, обогащенная генами.
Lightly packed form of chromatin that is enriched in genes
Эухроматин (также называемый "открытым хроматином") – это слабо конденсированная форма хроматина (ДНК, РНК и белка), содержащая большое количество генов и часто (но не всегда) подвергающаяся активной транскрипции. Эухроматин противопоставляется гетерохроматину, который плотно упакован и менее доступен для транскрипции. 92% человеческого генома составляют эухроматические участки. У эукариот эухроматин представляет собой наиболее активную часть генома в ядре клетки. У прокариот эухроматин является единственной формой хроматина; это свидетельствует о том, что структура гетерохроматина развилась позднее, вместе с ядром, возможно, как механизм для работы с увеличивающимся размером генома.
Euchromatin (also called "open chromatin") is a lightly packed form of chromatin (DNA, RNA, and protein) that is enriched in genes, and is often (but not always) under active transcription. Euchromatin stands in contrast to heterochromatin, which is tightly packed and less accessible for transcription. 92% of the human genome is euchromatic. In eukaryotes, euchromatin comprises the most active portion of the genome within the cell nucleus. In prokaryotes, euchromatin is the only form of chromatin present; this indicates that the heterochromatin structure evolved later along with the nucleus, possibly as a mechanism to handle increasing genome size.
Эпигенетика
Эпигенетика включает изменения фенотипа, которые могут быть унаследованы без изменения последовательности ДНК. Это может происходить в результате множества видов взаимодействия с окружающей средой. В отношении эвхроматина, посттрансляционные модификации гистонов способны изменять структуру хроматина, приводя к изменению экспрессии генов без изменения ДНК. Кроме того, потеря гетерохроматина и увеличение количества эвхроматина, как было показано, коррелируют с ускоренным процессом старения, особенно при заболеваниях, известных своей схожестью с преждевременным старением. Исследования выявили эпигенетические маркеры на гистонах при ряде других заболеваний.
Epigenetics involves changes in the phenotype that can be inherited without changing the DNA sequence. This can occur through many types of environmental interactions. Regarding euchromatin, post translational modifications of the histones can alter the structure of chromatin, resulting in altered gene expression without changing the DNA. Additionally, a loss of heterochromatin and increase in euchromatin has been shown to correlate with an accelerated aging process, especially in diseases known to resemble premature aging. Research has shown epigenetic markers on histones for a number of additional diseases.
Регулирование
Эухроматин регулируется главным образом посттрансляционными модификациями гистонов нуклеосом, осуществляемыми множеством ферментов, модифицирующих гистоны. Эти модификации происходят на N-концевых хвостах гистонов, выступающих из структуры нуклеосомы, и, как считается, привлекают ферменты для поддержания хроматина либо в открытой форме, как эухроматин, либо в закрытой форме, как гетерохроматин. Ацетилирование гистонов, например, обычно ассоциируется со структурой эухроматина, в то время как метилирование гистонов способствует ремоделированию гетерохроматина. Ацетилирование делает гистонную группу более отрицательно заряженной, что, в свою очередь, нарушает её взаимодействие с цепью ДНК, по сути, "открывая" цепь для облегчения доступа. Ацетилирование может происходить на нескольких лизиновых остатках N-концевого хвоста гистона и в разных гистонах одной и той же нуклеосомы, что, как полагают, дополнительно увеличивает доступность ДНК для транскрипционных факторов. Фосфорилирование гистонов – еще один механизм регуляции эухроматина. Оно обычно происходит на N-концевых хвостах гистонов, однако некоторые сайты присутствуют и в ядре. Фосфорилирование контролируется киназами и фосфатазами, которые соответственно добавляют и удаляют фосфатные группы. Это может происходить на серине, треонине или тирозине, присутствующих в эухроматине. Поскольку добавленные к структуре фосфатные группы несут отрицательный заряд, это способствует более расслабленной "открытой" форме, подобно ацетилированию. В отношении функциональности, фосфорилирование гистонов вовлечено в экспрессию генов, восстановление повреждений ДНК и ремоделирование хроматина. Другим механизмом регуляции, включающим отрицательный заряд и тем самым благоприятствующим "открытой" форме, является ADP-рибозилирование. Этот процесс добавляет одну или несколько единиц ADP-рибозы к гистону и участвует в пути ответа на повреждение ДНК.
Euchromatin is primarily regulated by post translational modifications to its nucleosomes' histones, conducted by many histone modifying enzymes. These modifications occur on the histones' N terminal tails that protrude from the nucleosome structure, and are thought of to recruit enzymes to either keep the chromatin in its open form, as euchromatin, or in its closed form, as heterochromatin. Histone acetylation, for instance, is typically associated with euchromatin structure, whereas histone methylation promotes heterochromatin remodeling. Acetylation makes the histone group more negatively charged, which in turn disrupts its interactions with the DNA strand, essentially "opening" the strand for easier access. Acetylation can occur on multiple lysine residues of a histone's N terminal tail and in different histones of the same nucleosome, which is thought to further increase DNA accessibility for transcription factors. Phosphorylation of histones is another method by which euchromatin is regulated. This tends to occur on the N terminal tails of the histones, however some sites are present in the core. Phosphorylation is controlled by kinases and phosphatases, which add and remove the phosphate groups respectively. This can occur at serine, threonine, or tyrosine residues present in euchromatin. Since the phosphate groups added to the structure will incorporate a negative charge, it will promote the more relaxed "open" form, similar to acetylation. In regards to functionality, histone phosphorylation is involved with gene expression, DNA damage repair, and chromatin remodeling. Another method of regulation that incorporates a negative charge, thereby favoring the "open" form, is ADP ribosylation. This process adds one or more ADP ribose units to the histone, and is involved in the DNA damage response pathway.