Introduktion:
Epigenetisk tystnad spelar en avgörande roll för att reglera genuttryck under utveckling, celldifferentiering och sjukdomstillstånd. En avgörande mekanism genom vilken epigenetisk tystnad uppnås är genom transkription. Transkription, processen att syntetisera RNA från en DNA-mall, kan leverera epigenetiska modifieringar som leder till undertryckande av genaktivitet. I den här artikeln kommer vi att utforska hur transkription bidrar till epigenetisk tystnad och diskutera de underliggande molekylära mekanismerna.
Nukleosompositionering och histonmodifieringar:
Transkription kan påverka epigenetisk tystnad genom att modulera nukleosompositionering och inducera specifika histonmodifieringar. Nukleosomer är proteinkomplex som packar DNA till kromatin, den välorganiserade strukturen i cellkärnan. Nukleosomernas positionering och täthet kan påverka tillgängligheten av DNA till transkriptionsfaktorer och RNA-polymeras, och därigenom reglera genuttryck.
Transkriptionsaktivatorer och repressorer kan rekrytera kromatinremodelleringskomplex som ändrar nukleosomens positionering och underlättar rekryteringen av histonmodifierare. Dessa modifierare lägger till, tar bort eller modifierar histonmärken, såsom metylering, acetylering och fosforylering. Dessa modifierade histoner kan sedan skapa en repressiv kromatinmiljö som hämmar transkriptionsinitiering och förlängning, vilket resulterar i gentystnad.
DNA-metylering och icke-kodande RNA:
Transkription är också involverad i DNA-metylering, en välkänd epigenetisk mekanism. Metylering av cytosinnukleotider inom CpG-öar kan leda till tystnad av gener. Enzymet DNA-metyltransferas (DNMT) rekryteras till specifika DNA-sekvenser av transkriptionsfaktorer eller RNA-molekyler. Transkriptionskopplad DNA-metylering sker när DNMT rekryteras samtidigt som transkription, vilket leder till etablering och upprätthållande av DNA-metyleringsmönster.
Dessutom har icke-kodande RNA, såsom långa icke-kodande RNA (lncRNA), varit inblandade i transkriptionsmedierad epigenetisk tystnad. LncRNA kan interagera med DNA, proteiner och kromatinmodifierare för att påverka genuttryck. Vissa lncRNA kan vägleda DNMT till specifika genomiska loci, vilket främjar DNA-metylering och genrepression.
RNA-interferens och heterokromatinbildning:
RNA-interferens (RNAi) är en cellulär mekanism som reglerar genuttryck genom verkan av små störande RNA (siRNA) och mikroRNA (miRNA). siRNA- och miRNA-molekyler kan rikta in sig på specifika mRNA, vilket leder till deras nedbrytning eller translationell hämning.
Transkription av upprepade sekvenser kan generera dubbelsträngade RNA-molekyler som bearbetas till siRNA. Dessa siRNA kan sedan rikta sig mot motsvarande upprepningsregioner, vilket inducerar heterokromatinbildning. Heterokromatin är ett mycket kondenserat och transkriptionellt undertryckt kromatintillstånd som kännetecknas av specifika histonmodifieringar och närvaron av heterokromatiska proteiner. RNAi-medierad heterokromatinbildning bidrar till att tysta transposerbara element och repetitiva DNA-sekvenser i genomet.
Slutsats:
Transkription spelar en avgörande roll för att leverera epigenetisk tystnad genom olika mekanismer. Det kan påverka nukleosompositionering, inducera histonmodifieringar, rekrytera DNA-metyltransferaser och generera icke-kodande RNA. Dessa mekanismer leder till etablering och upprätthållande av repressiva kromatintillstånd som förhindrar genuttryck. Att förstå det molekylära samspelet mellan transkription och epigenetisk tystnad ger värdefulla insikter i cellulära processer och sjukdomstillstånd, vilket erbjuder potentiella terapeutiska vägar för störningar som kännetecknas av avvikande genuttryck.
