Back to chapter

14.10:

ЭпигСнСтичСская рСгуляция

JoVE Core
Biology
A subscription to JoVE is required to view this content.  Sign in or start your free trial.
JoVE Core Biology
Epigenetic Regulation

Languages

Share

ЭпигСнСтичСскоС Ρ€Π΅Π³ΡƒΠ»ΠΈΡ€ΠΎΠ²Π°Π½ΠΈΠ΅ относится ΠΊ измСнСниям Π² экспрСссии Π³Π΅Π½ΠΎΠ², ΠΊΠΎΡ‚ΠΎΡ€Ρ‹Π΅ ΠΌΠΎΠ³ΡƒΡ‚ Π±Ρ‹Ρ‚ΡŒ унаслСдованы Π±Π΅Π· ΠΈΠ·ΠΌΠ΅Π½Π΅Π½ΠΈΠΉ гСнСтичСской ΠΏΠΎΡΠ»Π΅Π΄ΠΎΠ²Π°Ρ‚Π΅Π»ΡŒΠ½ΠΎΡΡ‚ΠΈ. Π­Ρ‚ΠΎ происходит Π²ΠΎ врСмя Π½ΠΎΡ€ΠΌΠ°Π»ΡŒΠ½ΠΎΠ³ΠΎ Ρ…ΠΎΠ΄Π° развития, ΠΈ ΠΌΠΎΠΆΠ΅Ρ‚ Π±Ρ‹Ρ‚ΡŒ Ρ‚Π°ΠΊΠΆΠ΅ Π²Ρ‹Π·Π²Π°Π½ΠΎ экологичСскими Ρ„Π°ΠΊΡ‚ΠΎΡ€Π°ΠΌΠΈ Ρ‚Π°ΠΊΠΈΠΌΠΈ ΠΊΠ°ΠΊ Π΄ΠΈΠ΅Ρ‚Π°, воздСйствиС токсичных вСщСств ΠΈ стрСсс. ΠŸΡ€ΠΎΠΈΡΡ…ΠΎΠ΄ΠΈΡ‚ эпигСнСтичСскоС Ρ€Π΅Π³ΡƒΠ»ΠΈΡ€ΠΎΠ²Π°Π½ΠΈΠ΅ трСмя основными ΠΌΠ΅Ρ…Π°Π½ΠΈΠ·ΠΌΠ°ΠΌΠΈ.ΠœΠ΅Ρ‚ΠΈΠ»ΠΈΡ€ΠΎΠ²Π°Π½ΠΈΠ΅ Π”ΠΠš, модификация гистона ΠΈ РНК-основанныС процСссы. ΠŸΡ€ΠΈ ΠΌΠ΅Ρ‚ΠΈΠ»ΠΈΡ€ΠΎΠ²Π°Π½ΠΈΠΈ Π”ΠΠš, ΠΌΠ΅Ρ‚ΠΈΠ», Π³Ρ€ΡƒΠΏΠΏΡ‹ CH3, Π΄ΠΎΠ±Π°Π²Π»Π΅Π½Ρ‹ ΠΊ спСцифичСским основаниям. Π­Ρ‚ΠΎ измСняСт ΡΠΏΠΎΡΠΎΠ±Π½ΠΎΡΡ‚ΡŒ рСгуляторных Π±Π΅Π»ΠΊΠΎΠ², Ρ‚Π°ΠΊΠΈΡ… ΠΊΠ°ΠΊ Ρ„Π°ΠΊΡ‚ΠΎΡ€Ρ‹ транскрипции, ΡΠ²ΡΠ·Ρ‹Π²Π°Ρ‚ΡŒΡΡ с Π”ΠΠš, Ρ‡Ρ‚ΠΎ ΠΎΠ±Ρ‹Ρ‡Π½ΠΎ ΠΏΡ€Π΅Π΄ΠΎΡ‚Π²Ρ€Π°Ρ‰Π°Π΅Ρ‚ Π³Π΅Π½ ΠΎΡ‚ транскрибирования.ΠœΠΎΠ΄ΠΈΡ„ΠΈΠΊΠ°Ρ†ΠΈΠΈ гистона Π²ΠΊΠ»ΡŽΡ‡Π°ΡŽΡ‚ Π² сСбя Π΄ΠΎΠ±Π°Π²Π»Π΅Π½ΠΈΠ΅ химичСских Π³Ρ€ΡƒΠΏΠΏ, Ρ‚Π°ΠΊΠΈΡ… ΠΊΠ°ΠΊ ΠΌΠ΅Ρ‚ΠΈΠ» ΠΈΠ»ΠΈ Π°Ρ†Π΅Ρ‚ΠΈΠ», ΠΊ Π±Π΅Π»ΠΊΠ°ΠΌ гистонов Π²ΠΎΠΊΡ€ΡƒΠ³ ΠΊΠΎΡ‚ΠΎΡ€Ρ‹Ρ… ΠΎΠ±ΠΎΡ€Π°Ρ‡ΠΈΠ²Π°Π΅Ρ‚ сСбя Π”ΠΠš, Ρ‡Ρ‚ΠΎΠ±Ρ‹ ΡΡ„ΠΎΡ€ΠΌΠΈΡ€ΠΎΠ²Π°Ρ‚ΡŒ Ρ…Ρ€ΠΎΠΌΠ°Ρ‚ΠΈΠ½. Π­Ρ‚ΠΈ измСнСния Π²Π»ΠΈΡΡŽΡ‚ Π½Π° Ρ‚ΠΎ, ΠΊΠ°ΠΊ ΠΏΠ»ΠΎΡ‚Π½ΠΎ Ρ…Ρ€ΠΎΠΌΠ°Ρ‚ΠΈΠ½ слоТСн. Или открывая Π΅Π³ΠΎ, сдСлав ΠΏΡ€ΠΎΡ‰Π΅ для транскрибирования, ΠΈΠ»ΠΈ кондСнсируя, запрСщая Ρ‚Ρ€Π°Π½ΡΠΊΡ€ΠΈΠΏΡ†ΠΈΡŽ.Π Π°Π·Π»ΠΈΡ‡Π½Ρ‹Π΅ Ρ‚ΠΈΠΏΡ‹ РНК ΠΌΠΎΠ³ΡƒΡ‚ Ρ‚Π°ΠΊΠΆΠ΅ ΠΈΠΌΠ΅ΡŽΡ‚ эпигСнСтичСскиС эффСкты. Π’ΠΊΠ»ΡŽΡ‡Π°Ρ ΠΌΠΈΠΊΡ€ΠΎΠ ΠΠš ΠΈ ΠΌΠ°Π»Ρ‹Π΅ ΠΈΠ½Ρ‚Π΅Ρ€Ρ„Π΅Ρ€ΠΈΡ€ΡƒΡŽΡ‰ΠΈΠ΅ РНК, ΠΊΠΎΡ‚ΠΎΡ€Ρ‹Π΅ ΠΌΠΎΠ³ΡƒΡ‚ ΠΈΠ·ΠΌΠ΅Π½ΡΡ‚ΡŒ структуру Ρ…Ρ€ΠΎΠΌΠ°Ρ‚ΠΈΠ½Π°, ΠΈ ΠΈΠ½Ρ„ΠΎΡ€ΠΌΠ°Ρ†ΠΈΠΎΠ½Π½ΠΎΠΉ РНК, которая ΠΌΠΎΠΆΠ΅Ρ‚ Π±Ρ‹Ρ‚ΡŒ ΠΌΠ΅Ρ‚ΠΈΠ»ΠΈΡ€ΠΎΠ²Π°Π½Π°, измСняя Ρ‚Ρ€Π°Π½ΡΠ»ΡΡ†ΠΈΡŽ Π³Π΅Π½Π°. Каким Π±Ρ‹ Π½ΠΈ Π±Ρ‹Π» ΠΌΠ΅Ρ…Π°Π½ΠΈΠ·ΠΌ, эти измСнСния ΠΏΠ΅Ρ€Π΅Π΄Π°ΡŽΡ‚ΡΡ Π΄ΠΎΡ‡Π΅Ρ€Π½Π΅ΠΉ ΠΊΠ»Π΅Ρ‚ΠΊΠ΅.И ΠΈΠ½ΠΎΠ³Π΄Π° Π΄Π°ΠΆΠ΅ ΠΏΠ΅Ρ€Π΅Π΄Π°ΡŽΡ‚ΡΡ Ρ‡Π΅Ρ€Π΅Π· поколСния людСй, создавая Π΄ΠΎΠ»Π³ΠΎΠ²Ρ€Π΅ΠΌΠ΅Π½Π½Ρ‹Π΅ фСнотипичСскиС измСнСния Π±Π΅Π· ΠΈΠ·ΠΌΠ΅Π½Π΅Π½ΠΈΠΉ Π³Π΅Π½ΠΎΠΌΠ°.

14.10:

ЭпигСнСтичСская рСгуляция

ЭпигСнСтичСскиС ΠΌΠ΅Ρ…Π°Π½ΠΈΠ·ΠΌΡ‹ ΠΈΠ³Ρ€Π°ΡŽΡ‚ Π²Π°ΠΆΠ½ΡƒΡŽ Ρ€ΠΎΠ»ΡŒ Π² Π·Π΄ΠΎΡ€ΠΎΠ²ΠΎΠΌ Ρ€Π°Π·Π²ΠΈΡ‚ΠΈΠΈ. И Π½Π°ΠΎΠ±ΠΎΡ€ΠΎΡ‚, Ρ‚ΠΎΡ‡Π½ΠΎ Ρ€Π΅Π³ΡƒΠ»ΠΈΡ€ΡƒΠ΅ΠΌΡ‹Π΅ эпигСнСтичСскиС ΠΌΠ΅Ρ…Π°Π½ΠΈΠ·ΠΌΡ‹ Π½Π°Ρ€ΡƒΡˆΠ°ΡŽΡ‚ΡΡ ΠΏΡ€ΠΈ Ρ‚Π°ΠΊΠΈΡ… заболСваниях, ΠΊΠ°ΠΊ Ρ€Π°ΠΊ.

Π£ Π±ΠΎΠ»ΡŒΡˆΠΈΠ½ΡΡ‚Π²Π° ΠΌΠ»Π΅ΠΊΠΎΠΏΠΈΡ‚Π°ΡŽΡ‰ΠΈΡ… Ρƒ самок Π΄Π²Π΅ X-хромосомы (XX), Π° Ρƒ ΠΌΡƒΠΆΡ‡ΠΈΠ½ – X- ΠΈ Y-хромосомы (XY). Π₯-хромосома содСрТит Π·Π½Π°Ρ‡ΠΈΡ‚Π΅Π»ΡŒΠ½ΠΎ большС Π³Π΅Π½ΠΎΠ², Ρ‡Π΅ΠΌ Y-хромосома. Π‘Π»Π΅Π΄ΠΎΠ²Π°Ρ‚Π΅Π»ΡŒΠ½ΠΎ, Ρ‡Ρ‚ΠΎΠ±Ρ‹ ΠΏΡ€Π΅Π΄ΠΎΡ‚Π²Ρ€Π°Ρ‚ΠΈΡ‚ΡŒ ΠΈΠ·Π±Ρ‹Ρ‚ΠΎΡ‡Π½ΡƒΡŽ ΡΠΊΡΠΏΡ€Π΅ΡΡΠΈΡŽ сцСплСнных с Π₯-хромосомами Π³Π΅Π½ΠΎΠ² Ρƒ ΠΆΠ΅Π½Ρ‰ΠΈΠ½, ΠΎΠ΄Π½Π° ΠΈΠ· Π΄Π²ΡƒΡ… Π₯-хромосом случайно Π·Π°Π³Π»ΡƒΡˆΠ°Π΅Ρ‚ΡΡ Π²ΠΎ врСмя Ρ€Π°Π½Π½Π΅Π³ΠΎ развития. Π­Ρ‚ΠΎΡ‚ процСсс, Π½Π°Π·Ρ‹Π²Π°Π΅ΠΌΡ‹ΠΉ ΠΈΠ½Π°ΠΊΡ‚ΠΈΠ²Π°Ρ†ΠΈΠ΅ΠΉ Π₯-хромосомы, рСгулируСтся ΠΌΠ΅Ρ‚ΠΈΠ»ΠΈΡ€ΠΎΠ²Π°Π½ΠΈΠ΅ΠΌ Π”ΠΠš. Π£Ρ‡Π΅Π½Ρ‹Π΅ ΠΎΠ±Π½Π°Ρ€ΡƒΠΆΠΈΠ»ΠΈ большСС ΠΌΠ΅Ρ‚ΠΈΠ»ΠΈΡ€ΠΎΠ²Π°Π½ΠΈΠ΅ Π”ΠΠš Π² ΠΏΡ€ΠΎΠΌΠΎΡ‚ΠΎΡ€Π½Ρ‹Ρ… участках Π³Π΅Π½ΠΎΠ² Π½Π° Π½Π΅Π°ΠΊΡ‚ΠΈΠ²Π½ΠΎΠΉ Π₯-хромосомС, Ρ‡Π΅ΠΌ Ρƒ Π΅Π΅ Π°ΠΊΡ‚ΠΈΠ²Π½ΠΎΠ³ΠΎ Π°Π½Π°Π»ΠΎΠ³Π°. ΠœΠ΅Ρ‚ΠΈΠ»ΠΈΡ€ΠΎΠ²Π°Π½ΠΈΠ΅ Π”ΠΠš ΠΏΡ€Π΅Π΄ΠΎΡ‚Π²Ρ€Π°Ρ‰Π°Π΅Ρ‚ ΠΏΡ€ΠΈΠΊΡ€Π΅ΠΏΠ»Π΅Π½ΠΈΠ΅ Π°ΠΏΠΏΠ°Ρ€Π°Ρ‚Π° транскрипции ΠΊ ΠΏΡ€ΠΎΠΌΠΎΡ‚ΠΎΡ€Π½ΠΎΠΉ области, Ρ‚Π΅ΠΌ самым подавляя Ρ‚Ρ€Π°Π½ΡΠΊΡ€ΠΈΠΏΡ†ΠΈΡŽ Π³Π΅Π½Π°.

АномальноС ΠΌΠ΅Ρ‚ΠΈΠ»ΠΈΡ€ΠΎΠ²Π°Π½ΠΈΠ΅ Π”ΠΠš ΠΈΠ³Ρ€Π°Π΅Ρ‚ Π²Π°ΠΆΠ½ΡƒΡŽ Ρ€ΠΎΠ»ΡŒ Π² Ρ€Π°Π·Π²ΠΈΡ‚ΠΈΠΈ Ρ€Π°ΠΊΠ°. ΠŸΡ€ΠΎΠΌΠΎΡ‚ΠΎΡ€Π½Π°Ρ ΠΎΠ±Π»Π°ΡΡ‚ΡŒ Π±ΠΎΠ»ΡŒΡˆΠΈΠ½ΡΡ‚Π²Π° Π³Π΅Π½ΠΎΠ² содСрТит участки Π½ΡƒΠΊΠ»Π΅ΠΎΡ‚ΠΈΠ΄ΠΎΠ² Ρ†ΠΈΡ‚ΠΎΠ·ΠΈΠ½Π° ΠΈ Π³ΡƒΠ°Π½ΠΈΠ½Π°, связанныС фосфатной Π³Ρ€ΡƒΠΏΠΏΠΎΠΉ. Π­Ρ‚ΠΈ области Π½Π°Π·Ρ‹Π²Π°ΡŽΡ‚ΡΡ островами CpG. Π’ Π·Π΄ΠΎΡ€ΠΎΠ²Ρ‹Ρ… ΠΊΠ»Π΅Ρ‚ΠΊΠ°Ρ… CpG-островки Π½Π΅ ΠΌΠ΅Ρ‚ΠΈΠ»ΠΈΡ€ΠΎΠ²Π°Π½Ρ‹. Однако Π² Ρ€Π°ΠΊΠΎΠ²Ρ‹Ρ… ΠΊΠ»Π΅Ρ‚ΠΊΠ°Ρ… CpG-островки Π² ΠΏΡ€ΠΎΠΌΠΎΡ‚ΠΎΡ€Π½Ρ‹Ρ… областях Π³Π΅Π½ΠΎΠ²-супрСссоров ΠΎΠΏΡƒΡ…ΠΎΠ»Π΅ΠΉ ΠΈΠ»ΠΈ рСгуляторов ΠΊΠ»Π΅Ρ‚ΠΎΡ‡Π½ΠΎΠ³ΠΎ Ρ†ΠΈΠΊΠ»Π° Ρ‡Ρ€Π΅Π·ΠΌΠ΅Ρ€Π½ΠΎ ΠΌΠ΅Ρ‚ΠΈΠ»ΠΈΡ€ΠΎΠ²Π°Π½Ρ‹. ΠœΠ΅Ρ‚ΠΈΠ»ΠΈΡ€ΠΎΠ²Π°Π½ΠΈΠ΅ ΠΎΡ‚ΠΊΠ»ΡŽΡ‡Π°Π΅Ρ‚ ΡΠΊΡΠΏΡ€Π΅ΡΡΠΈΡŽ этих Π³Π΅Π½ΠΎΠ², позволяя Ρ€Π°ΠΊΠΎΠ²Ρ‹ΠΌ ΠΊΠ»Π΅Ρ‚ΠΊΠ°ΠΌ быстро ΠΈ Π±Π΅ΡΠΊΠΎΠ½Ρ‚Ρ€ΠΎΠ»ΡŒΠ½ΠΎ Π΄Π΅Π»ΠΈΡ‚ΡŒΡΡ.

Suggested Reading

Weinhold, Bob. “Epigenetics: The Science of Change.” Environmental Health Perspectives 114, no. 3 (March 2006): A160–67. [Source]

Gudsnuk, Kathryn, and Frances A. Champagne. “Epigenetic Influence of Stress and the Social Environment.” ILAR Journal 53, no. 3–4 (December 2012): 279–88. [Source]

Simmons, Danielle “Epigenetic influence and disease.” Nature Education 1 no. 1 (2008):6  [Source]

Lim, Derek H. K., and Eamonn R. Maher. “DNA Methylation: A Form of Epigenetic Control of Gene Expression.” The Obstetrician & Gynaecologist 12, no. 1 (2010): 37–42. [Source]