Эпигенетическая регуляция

Обзор

Эпигенетическая регуляция описывает молекулярные процессы, которые влияют на доступ к геномной информации и могут сохраняться через деление клеток. Метилирование ДНК, модификация гистонов и нуклеосомы помогают установить клеточно-специфические транскрипционные программы даже при том что большинство клеток в организме содержат почти одну последовательность.

Технические основы

Метилирование цитозина осаждается и поддерживается метилтрансферазами ДНК, в то время как ферменты TET поддерживают пути окисления. Хистоновые хвосты несут ацетилирование, метиляцию и другие модификации хлорида в зависимости от остатка белка. Поликомб и триторакс комплексы участвуют в репрессивной, активной памяти соответственно; АТФ-зависимые переделчики слайдируют или выселят нуклеосому. Усилители, промоторы и изоляционные агенты организуют регуляторный контакт в хромосому. Эти слои взаимодействуют с факторами транскрипции и РНК-полимеразой, а не образуют отдельный код со значениями один к одному.

Как это работает

Ферменты-писатели откладывают химические модификации, стиральные машины удаляет их и белки для чтения набирают комплексов энзимами которые изменяют хроматин или транскрипцию. АТФ-зависимые ремоделеры перепозиционируют нуклеосомы, а трехмерный контакт соединяет продвигатели с отдаленными регуляторными элементами. Во время репликации и развития обратная связь между этими компонентами может восстановить характерное хроматиновое состояние.

Методы измерения и исследования

Бисульфитное и ферментативный секвенирование измеряют модификацию цитозинов, профили иммунопреципитации хроматинов связанных белков или гистоновых меток; анализы доступности определяют области открыты для транспозазы. Методы хромосому-конформации оценивают физические контакты, в то время как одноклеточные и пространственные версии обнаруживают неоднородность. Специфика антител, сшивание и последовательность глубины клеток создают специфические для анализа предубеждения. Причинные эксперименты используют целенаправленный набор, удаление белка с помощью дегронов или редактирование эпигенома на основе CRISPR со временем разрешенной транскрипцией и измерениями хроматина для отличия метки регуляции от одного нанесенного после изменения активности генов.

Ключевые идеи

• Эпигенетические метки являются биохимическими компонентами регуляторных систем, а не самостоятельными инструкциями с фиксированными значениям.
• Состав клеток и история развития сильно влияют на измерения из образца ткани.
• Стабильное обслуживание, обратимая адаптация и наследование поколений являются отдельными доказательными требованиями.

Современные исследовательские границы

Исследования исследуют, как хроматиновые состояния копируются путем репликации и сбрасываются во время зародышевой линии или эмбрионального развития. Исследования болезней отображают регуляторные мутации и аномальное метилирование, в то время как эпигенетические препараты нацелены на ферментов при отдельных видах рака. Эксперименты по перепрограммированию направлены на частичное восстановление молодости без потери клеточной идентичности или подавления опухоли. Основные вопросы касаются стабильности и направления воздействия на окружающую среду, молекулярных носителей памяти. Мультиомические модели все чаще связывают последовательность, заполняемость транскрипционного фактора . хроматин - трехмерная структура и экспрессия; но предсказание всё ещё требует пертурбационной валидации соответствующего типа клеток

Почему это важно

Эпигенетические механизмы объясняют, как поддерживаются клеточные идентичности и каким образом среда влияет на регуляцию генов. Они играют центральную роль в развитии, старении и регенеративной медицине.

Пределы и открытыые вопросы

Корреляция между хроматиновой меткой и экспрессией не устанавливает причинно-следственную связь. Многие признаки являются последствиями, а также регуляторами транскрипции и доказательствами экологически обусловленного наследования в нескольких поколениях людей по-прежнему трудно отделить от генетические факторы.