Пит.47. Уявлення про метилювання ДНК у репресії транскрипції.

Субстратом метилювання ДНК є цитозини у складі динуклеотидів CpG. Узагалі, у 70-80 % динуклеотидних контактів CpG обидва цитозини є метильованими в еукаріотичному геномі. Зони, де підтримується деметильований стан CpG, часто розташовані в промоторах генів домашнього господарства ñ таких, що є активними незалежно від спеціалізації клітин. Патерн тканиноспецифічного метилювання ДНК є результатом двох процесів: підтримання метильованого статусу після реплікації та метилювання de novo. Підтримуюча ДНК-метилтрансфераза спрацьовує протягом 1-2 хвилини після реплікації: дві дочірні молекули ДНК містять батьківській ланцюг ДНК і синтезований ланцюг, де С не є метильованим. Dnmt упізнає такі напівметильовані динуклеотидні контакти й відновлює симетрію щодо метилювання С. За рахунок цього процесу патерн метилування відтворюється в дочірніх клітинах, що є, поряд з відновленням модифікацій гістонів, одним із важливих механізмів епігенетичного спадкування. Інші ДНК-метилтрансферази здійснюють метилювання ДНК de novo.Особливо важливим цей процес є на ранніх стадіях ембріонального розвитку, коли ДНК є тотально деметильованою. У процесі диференціації здійснюється масове метилювання ДНК, що визначає специфічне вимикання певних груп генів у спеціалізованих клітинах. Крім того, деметилювання є можливим і в диференційованих клітинах, де Dnmt використовуються для відновлення метильованого статусу. Отже, метилювання ДНК є ознакою репресованих і гетерохроматинових ділянок. Залучення 5mС до репресії пов'язане з наявністю у складі певних білків особливих структурних модулів MBD, які мають специфічну спорідненість до метильованих динуклеотидів CpG. Білки, що містять MBD, є компонентами різноманітних репресуючих комплексів. Зокрема, такі білки рекрутують до метильованих ділянок хроматину гістон-деацетилази. З іншого боку, деацетильований стан гістонових хвостів блокує деметилюючі активності, і навпаки ñ ацетилювання хвостів може викликати деметилювання ДНК у активних ділянках.

Аналогічно, білки, що містять MBD, рекрутують гістон-метилтрансферазу, яка здійснює метилювання Lys9 гістону Н3, що призводить до репресії. І навпаки: Me-Lys9 упізнається білком, що містить хромодомен і рекрутує ДНК-метилтрансферазу. Хоча Me-Lys9 та 5mС є загальними маркерами конститутивно репресованих ділянок хроматину, не завжди репресія та додаткова компактизація залежить від НР1 ñ реалізуються також інші системи, більшість з яких є ще не достатньо вивченими. Прикладом такої системи є інактивація однієї з Х-хромосом у клітинах самок ссавців. У складі Х-хромосоми, яка буде інактивованою, спрацьовує ген Xist, що продукує велику некодуючу молекулу РНК. Ці РНК укривають собою хромосому і взаємодіють з деякими білками, серед яких ñ варіант гістону Н2А macroH2A. Імовірно, macroH2A рекрутує гістон-метилтрансферазу і гістон-деацетилазу. Метилювання Lys9, у свою чергу, зумовлює метилювання ДНК. Крім того, до Х-хромосоми рекрутуються структурні компактизуючі білки.

Пит.48.РНК-полімерази еукаріотичної клітини та їх функціональне значення.

В еукаріотичних клітинах функціонують РНК-полімерази трьох типів:

• РНК-полімераза І працює на кластерах генів рибосомної РНК і здійснює синтез рРНК 18S, 28S та 5, 8S.

• РНК-полімераза ІІ транскрибує білкові гени, а також гени маленьких ядерних РНК та інших РНК, що не транслюються.

• РНК-полімераза ІІІ здійснює синтез тРНК, рибосомної РНК 5S і кількох інших низькомолекулярних РНК.

Кожна з цих полімераз містить чотири гомологічні корові субодиниці, які є водночас гомологами субодиниць α, β і β ' прокаріотичної полімерази. Крім того, до складу полімераз входять пí ять спільних для всіх трьох ферментів субодиниць, а також певний набір специфічних субодиниць. Загальна архітектура еукаріотичних полімераз дуже схожа на таку прокаріотичної полімерази. Між про- та еукаріотичними полімеразами спостерігається також висока гомологія внутрішньої поверхні щілини щелеп та активного центру; спільними є й основні механізми роботи полімераз, розглянуті у попередньому розділі. Проте відсутня гомологія зовні: додаткові до чотирьох корових субодиниці еукаріотичних полімераз створюють специфічну поверхню для взаємодії з елементами еукаріотичної системи транскрипції.