Struktura chromatinu vyššíhořádu
Eva Bártová
www.tqnyc.org
Struktura chromatinu
146bp
60 bp
CHROMATIN: materiál
jader eukaryotních buněk;
nukleoproteinový komplex
tvořený DNA vázanou na
histony a další bílkoviny. V
rozlišit euchromatin,
probíhá transkripce,
nedělícím se jádru lze
kde
a
heterochromatin, který je
transkripčně inaktivní.
.
HISTONY: skupina basických
bílkovin v jádře eukaryotních buněk,
kde vytvářejí reversibilní komplexy s
DNA. Rozlišuje se pět typů histonů:
H1, H2A, H2B, H3 a H4. Histony
H2A, H2B, H3 a H4 tvoří vždy ve
dvou kopiích oktamery, kolem nichž
se obtáčí dvojšroubovicová DNA;
tento útvar se nazývá nukleosom.
Histon H1 je přítomen v menším
množství než ostatní histony, a ačkoli
je též vázán na DNA, není součástí
nukleosomů. Histony se tak podílejí
na uspořádání DNA v eukaryontním
chromosomu do vlákna vyššího řádu.
NUKLEOSOM
CT-IC MODEL (T.Cremer)
Chromatinové meziprostory
T. Cremer group, Munich
Struktura chromatinu a jederné procesy
Pozdně a časně se replikující chromatin
T. Cremer group, Munich
Replikační ohniska
Nuclear compartments:
1. Nucleolus
2. Splicing speckles
3. Cajal bodies
4. PML bodies
5. snRNP
speckles
DNA repair foci
Nuclear and cytoplasmic bodies involved in snRNP
assembly.
Liu J , Gall J G PNAS 2007;104:11655-11659
©2007 by National Academy ofSciences
ol I I ' t I
' I,', " 1t •\ ,' IJ ' . • I ,
I t I I
I I
' f ' I' I f t
. I '
I .t I ·, '•1t j I I
GFP-TRF1 / PML/DNA
Kondenzace chromatinu
Figure 23-38, p. 1094, Molecular
Cell Biology, 3rd ed., Lodish, et al.,
copyright 1995,
Typy chromozomů: metasubmeta-,
akrocentrické
p
q
Transcriptome map (Caron et al.,2001)
HSA 18 and 19 (positioning and gene density)
T. Cremer group, Munich
Telomeres (TTAGGG sequence and different proteins)
is composed of twoTelomerase
subunits, Telomerase Reverse
Transcriptase (hTERT, the 'h' is for
human) and hTR (Telomerase
RNA). These two subunits are coded
for by two different genes in the
genome. Using hTR template,
hTERT can add a six nucleotide
repeating sequence, 5'-TTAGGG to
the 3' strand of chromosomes. This
repeating TTAGGG sequence is
called the telomere. The template
region of hTR is 3'-CCCAAUCCC -
5’.
Telomeres
Centromere
·t Telomeres Shelterin
.........
. ........
Subtelomeres
TTAGGG
AATCCC
TTAGGG
AATCCC
G-strand overhang
+
Pot1/TPP1
AATCCC
B
a)
H3K9methylation at telomeres
SUV39h(wt) SUV39h(dn)
Ga:rcía-Caoet al. (2004)
c)
H3K9me3 Telomeres/Chr,omocenters,
TRANSKRIPCE: přepis, biosynthesa řetězce RNA podle templátového řetězce
DNA, přičemž jednotlivé nukleotidy jsou připojovány na základě
komplementarity (viz base nukleových kyselin). Klíčovým enzymem této
synthesy je RNA-polymerasa. Transkripce probíhá ve třech stupních: a) iniciace
(zahájení), kdy se RNA-polymarasa váže na specifickou sekvenci DNA (viz
promotor) a přesunuje se k místu, kde začíná vlastní synthesa; b) elongace, kdy
se RNA-polymerasa posunuje podél řetězce DNA, uvolňuje kódující řetězec a
podle templátového řetězce postupně synthetisuje novou RNA tím, že na volnou
3´-OH skupinu ribosy připojuje komplementární nukleotidy, jejichž donorem
jsou nukleosidtrifosfáty; vznikající RNA se postupně uvolňuje od komplexu s
DNA a dvojitý helix DNA se samovolně obnovuje; c) terminace (ukončení
synthesy a úplné uvolnění RNA) je signalisováno zvláštními sekvencemi ve
struktuře DNA, které jsou rozpoznávány bílkovinami, tzv. terminačními neboli ρ
(ro) faktory. Řízení transkripce jednotlivých genů patří k nejdůležitějším
mechanismům regulace enzymové aktivity a
diferenciace buněk.
Alternative splicing is a form of
epigenetic mechanism that
enables a single gene to give rise
to multiple, differentially spliced
versions of a protein, increasing
complexity without a change in
the genome.
A-type lamins
Faktory sestřihu jsou v SC-35
doménách, dále snRNP U1-U6 jsou
součástí faktoru sestřihu SF2/ASF
Luco et al., Science (2010)
Bartova group
Volpi et al., 2000
MHC on HSA6
Active / inactive chromatin
T. Cremer group, Munich IMTERMINGLING
Scheuermann et al., Exp. Cell Res. (2004)
G1
G2
Rb1 gene
Bártová et al., 2002
Genes in human embryonic stem cells
Transcriptome map (Caron et al.,2001)
Enterocytic cell differentiation and
RIDGE/ANTI-RIDGE
Center of nucleusto-gene
distances
Gene-to-gene
distances
Gene-center of
nucleus-gene
angles
CS 
CRi *100
CHi
*100
R1R2
(CH1 CH2 )/2
SS 
cos() 
CR1 *CR2
CR1 * CR2
R1
R2
H2
H1
Gajdušková P.
T. Cremer group
B c-myc transcripts in
whole ce Ipopulation
c-myc transcripts in
sister cells
b
o ,•
n
factorr s
(pol I) (pol Ir/Ill}
(eqJI ·
ct1ron1os n1 s
I 14) (eg )
Nucleolus
NOR
400 (540) rDNA genů
FIBRILÁRNÍ CENTRUM (FC):
zodpovídá za změny v buněčné aktivitě
DENSE FIBRILAR COMPONENT (DFC):
místo syntézy ribozomálních podjednotek
GRANULAR COMPONENTS:
ukotvuje DFC a FC
Tvorba ribozomů je komplexní proces zahrnující
transkripci 45S prekurzorické rRNA, její
vyzrávání, modifikaci a asociaci s ribozomálními
proteiny a 5S rRNA, která se syntetizuje mimo
jadérko. Vyzrávání rRNA probíhá v procesomu,
který obsahuje mnoho komplexů a snRNA
SUV39h-independent association of HP1b withfibrillarinpositive
nucleolar regions
Epigenetics of Nucleoli
mouse
human
Fibrillarin/chromocenters
Differencies between epigenetics of nucleoli and surrounding chromatin
bPol I /HP1JHDNA
Suv39h (wt) Suv39h (dn)
Pol I/ Fibrillarin IDNA
Suv39h (wt) Suv39h (dn)
C Fibrillarin/ HP1P/DNA
100
Association of HP11l -Fibrlllarin
with chromocenters
CONTROL ACTINOMYCIND 1-associated I( = : J non-associated
n n l
80
60
40
20
MEF cells
Experiments: Petra Sehnalová
HP1b interacts with UBF
FRET analysis
Experiments: Petra Sehnalová
HP1β – UBF
FRET efficiency > 50%