染色質重塑
染色質重塑
DNA 複製、轉錄、修復、重組在染色質水平發生,這些過程中,染色質重塑可導致核小體位置和結構的變化,引起染色質變化。ATP 依賴的染色質重塑因子可重新定位核小體,改變核小體結構,共價修飾組蛋白。重塑包括多種變化,一般指染色質特定區域對核酶穩定性的變化。人們發現體內染色質結構重塑存在於基因啟動子中,轉錄因子TF 以及染色質重塑因子與啟動子上特定位點結合,引起特定核小體位置的改變(滑動),或核小體三維結構的改變,或二者兼有,它們都能改變染色質對核酶的敏感性。
關於重塑因子調節基因表達機制的假設有兩種:
機制1:1 個轉錄因子獨立地與核小體DNA 結合(DNA 可以是核小體或核小體之間的),然後,這個轉錄因子再結合1 個重塑因子,導致附近核小體結構發生穩定性的變化,又導致其他轉錄因子的結合,這是一個級聯反應的過程——重建;
機制2:由重塑因子首先獨立地與核小體結合,不改變其結構,但使其鬆動併發生滑動,這將導致轉錄因子的結合,從而使新形成的無核小體的區域穩定——滑動。
在核小體重塑過程中,重塑因子複合物的作用非常重要。這些複合物都具有ATP酶活性。SWI/SNF複合物和ISW I 複合物家族是最先從酵母和果蠅體內發現的兩種。SWI/SNF中的組分BRG1、hBRM 和ISW I相關複合物中的組分Hsnf2L、Hsnf2h 具有ATP 酶活性。人的SWI/SNF複合物是1個有很多分子的聚合物,包含BRG1、hBMR 和腫瘤抑制蛋白Hsnf5;V I21,它主要激活基因轉錄,還與免疫球蛋白,TCR 基因重組有關。ISW I 複合物家族包括RSF、HuCHRAC、CAF1 3個複合物。RSF是1個異二聚體,組分包括Hsnf-h,主要參與轉錄起始: HucHRAC 含有H snf2h 和染色質組裝因子Hacf1,與異染色質的複製狀態維持有關; CA F1參與染色質組裝,改變染色質的狀態,使其與DNA功能相關。實驗證明:BRG1、Hbrm、H snf-h、M i 都顯示了A TP 酶的活性。此外,體外實驗證明: SWI/SNF複合物和ISW I 相關複合物的作用機制存在很大差別。ISW I 相關複合物只識別核小體,而SWI/SNF複合物識別核小體和裸露的DNA,親和力高,通過與DNA 作用,可移動核小體,產生更易被影響的DNA 區域,且SWI/SNF的作用不受組蛋白N 端或C 端修飾的影響。
染色質重組過程中,核小體滑動可能是一種重要機制,它不改變核小體結構,但改變核小體與DNA 的結合位置。實驗證明,這種滑動能被核小體上游的“十字形”結構阻斷。但“滑動”機制並不能解釋所有實驗現象。人們推測,在重組過程中,還有其他機制如核小體可能與DNA 分離,然後核小體經過重排,結構變化后,與DNA 重新組裝,產生新的結構形式,整個過程是可逆的,受其他因子調節,某些因子可決定反應進行方向。