Ugrás a tartalomhoz

Sejtbiológia

Balázs Margit (2011)

Debreceni Egyetem

Kromatin szerkezet és funkció

Kromatin szerkezet és funkció

A DNS az ún. promoter szekvenciáknál multiprotein együttesek kapcsolódása eredményeként az RNS polimeráz enzim számára hozzáférhetővé válik, kialakul az enzim, számos egyéb fehérje és a DNS komplexe. Az átírás (transzkripció) folyamata során a nukleoszóma-DNS kölcsönhatás ideiglenes fellazul, lehetővé téve az RNS szintézisét. A kromatin aktivitását befolyásolják a nukleoszómákból farokként kinyúló hiszton-aminosav posztranszlációs modifikációi. Ilyen pl. egyes hiszton aminosavak acetilációja vagy a különböző hiszton metilációk. Ezek a poszttranszlációs modifikációk gén-specifikus módon zajlanak, ti. a szabályozó fehérjék, transzkripciós faktorok "toborozzák" a modifikáló enzimeket DNS-hez való szekvencia-specifikus kötődésük után. A kromatin metilációs-acetilációs állapota a sejtciklus során öröklődik, propagálódik, ezáltal a génkifejeződési mintázatot epigenetikusan örökítve. Léteznek nem-fehérje természetű szabályozó molekulák is: ezek kisebb-nagyobb méretű RNS molekulák. A sejt hatékony mechanizmusokkal rendelkezik mindenféle DNS szerkezet-módosulás kijavítására. Folytonossághiányok, egy vagy mindkét szálon bekövetkezők, perceken belül a reparációban részt vevő fehérjék helyszínre vándorlását, odakötődését váltják ki.

A DNS replikáció az eukarióta sejtek magjában több száz elkülönült fókuszban folyik, a DNS-t felépítő bázisok egyike helyett a DNS szintézis során a DNS-be beépülő, specifikus antitesttel felismerhető ún. nukleozid analóg beépülésének immunfluoreszcenciás képe szerint (fluoreszcens mikroszkópban).

4.2. ábra - Nukleozid analóg beépülésének fluoreszcens képe

Nukleozid analóg beépülésének fluoreszcens képe

A DNS kettős spirál a nukleoszómákra feltekeredve további, ún. szuperhelikális csavarulatot szenved. A transzkripció kapcsán a szabaddá váló DNS szakasz szuperhelicitása változik. Ezen változások korrigálása a (DNS egy szálát elhasító majd a másik szál körüli körbeforgás után azt ismét egyesítő) vitális fontosságú topoizomeráz enzimek feladata. Az emlős kromatin transzkripció számára hozzáférhetővé váló, kitekeredő hurkai bázisuknál a matrixhoz fixáltak, ezért idézheti elő a transzkripciós aktiválódás és a transzkripció maga a szuperhelikális feltekeredés megváltozását, mint az a mindennapi életben a telefonzsinór esetében is történik. A kromatin-hurkok szabályozottan változó jelenléte az adott DNS molekulán lévő szabályozási régiók kölcsönhatásain alapszik. A génközeli régiókhoz kötődő fehérjék a hurok különböző (akár igen távoli) pontjait felismerő fehérjékkel kölcsönhatásban aktiválódhatnak vagy kerülhetnek gátlás alá.

A korábbi elképzelésekben a DNS jelentette a "hegyet", melyhez a kisebb fehérjék (polimeráz, stb.) mint "Mohamed" közeledtek. Ma már az RNS polimeráznak kb. 80 polipeptid komponense ismert, így reálisabbnak látszik úgy elképzelni ezen folyamatokat, hogy ezen enzimekből álló "gyárak" gépsorain halad át a DNS. Ezen "gyárakat" többé-kevésbé rögzítettnek foghatjuk fel.

Az átírt RNS további átalakítása (pl. egyes szakaszok kicsípődése, az ún. splicing, stb.) ko-transzkripcionálisan, a transzkripcióval egyidejűleg folyik.