Πώς η μεταγραφή προσφέρει επιγενετική σίγαση
Εισαγωγή:
Η επιγενετική σίγαση διαδραματίζει κρίσιμο ρόλο στη ρύθμιση της γονιδιακής έκφρασης κατά τη διάρκεια της ανάπτυξης, της κυτταρικής διαφοροποίησης και των καταστάσεων της νόσου. Ένας κρίσιμος μηχανισμός με τον οποίο επιτυγχάνεται η επιγενετική σίγαση είναι μέσω της μεταγραφής. Η μεταγραφή, η διαδικασία σύνθεσης RNA από ένα πρότυπο DNA, μπορεί να προσφέρει επιγενετικές τροποποιήσεις που οδηγούν στην καταστολή της γονιδιακής δραστηριότητας. Σε αυτό το άρθρο, θα διερευνήσουμε τον τρόπο με τον οποίο η μεταγραφή συμβάλλει στην επιγενετική σίγαση και να συζητήσουμε τους υποκείμενους μοριακούς μηχανισμούς.
Τοποθέτηση νουκλεοσώματος και τροποποιήσεις ιστόνης:
Η μεταγραφή μπορεί να επηρεάσει την επιγενετική σίγαση με τη ρύθμιση της τοποθέτησης νουκλεοσωμάτων και την πρόκληση συγκεκριμένων τροποποιήσεων ιστόνης. Τα νουκλεοσώματα είναι σύμπλοκα πρωτεϊνών που συσκευάζουν το DNA σε χρωματίνη, την εξαιρετικά οργανωμένη δομή εντός του πυρήνα των κυττάρων. Η τοποθέτηση και η πυκνότητα των νουκλεοσωμάτων μπορούν να επηρεάσουν την προσβασιμότητα του DNA σε παράγοντες μεταγραφής και στην πολυμεράση RNA, ρυθμίζοντας έτσι την έκφραση γονιδίων.
Οι μεταγραφικοί ενεργοποιητές και οι καταστολείς μπορούν να προσλάβουν σύμπλοκα αναδιαμόρφωσης χρωματίνης που μεταβάλλουν την τοποθέτηση του νουκλεοσωμάτων και διευκολύνουν την πρόσληψη τροποποιητών ιστόνης. Αυτοί οι τροποποιητές προσθέτουν, απομακρύνουν ή τροποποιούν σημάδια ιστόνης, όπως μεθυλίωση, ακετυλίωση και φωσφορυλίωση. Αυτές οι τροποποιημένες ιστόνες μπορούν στη συνέχεια να δημιουργήσουν ένα κατασταλτικό περιβάλλον χρωματίνης που αναστέλλει την έναρξη της μεταγραφής και την επιμήκυνση, με αποτέλεσμα τη σίγαση γονιδίων.
μεθυλίωση DNA και μη κωδικοποιημένα RNAs:
Η μεταγραφή εμπλέκεται επίσης στη μεθυλίωση του DNA, έναν γνωστό επιγενετικό μηχανισμό. Η μεθυλίωση των νουκλεοτιδίων κυτοσίνης εντός των νησιών CPG μπορεί να οδηγήσει σε γονιδιακή σίγαση. Το ένζυμο ϋΝΑ μεθυλοτρανσφεράσης (DNMT) προσλαμβάνεται σε συγκεκριμένες αλληλουχίες DNA με παράγοντες μεταγραφής ή μόρια RNA. Η μεθυλίωση DNA που συζευγνύεται με μεταγραφή εμφανίζεται όταν η DNMT προσλαμβάνεται συν-μεταγραφικά, οδηγώντας στη δημιουργία και συντήρηση των μοτίβων μεθυλίωσης του DNA.
Επιπλέον, τα μη κωδικοποιημένα RNA, όπως τα μακρά μη κωδικοποιημένα RNAs (LNCRNAs), έχουν εμπλακεί σε επιγενετική σίγαση με τη μεσολάβηση της μεταγραφής. Τα LNCRNAs μπορούν να αλληλεπιδρούν με τροποποιητές DNA, πρωτεΐνες και χρωματίνης για να επηρεάσουν την γονιδιακή έκφραση. Ορισμένα LNCRNAs μπορούν να καθοδηγήσουν DNMTs σε συγκεκριμένους γονιδιωματικούς τόπους, προωθώντας τη μεθυλίωση του DNA και την καταστολή του γονιδίου.
παρεμβολές RNA και σχηματισμό ετεροχρωματίνης:
Η παρεμβολή RNA (RNAI) είναι ένας κυτταρικός μηχανισμός που ρυθμίζει την έκφραση γονιδίων μέσω της δράσης των μικρών παρεμβολών RNAs (siRNAs) και microRNAs (miRNAs). Τα μόρια siRNA και miRNA μπορούν να στοχεύσουν συγκεκριμένα mRNA, οδηγώντας στην υποβάθμιση ή την αναστολή της μετάφρασης.
Η μεταγραφή των επαναλαμβανόμενων αλληλουχιών μπορεί να παράγει μόρια RNA διπλής έλικας που υποβάλλονται σε επεξεργασία σε siRNAs. Αυτά τα siRNAs μπορούν στη συνέχεια να στοχεύσουν τις αντίστοιχες περιοχές επανάληψης, προκαλώντας σχηματισμό ετεροχρωματίνης. Η ετεροχρωματίνη είναι μια εξαιρετικά συμπυκνωμένη και μεταγραφικά καταπιεσμένη κατάσταση χρωματίνης που χαρακτηρίζεται από συγκεκριμένες τροποποιήσεις ιστόνης και την παρουσία ετεροχρωματικών πρωτεϊνών. Ο σχηματισμός ετεροχρωματίνης με τη μεσολάβηση RNAi συμβάλλει στη σίγαση των μεταφερόμενων στοιχείων και των επαναλαμβανόμενων αλληλουχιών ϋΝΑ στο γονιδίωμα.
Συμπέρασμα:
Η μεταγραφή διαδραματίζει κεντρικό ρόλο στην παροχή επιγενετικής σίγασης μέσω διαφόρων μηχανισμών. Μπορεί να επηρεάσει την τοποθέτηση νουκλεοσωμάτων, να προκαλέσει τροποποιήσεις ιστόνης, να στρατολογήσει τις μεθυλοτρανσφεράσες του DNA και να παράγει μη κωδικοποιητικά RNAs. Αυτοί οι μηχανισμοί οδηγούν στη δημιουργία και τη διατήρηση καταστολικών καταστάσεων χρωματίνης που εμποδίζουν την γονιδιακή έκφραση. Η κατανόηση της μοριακής αλληλεπίδρασης μεταξύ της μεταγραφής και της επιγενετικής σίγασης παρέχει πολύτιμες γνώσεις για τις κυτταρικές διεργασίες και τις καταστάσεις ασθενειών, προσφέροντας πιθανές θεραπευτικές οδούς για διαταραχές που χαρακτηρίζονται από ανώμαλη γονιδιακή έκφραση.
