Часть 1 (1120999), страница 73

Файл №1120999 Часть 1 (B. Alberts, A. Johnson, J. Lewis и др. - Molecular Biology of The Cell (5th edition)) 73 страницаЧасть 1 (1120999) страница 732019-05-09СтудИзба
Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 73)

Biol.from2004.With permission11:1037-1043,Ltd.)MacmillanPublishers224Chapter4: DNA,Chromosomes,and Genomesadjacent nucleosomes (seeFigure 4-33). However, the most profound effect ofthe histone modifications is their ability to attract specific proteins to a stretchof chromatin that has been appropriately modified. These new proteins determine how and when genes will be expressed,as well as other biological functions. In this way, the precise structure of a domain of chromatin determines theexpressionof the genespackaged in it, and thereby the structure and function ofthe eucaryotic cell.ChromatinAcquiresAdditionalVarietyThroughthe Site-SpecificInsertionof a SmallSetof HistoneVariantsDespite the tight conservation of the amino acid sequencesof the four core histones over hundreds of millions of years, eucaryotes also contain a few varianthistones that assemble into nucleosomes.

These histones are present in muchsmaller amounts than the major histones, and they have been less well conserved over long evolutionary times. Except for histone H4, variants exist foreach of the core histones; some examples are shown in Figure 4-41.The major histones are synthesized primarily during the S phase of the cellcycle (see Figure l7-4) and assembled into nucleosomes on the daughter DNAhelices just behind the replication fork (seeFigure 5-38). In contrast, most histone variants are synthesized throughout interphase. They are often insertedinto already-formed chromatin, which requires a histone-exchangeprocess catalyzed by the ATP-dependent chromatin remodeling complexes discussed previously. These remodeling complexes contain subunits that cause them to bindboth to specific sites on chromatin and to histone chaperones that carry a particular variant.

As a result, each histone variant is inserted into chromatin in ahighly selectivemanner (seeFigure 4-30).The CovalentModificationsand the HistoneVariantsAct inConcertto Producea "HistoneCode"ThatHelpsto DetermineB i o l o g i c aFl u n c t i o nThe number of possible distinct markings on an indMdual nucleosome is enormous. Even with the recognition that some of the covalent modifications aremutually exclusive(for example,it is not possiblefor a lysine to be both acetylatedand methylated at the same time), and that other modifications are createdtogether as a set, it is clear that thousands of combinations can exist.

In addition,there is the further diversity created by nucleosomes that contain histone variants.h i s t o n ef o l dS P E C I AFLU N C T I O NH3H33t r a n s c r i p t i o n aal c t i v a t i o nCENP-Aloop insertc e n t r o m e r ef u n c t i o na n dk i n e t o c h o r ea s s e m b l yH24H2AXD N A r e p a i ra n drecombinationH2AZg e n ee x p r e s S r o n ,c h r o m o s o m es e g r e g a t i o nmacroH2At r a n s c r i p t i o n ar le p r e s s i o n ,X - c h r o m o s o m ien a c t i v a t i o nh i s t o n ef o l dFigure 4-41 The structure of somehistonevariantscomparedwith themajor histone that they replace.Thesehistonesareinsertedinto nucleosomesatspecificsiteson chromosomesbyATP-dependentchromatinremodelingenzymesthat act in concertwith histone(seeFigure4-30).ThechaperonesCENP-Avariantof histoneH3 is discussedlaterin this chapter(seeFigures4-48 to4-51); othervariantsarediscussedinChapter7.The sequencesthat arecoloreddifferentlyin eachvariantare differentfrom the correspondingsequenceof themajorhistone.(Adaptedfrom K.Sarmaand D.

Reinberg,Nat.Rev.Mol.Cell.Biol.6:139-149,2005.With permissionfromMacmillanPublishersLtd.)225THEREGULATIONOFCHROMATINSTRUCTUREZn(B)Many of the combinations appear to have a specific meaning for the cellbecausethey determine how and when the DNA packaged in the nucleosomesis accessed,leading to the histone code hlpothesis. For example, one type ofmarking signals that a stretch of chromatin has been newly replicated, anothersignals that the DNA in that chromatin has been damaged and needs repair,while many others signal when and how gene expression should take place.Small protein modules bind to specific marks, recognizing for example a trimethylated lysine 4 on histone H3 (Figure tl-42).

These modules are thought toact in concert with other modules as part of a code-readercomplex, so as toallow particular combinations of markings on chromatin to attract additionalprotein complexes that execute an appropriate biological function at the righttime (Figure 443).scaffoldorotein modulesproteinb i n d i n gt o s p e c i f i ch i s t o n em o d i f i c a t i o n son nucteosomeFigure 4-42 How each mark on anucleosomeis read.The structureof aproteinmodulethat sPecificallYonhistoneH3 trimethylatedrecognizesmodellysine4 is shown.(A)Space-fillingof an INGPHDdomainboundto ahistonetail (green,with the trimethylgroup highlightedinyellow).(B)A ribbonmodelshowinghow the N-terminalsixaminoacidsin the H3 tail arerecognized.The doshedIinesrepresenthydrogenbonds.Thisis one of manyPHDdomainsthat recognizemethylatedlysinesondifferentdomainsbind tightlyhistones;to lysineslocatedat differentpositions,betweenaand they can discriminatelysine.In amono-,di-,and tri-methylatedsimilarway,othersmallproteinmodulesspecifichistonesidechainsrecognizethat havebeen markedwith acetylgroups,phosphategrouPs,and so on.(Adaptedfrom P.V.Penaet al.,Nature03,2006.With permissionfrom442:100-1Ltd.)MacmillanPublishersc o v al e n tmodificationo n h i s t o n et a i l(mark)C O D ER E A D E RBINDSANDATTRACTSOTHERCOMPONENTSp r o t e i nc o m p l e xw i t hcatalyticactivitiesanda d d i t i o n a lb i n d i n gs i t e sFigure4-43 Schematicdiagramshowinghow the histone code could be read by acode-readercomplex.A largeproteincomplexthat containsa seriesof proteinamodules,eachof which recognizesspecifichistonemark,is schematically"code-readerillustrated(green).Thiscomplex"will bind tightlyonly to a regionof chromatinthat containsseveralof thedifferenthistonemarksthat it recognizes'Therefore,only a specificcombinationofmarkswill causethe complexto bind tochromatinand attractadditionalproteincomplexes(purple)thatcatalyzeabiolooicalfunction.226Chapter4: DNA,Chromosomes,and Genomes(A)MMRK24(B)AMAAAMlPMvrlMKS910K14IYI?rlRK1118KRKS2 3 262728modification stateMMK36K79r"meaning"Mh e t e r o c h r o m a t i fno r m a t i o n ,g e n es i l e n c i n gN9MArlg e n ee x p r e S s r o nKK49PAt lSK10g e n ee x p r e S S t o n14MIK27s i l e n c i n go f H o x g e n e s ,X c h r o m o s o m ei n a c t i v a t i o nThe marks on nucleosomes due to covalent additions to histones aredynamic, being constantly removed and added at rates that depend on theirchromosomal locations.

Because the histone tails extend outward from thenucleosome core and are likely to be accessibleeven when chromatin is condensed, they would seem to provide an especially suitable format for creatingmarks in a form that can be readily altered as a cell's needs change. Althoughmuch remains to be learned about the meaning of the many different histonecode combinations, a few well-studied examples of the information that can beencoded in the histone H3 tail are listed in Figure 4-44.proteinsCanSpreadA Complexof Code-readerand Code-writerSpecificChromatinModificationsfor LongDistancesAlongaCh r o m o s o m eThe phenomenon of position effect variegation described previously requiresthat at least some modified forms of chromatin have the ability to ipreud fotsubstantial distances along a chromosomal DNA molecule (see Figure 4-36).How is this possible?The enzymes that modify (or remove modifications from) the histones innucleosomes are part of multisubunit complexes.They can initially be broughtto a particular region of chromatin by one of the sequence-specificDNA-binding proteins (gene regulatory proteins) discussedin chapters 6 and 7 (for a specific example, see Figure 7-87).

But after a modifying enzyme "writes" its markon one or a few neighboring nucleosomes,events that resemble a chain reactioncan ensue. In this case,the "code-writer" enzyme works in concert with a codereader protein located in the same protein complex. This second protein contains a code-reader module that recognizes the mark and binds tightly to thenewly modified nucleosome (see Figure 4-42), positioning its attached writerenzyme near an adjacent nucleosome. Through many such read-write cycles,the reader protein can carry the writer enzyrne along the DNA-spreading themark in a hand-over-hand manner along the chromosome (Figure 4-45).In reality, the process is more complicated than the scheme just described.Both readers and writers are part of a protein complex that is likely to containFigure 4-44 Somespecificmeaningsofthe histonecode.(A)The modificationson the histoneH3 N-terminaltail areshown,repeatedfrom Figure4-39.(B)The H3 tail can be markedby differentcombinationsof modificationsthatconveya specificmeaningto the stretchof chromatinwherethis combinationoccurs.Onlya few of the meaningsareknown,includingthe four examplesshown.Tofocuson just one example,thetrimethylationof lysine9 attractstheproteinHP1,heterochromatin-specificwhichinducesa spreadingwaveoffurtherlysine9 trimethylationfollowedby furtherHP1binding,accordingto thegeneralschemethat will be illustratedshortly(seeFigure4-46).

Not shown isthe fact that,asjust implied(seeFigure4-43),readingthe histonecodegenerallyinvolvesthe joint recognitionof marksatothersiteson the nucleosomealongwiththe indicatedH3 tail recognition.Inaddition,specificlevelsof methylation(mono-,di-,or tri-methylgroups)arerequired,as in Figure4-42.THEREGULATIONOFCHROMATINSTRUCTUREg e n e r e g u l a t o r yp r o t e i nc o d e - r e a d epr r o t e i nh i s t o n em o d i fi c a t i o n( m a r k )multiple readers and writers, and to require multiple marks on the nucleosometo spread.

Характеристики

Тип файла
PDF-файл
Размер
78,48 Mb
Тип материала
Предмет
Высшее учебное заведение

Список файлов книги

Свежие статьи
Популярно сейчас
Почему делать на заказ в разы дороже, чем купить готовую учебную работу на СтудИзбе? Наши учебные работы продаются каждый год, тогда как большинство заказов выполняются с нуля. Найдите подходящий учебный материал на СтудИзбе!
Ответы на популярные вопросы
Да! Наши авторы собирают и выкладывают те работы, которые сдаются в Вашем учебном заведении ежегодно и уже проверены преподавателями.
Да! У нас любой человек может выложить любую учебную работу и зарабатывать на её продажах! Но каждый учебный материал публикуется только после тщательной проверки администрацией.
Вернём деньги! А если быть более точными, то автору даётся немного времени на исправление, а если не исправит или выйдет время, то вернём деньги в полном объёме!
Да! На равне с готовыми студенческими работами у нас продаются услуги. Цены на услуги видны сразу, то есть Вам нужно только указать параметры и сразу можно оплачивать.
Отзывы студентов
Ставлю 10/10
Все нравится, очень удобный сайт, помогает в учебе. Кроме этого, можно заработать самому, выставляя готовые учебные материалы на продажу здесь. Рейтинги и отзывы на преподавателей очень помогают сориентироваться в начале нового семестра. Спасибо за такую функцию. Ставлю максимальную оценку.
Лучшая платформа для успешной сдачи сессии
Познакомился со СтудИзбой благодаря своему другу, очень нравится интерфейс, количество доступных файлов, цена, в общем, все прекрасно. Даже сам продаю какие-то свои работы.
Студизба ван лав ❤
Очень офигенный сайт для студентов. Много полезных учебных материалов. Пользуюсь студизбой с октября 2021 года. Серьёзных нареканий нет. Хотелось бы, что бы ввели подписочную модель и сделали материалы дешевле 300 рублей в рамках подписки бесплатными.
Отличный сайт
Лично меня всё устраивает - и покупка, и продажа; и цены, и возможность предпросмотра куска файла, и обилие бесплатных файлов (в подборках по авторам, читай, ВУЗам и факультетам). Есть определённые баги, но всё решаемо, да и администраторы реагируют в течение суток.
Маленький отзыв о большом помощнике!
Студизба спасает в те моменты, когда сроки горят, а работ накопилось достаточно. Довольно удобный сайт с простой навигацией и огромным количеством материалов.
Студ. Изба как крупнейший сборник работ для студентов
Тут дофига бывает всего полезного. Печально, что бывают предметы по которым даже одного бесплатного решения нет, но это скорее вопрос к студентам. В остальном всё здорово.
Спасательный островок
Если уже не успеваешь разобраться или застрял на каком-то задание поможет тебе быстро и недорого решить твою проблему.
Всё и так отлично
Всё очень удобно. Особенно круто, что есть система бонусов и можно выводить остатки денег. Очень много качественных бесплатных файлов.
Отзыв о системе "Студизба"
Отличная платформа для распространения работ, востребованных студентами. Хорошо налаженная и качественная работа сайта, огромная база заданий и аудитория.
Отличный помощник
Отличный сайт с кучей полезных файлов, позволяющий найти много методичек / учебников / отзывов о вузах и преподователях.
Отлично помогает студентам в любой момент для решения трудных и незамедлительных задач
Хотелось бы больше конкретной информации о преподавателях. А так в принципе хороший сайт, всегда им пользуюсь и ни разу не было желания прекратить. Хороший сайт для помощи студентам, удобный и приятный интерфейс. Из недостатков можно выделить только отсутствия небольшого количества файлов.
Спасибо за шикарный сайт
Великолепный сайт на котором студент за не большие деньги может найти помощь с дз, проектами курсовыми, лабораторными, а также узнать отзывы на преподавателей и бесплатно скачать пособия.
Популярные преподаватели
Добавляйте материалы
и зарабатывайте!
Продажи идут автоматически
6418
Авторов
на СтудИзбе
307
Средний доход
с одного платного файла
Обучение Подробнее