Эпигенетическая регуляция процессов развития

Основная догма молекулярной биологии:

ДНК ------ РНК ------- БЕЛОК

Генотип----------------фенотип

ДНК ответственна за хранение, передачу и реализацию наследственной информации

3

Доимплантационное развитие человека

День 2. Эмбрион в стадии дробления 4 бластомера

День 3. Эмбрион на стадии дробления 8 клеток.

День 4. Морула.

День 5. Бластоциста

День 1.Стадия зиготы

Классификация стволовых клеток человека в соответствии с потенциалом к дифференцировке (Filip et al., 2004)

Типы стволовых клеток человека

Способность к дифференцировке

Стволовые клетки в организме человека

Тотипотентные клетки

Все эмбриональные и экстра-эмбриональные ткани

• Оплодотворённый ооцит

• Бластомеры 2 – 8 клеточной стадии.

Плюрипотентные клетки

Все типы клеток эмбриона

• Эмбриональные стволовые клетки

• Первичные половые клетки

• Клетки эмбриональных карцином

Пролиферирующие клетки

дифференцированных тканей взрослого

организма

Мультипотентные

Способны дифференцировать

ся в нескольких направлениях.

• Гемопоэтические• Мышечные• Нервной ткани• Кожи• Эндотелия• Кишечника• Миокарда• Мезенхимные

стволовые клетки

Унипотентные

Способны дифференцироваться только в одном

направлении.

• Волосяного фолликула• Семенников• Яичников

Разные судьбы, функции, морфология, «способности» клеток при

одинаковом генотипе

Эпигенетическое наследование

В более общем смысле, предметом эпигенетики являются явления, связанные с развитием различных фенотипов клеток или организмов на основе одного генотипа.

В более узком смысле эпигенетика - раздел генетики, который изучает наследуемые изменения активности генов во время развития организма или деления клеток.

Эпигенетическое наследование - наследование паттерна экспрессии генов.

ДВА ВИДА ИНФОРМАЦИИ В ГЕНОМЕ

Генетическая – закодированная в ДНК программа создания живого организма

Эпигенетическая (Динамическая) – как, где и когда должна быть реализована

генетическая информация.Каждый вид информации обеспечен

своими системами:Кодирования

Хранения Передачи

Изменения

• Необратимы (мутации)• Изменения первичной

структуры ДНК• Стабильно наследуемые

• Обратимы• Не затрагивают изменений

первичной структуры ДНК • Бывают долговременные и

кратковременные

генетические эпигенетические

Эпигенетическая регуляция - наследственные и ненаследственные изменения в экспрессии конкретного гена без каких-либо соответствующих структурных изменений в его нуклеотидной последовательности.

Эпигеном - это совокупность всех эпигенетических маркеров, обусловливающих экспрессию генов в данной клетке.

Явления импринтинга, эффекта положения, особенности структурно-функциональной организации хроматина определенных хромосомных локусов, влияющих на экспрессию генов, и РНК-интерференция классифицируются как эпигенетические.

Уровни эпигенетической регуляции

1. ДНК (геном) метилирование,повторяющиеся последовательности,мутации отдаленных регуляторных элементов, транспозиции генетического материала

2. РНК (транскриптом) регуляторные мотивы пре-мРНК,антисмысловые РНК, нетранслирующиеся РНК,микро РНК,духцепочечные РНК

3. Белки (протеом) метилирование/деметилирование лизина 4, 9 и 27 гистона Н3, ацетилирование/деацетилирование гистонов

Метилирование ДНКМодификации гистонов

Метилирование ДНК и связанные с ним процессы

Схема метилирования и деметилирования цитозина

Репрессия транскрипции посредством метилирования ДНК

Взаимосвязь между метилированием цитозина в молекуле ДНК и ацетилированием гистонов

Механизмы инактивации гена в результате метилирования промоторной области

1. Метильные группы нарушают ДНК-белковые

взаимодействия, выступая в большую бороздку ДНК

и препятствуя связыванию специфических

транскрипционных факторов.

2. Метилированные районы ДНК специфически

связывают транскрипционные репрессоры.

3. Метилирование ДНК влияет на структуру хроматина.

Аналитические методы анализа метилирования1. Метилчувствительная ПЦР (NotI, EagI, SacII, HpaII, HhaI) аналитическая чувствительность - 1: 2000 2. Метилспецифическая ПЦР

Трансформация цитозина в урацил бисульфитом Na аналитическая чувствительность - 1: 10003. MethylLight – метилспецифическая ПЦР в реальном времени аналитическая чувствительность - 1: 100004. Метилспецифическое секвенирование5. Биологические микрочипы

Метилирование ДНК в клетке контролирует все (!) генетические процессы, в том числе такие как :

Транскрипция (клеточная дифференцировка) Репликация РекомбинацияРепарация Транспозиция генов Инактивация Х-хромосомы (половая дифференцировка)

Метилирование ДНК у растений и животных регулируется (контролируется) гормонами: у растений - фитогормоны (ауксины и др.), у животных - кортикостероидные гормоны (гидрокортизон) и др.

Резкое искажение метилирования ДНК:

• отсутствие метильных доноров (рак, гепатома)

• суперметилирование ДНК РАК

• полное выключение (knockout) ДНК-метилазного гена остановка развития, апоптоз, смерть (без метилирования ДНК жизни нет!)

Биологическая специфичность метилирования ДНК:

• Видовая (штаммовая) • Тканевая (клеточная) • Органоидная (ядро, митохондрии, пластиды) • Внутримолекулярная (островки метилирования, повторы) • Возрастная

Метилирование ДНК изменяется:- при грибковых инфекциях у растений (вилт хлопчатника);

- при прорастании семян и в связи с градиентом цветения

- в нейронах при формировании памяти (метилирование ДНК мозга как показатель участия генома в механизмах индивидуально приобретенной памяти)

- под воздействием гормонов и антиоксидантов (контролируется гормонально, блокирует связывание ДНК с гидрокортизон-рецепторными комплексами)

Активирование генов путем уменьшения статуса их метилированияПриродное: - репликация ДНК - выстригание остатков m5C c репарацией цепей - прямое деметилирование остатков m5C.Искусственное: - условия недостаточности метильных групп - ингибиторы ДНК-метилаз (SAH, 5-азацитидин)

Ферменты, осуществляющие метилирование ДНК– метилтрансферазы (Dnmt)

PCNA – домен взаимодействия с PCNANLS – сигнал ядерной локализацииRTF – домен, мишенью которого является центр репликацииCXXC – цистеин-богатый доменBAH – домен, гомологичный бромодоменуPWWP – домен, содержащий высококонсервативный мотив «пролин-триптофан-триптофан-пролин»ATRX – ATRX – подобный цистеинбогатый участок, содержащий C2-C2 цинковый палец и атипичный PHD-домен

Allis C.D., Jenuwein T., 2007

De novo метилирование и сохранение характера метилирования ДНК

Высокометилированые последовательности:•Сателлитная ДНК•Повторяющиеся элементы (в т.ч. транспозоны и их инертные формы)•Уникальная межгенная ДНК•Экзоны генов

CpG – островки-неметилированные участки длиной 1 kb - в 5`-концах 60% промоторов активных генов

Что защищает их от метилирования?- они защищены белками- постоянная работа деметилаз - нетипичный состав оснований- транскрипция в раннем эмбриогенезе требует отсутствия метилирования ДНК в этих местах

Основная причина – мутации МеСР2 (главный компонент метилцитозин связывающего комплекса)

Синдром Ретта ( RTT, OMIM 312750)

•описано в 1966 году •встречается преимущественно у девочек•регрессия развития•аутизм •стереотипные движения рук

синдром ICF (иммунодефицит, хромосомная нестабильность, аномалии лицевого черепа) (ICF, OMIM 242860)

Причина - мутации в гене DMNT3B (метилтрансфераза de novo). Гетерохроматиновые районы хромосом 1, 9 и 16 неметелированны, вследствие чего растянуты и имеют ветвистую структуру

Заболевания, связанные с нарушением процесса ремоделирования хроматина

Ген Функция Фенотипические проявления

Заболевания человека

ДНК-метилтрансфераза 1 мыши (Dnmt1)

Поддержание статуса метилирования ДНК

Гибель эмбриона мыши, потеря импринтинга, инактивация Х-хромосомы

-

ДНК-метилтрансфераза 1О мыши (Dnmt1о)

Ооцит-специфическое сохранение меток импринтинга на стадии 8-кл. зародыша

Гибель эмбриона, потеря импринтинга

-

ДНК-метилтрансфераза 3А мыши (Dnmt3а)

Метилирование ДНК de novo

Гибель на 4 недели жизни, нарушение сперматогенеза

-

ДНК-метилтрансфераза 3В мыши (Dnmt3В)

Метилирование ДНК de novo

Эмбриолеталь, иммунодефицит, лицевые аномалии, деметилироапние и нестабильность прицентромерного гетерохроматина 1,9 и 16 хромосом

Синдром ICF

Ген Функция Фенотипические проявления

Заболевания человека

МетилCpG-связывающий белок (MECP2)

Распознавание сайта метилирования ДНК

Гибель зародышей мужского пола, умственная отсталость, аутизм, стереотипное движение рук

Синдром Ретта

Х-сцепленная хеликаза SNF2 семейства (ATRX)

Часть белкового комплекса, участвующего в репрессии хроматина

Тяжелая умственная отсталость у ммальчиков, микроцефалия, альфа-талассемия, лицевые, скелетныеи др. аномалии развития

Синдром ά-талассемии/Х-

сцепленной умственной отсталости

Белок 1, подсемейство А-подобных, SWI/SNF-связанный актин-зависимый регулятор хроматина

Часть белкового комплекса, участвующего в ремоделированиихроматина

Спондилоэпифизарная дисплазия, Т-клеточный иммунодефицит, дисфункция почек

Костноиммунная дисплазия, тип

Шимке

Рибосомная S6 киназа (RSK2)

Фосфорилирование гистоновых белков

Умственная отсталость, макроцефалия, отставание в росте, лицевые и скелетные аномалии

Синдром Коффина-Лаури

Геномный импринтинг - эпигенетический механизм регуляции экспрессии гомологичных генов в процессе развития организма в зависимости от родительского происхождения гена, хромосомы или генома.

Эпигенотип (импринт) - совокупность модификаций, которые по-разному маркируют родительские аллели и обеспечивают моноаллельный характер экспрессии импринтированных генов на хромосомах отцовского или материнского происхождения.

Импринтированный ген - ген, который дифференциально экспрессируется в зависимости от материнского или отцовского происхождения. Импринтированные гены в диплоидной клетке млекопитающих обычно экспрессируются только с одного аллеля.

Геномный импринтинг (ГИ) – дифференциальная модификация отцовского и материнского генетического материала в процессе созревания гамет, следствием чего являются различия в экспрессии родительских аллелей как в процессе раннего эмбриогенеза, так и взрослых особей

Частичный пузырный занос

10 н.б.

Андрогенез (мужской партеногенез) - диплоидный, хромосомы только отцовского происхождения

Гиногенез (женский партеногенез) диплоидный, хромосомы женского происхождения

Характерные черты импринтированных генов

1. Кластеризация. Общие черты кластеров: 1) гены распределены на достаточно большом расстоянии; 2) наличие в кластере генов, экспрессирующихся только с отцовской или материнской хромосомы; 3) наличие генов, которые продуцируют не кодирующую РНК.

2. Консервативность импринтинга. Характер импринтинга генов H19, IGF2, p57KIP и SNRPN идентичен у человека и мыши.

3. Асинхронность репликации ДНК импринтированных генов. Импринтированные гены имеют асинхронную репликацию, показанную в кластерах импринтированных генов с использованием гибридизации in situ. Но временной характер репликации может варьировать в различных клетках, подобно мозаичному эффекту положения.

4. Онтогенетическая и тканевая регуляция импринтинга. KvLQT1 экспрессируется с материнского аллеля во всех тканях кроме сердца; E6-AP - экспрессируется биаллельно во всех тканях, а в мозге - только с материнского аллеля; IGF2 имеет отцовскую экспрессию в большинстве тканей, но оба аллеля экспрессируются в определенных структурах в течение развития мозга и в зрелом состоянии. Кроме того, IGF2 в процессе развития экспрессируется с трех различных промоторов.

5. Импринтированные гены кодируют как белки, так и только РНК. H19 кодирует РНК, аккумулирующуюся в больших количествах в течение развития фетальных тканей мезодермального и эндодермального происхождения. XIST. Транскрипция гена с инактивированной отцовской Х-хромосомы в экстраэмбриональных тканях заставляет предполагать регуляторную роль импринтированной РНК. IPW, PAR-SN, PAR1 и PAR5 экспрессируются с отцовской хромосомы и дают только РНК.

Целый ряд заболеваний по характеру наследования и проявлениям может возникать вследствие импринтинга. Синдром Вильямса с тяжелыми проявлениями - делеция 7q11.23 материнской хромосомы;Болезнь Гиршпрунга - мутация гена RET (10q11.2) материнского происхождения;НФ 2 с тяжелым течением - мутация гене SCH (22q12) материнского происхождения;Шизофрения в более тяжелых формах наследуется по отцовской линии;Синдром де Ланге (3q26) может быть связан с материнским импринтингом;Семейная гипертрофическая кардиомиопатия в основном передается по материнской линии;Spina bifida в два раза чаще передается матерями, чем отцами; Псориаз проявляется в более тяжелой форме, если наследуется от отца; Синдром Туретта и поликистоз почек проявляются раньше и в более тяжелых формах, если наследуются от матери;Эпилепсия в более тяжелой форме наследуется от матери.

однородительская дисомия (ОРД=UPD) – наличие у потомков в кариотипе фрагментов или целых

хромосом одного (материнского или отцовского) происхождения

Гетеродисомия – наследование потомком двух разных гомологов от одного родителя

Изодисомия – наследование двух репликационных копий одной из хромосом

47 типов ОРД-44 типа ОРД по 22 аутосомамматеринская (mat) и отцовская (pat)-3 типа по половым хромосомам UPDХmat, UPDXpat, UPDXYpat

Нерасхождение хромосом в мейозе

Механизмы формирования ОРД

ОРД по целым хромосомам или их фрагментам выявлены при анализе наследственной патологии и у человека.

материнская ОРД по хромосоме 2 => признаки дисэмбриогенеза и отставание в развитии;отцовская ОРД по длинному плечу хромосомы 6(q23 - q24) => неонатальный диабет;материнская ОРД по короткому плечу хромосомы 7 (GRB10) => синдром Сильвера – Рассела; материнская ОРД по хромосоме 14 => гипотония, черепно-лицевые аномалии, акромикрия, сколиоз, задержка физического, моторного и умственного развития;отцовская ОРД по хромосоме 14 => сильная умственная отсталость и скелетно- мышечные аномалии; материнская ОРД по хромосоме 16 => малый вес при рождении и врожденные аномалии; отцовская ОРД по длинному плечу хромосомы 20 (GNAS1) => псевдогипопаратироидизм

Залетаев Д.В.

ВОЗМОЖНЫЕ ВАРИАНТЫ ОДНОРОДИТЕЛЬСКОЙ

ДИСОМИИ У ЧЕЛОВЕКА

Общие свойства импринтированных генов

• Располагаются кластерами (11р15; 15q11-13)• Асинхронность репликации • Временная и пространственная регуляция • экспрессии• Консерватизм ортологичных импритированных генов• Кодируют белки и РНК, которые не транслируются

Схема локуса 15q11-q13

Синдром Прадера-Вилли

(PWS, OMIM 176270)

•описан в 1956г.•неонатальная гипотония •ожирение•умственная отсталость•лицевые дисморфии•гипогонадизм

46 XX или ХУ, 15р-1 : 12000-15000

Синдром Ангельмана (AS, OMIM 105830)

•описан в 1965г.•умственная отсталость•отсутствие речи•нарушения сна•необычный смех•«кукольные» стереотипные движения

46 XX или XY, 15р−1 : 10 000—20 000

КордоцентезПолучение образцов крови от родителей

для цитогенетического и ДНК-анализаУЗИ 2 уровня

Нормальный кариотипи фенотип у плода

Анеуплоидия

Тестирование на ОРД

ОРД исключена.Плацентарный мозаицизм ОРД у плода

Пролонгирование беременности

УЗИ с допплерометриейПрофилактика ФПН и

акушерских осложнений

ОРД по хромосомам, для которых установлены

“болезни импринтинга”

Прерывание беременности

ОРД по хромосомам, для которых исключены“болезни импринтинга”

Биопсия хориона или плацентыАутосомная трисомия

(полная или мозаичная форма)

Одноклеточный эмбрион бластоциста

мышь

человек

Мужской и женский пронуклеусы не отличаются по размеру. Исследовали 59 зигот. Только в половине (30) наблюдалось деметилировние одного пронуклеуса и интенсивное метилирование

другого. В остальных зиготах – одинаковая интенсивность сигнала

2005

1 2

Приготовление препаратов и их QFH окрашивание

Получение видео-изображения, идентификация хромосом

Получение видеоизображения тех же метафазных пластинок

4

Иммунофлуоресцентное окрашивание препаратов с помощью АТ-5-МеС

3

Алгоритм исследования

1-клеточная стадия развития эмбриона человека

QFH

5-MeC

метилированная хроматида

недометилированная хроматида

гипометилированная хроматида

репликация6 часов

сперматозоиды

5-MeC

QFH

Метафазная пластинка яйцеклетки

5-MeC

QFH 1-клеточная стадия развития эмбриона человека

Метафазные пластинки из трех пронуклеусов перед

первым митотическим делением

Совмещенная кариограмма метафазных хромосом из лимфоцита

взрослого индивида (столбец слева) и

триплоидного одноклеточного эмбриона

человека (столбец справа), цифрами обозначены

номера хромосом

Метафазные хромосомы из лимфоцита и 1-клеточного эмбриона

QFH 5-MeC

2-клеточная стадия развития эмбриона человека

Совмещенные кариограммы метафазных хромосом из бластомеров двух 2-клеточных эмбрионов человека

QFH

5-MeC

расхождение хроматид

репликация в отсутствие метилазной активности

активное деметилирование

репликация в отсутствие метилазной активности

пассивное деметилирование

репликация в отсутствие метилазной

активности

расхождение хроматид

репликация в отсутствие метилазной активности

Пассивное деметилирование

Пассивное деметилирование-

зависимое от репликации

Механизмы деметилирования

метилированная хроматида

недометилированная хроматида

гипометилированная хроматида

зигота

Два бластомера

5-6 клеточная стадия развития эмбриона человека

Совмещенные кариограммы метафазных хромосом из двух бластомеров 5-клеточного эмбриона человека,

цифрами обозначены номера хромосом

5-MeC

QFH

и

и

и

и

и

и

и

и

1)

2)

3)

4)

Возможные варианты расхождения хроматид репликация

метилированная хроматида

недометилированная хроматида

гипометилированная хроматида

Бластомер 2-клеточного эмбриона

Схема митотической сегрегации хромосом с различным статусом метилирования хроматид

6 клеток

7 клеток

8 клеток

Совмещенные кариограммы метафазных хромосом из бластомеров 6, 7 и 8 клеточных эмбрионов человека

8 кл. М-сегментация Сопоставление сегментной локализации 5-метилцитозинобогащенной ДНК (хромосома слева) и G-исчерченности (хромосома справа). Различные оттенки зеленого, белый и красный отражают интенсивность флуоресценции, оцененную в баллах.

Совмещенная кариограмма метафазных хромосом из бластомера 8-клеточного эмбриона человека

QFH 5-MeC

Статус метилирования приценторомерного гетерохроматина

хромосом 1,9,16 из бластомеров эмбрионов человека

QFHQFH-сегментация и распределение 5--сегментация и распределение 5-MMееC C на метафазных на метафазных хромосомаххромосомах из ФГА-стимулированных лимфоцитовиз ФГА-стимулированных лимфоцитов

Совмещенная кариограммаСовмещенная кариограмма

Гомологичные хромосомы (QFH) Гомологичные

хромосомы (AТ-5МеС)

Посттрансляционные модификации гистонов

Структура нуклеосомы

2 х Н32 х Н42 х Н2А2 х Н2В

Механизм эффекта модификаций гистонов описан тремя моделями:

Ацетилирование и деацетилирование гистонов

•ацетилирование связано с транскрипцией •белки, осуществляющие ацетилирование - гистоновые ацетилтрансферазы (НАТ)•белки, осуществляющие деацетилирование – гистоновые деацетилазы (HDAC)

Модель модификации гистонов:ДНК-связывающиеся активаторы привлекают НАТ для ацетилирования нуклеосомных гистонов, а репрессоры привлекают HDAC для деацетилирования гистонов. Эти события приводят к изменению структуры нуклеосом и активации или репрессии транскрипции соответственно.

НАТ – белки, которые могут ацетилировать лизиновые остатки всех четырех коровых гистонов, но различные ферменты обладают отличающейся специфичностью к выбору субстрата, хотя каждый белок редко имеет специфичность только к одному сайту.

Первое основное семейство НАТ – GNAT (Gcn5 related acetyltransferase) – основным субстратом которых является гистон Н3. Второе основное семейство НАТ – MYST – в качестве основного субстрата-Н4. Третье семейство – CBP/p300 – ацетилируют Н3 и Н4 и являются самыми неспецифическими.

HDAC, удаляющих ацетильные группы, большое количество.Они входят в три каталитических группы: Type I, Type II и Type III (или Sir2-родственные белки – требуют наличие кофактора NAD)

Фосфорилирование гистонов

Увеличение экспрессии генов коррелирует с фосфорилированием остатка серина в 10м положении гистона Н3 (Н3S10).

Обнаружены много киназ, для которых этот сайт является мишенью, включая Msk1/2 дрозофилы и его гомолог Rsk2 у млекопитающих, и SNF1 у S.cerevisiae.

фосфорилирование определенных остатков связано с конденсацией хромосом в течение как митоза, так и мейоза

Метилирование гистонов

Метилируются

-Лизин (моно-, ди- и триметилирование)

-Агринин (моно- и диметилирование)

Эффекты метилирования:

-Репрессия транскрипции

-Активация транскрипции

Метилирование лизинов

Осуществляют лизиновые метилтрансферазы - НКМТ SET-доменКофактор - S-аденозил-L-метионин

6 наиболее хорошо описанных сайтов метилирования:на гистоне Н3 (К4, К9, К27, К36, К79) на гистоне Н4 (К20)

Деметлирование лизинов

LSD1 удаляет метильные группы с Н3К4JHDM1 – H3K36me1 и me2, JHDM2A – H3K9m1 и me2,JHDM3A – H3K36me3, JMJD2A – H3K9me3.

Метилирование Н3К79.

Связано с кодирующими регионами активных генов Фермент, который метилирует Н3К79 – hDOTIL

Необходимо для элонгации транскрипцииБелок Set2 – метилтрансфераза, способная метилировать Н3К36. Подавляет внутреннюю инициацию.Репрессор индуцибельных генов

Метилирование Н3К36.

Связано с эухроматином и активными или потенциально активными генами.Осуществляет метилтрансфераза Set1.РНК полимераза II, PAF-комлекс необходимы для установления Н3К4.

Метилирование Н3К4.

Метилирование Н4К20

H4K20me2 и H4K20me3 есть в прицентромерном гетерохроматине Метилтрансферазы – SUV-20H1 и SUV-20H2.H4K20me осуществляется PR-Set7 и вовлечено в процессы репарации и митоз

Это репрессирующая модификация, обнаруженная в 3х различных местах:•Генах эухроматина, где есть PREs (Polycomb response elements) у дрозофилы•В прицентроменом гетерохроматине•В неактивной Х хромосоме млекопитающих

метилирование производит EZH2 (гомолог E(Z))

Метилирование Н3К27

Метилирует Н3К9 – метилтрансфераза SUV39H1 (гомолог Su(var)3-9)Участвует в формировании прицентромерного гетерохроматина (SUV39H и НР1)

Метилирование Н3К9

Метилирование аргинина вовлечено как в активацию - PRMT1 – H4R3, PRMT4/CARM1 – H3R2, H3R17, H3R26, - так и в репрессию транскрипции - PRMT5 - H3R8 и H4R3

Метилирование аргининов

Деиминирование аргининов

PAD14 превращает аргинин в цитруллин

Убиквитинирование/деубиквитинирование и Сумоилирование

Н2ВК123ub1 осуществляется Rad6/Bre1 (RNF20/RNF40+Ubc46 – у человека) и активирует транскрипцию. H2AK119ub1 – репрессия транскрипции у млекопитающих и осуществляется группой Polycomb – Bmi1/Ring1A.

Сумоилирование описано как репрессивная модификация.Действует двумя механизмами:•Сумоилированный гистон напрямую блокирует лизиновые субстраты•Сумоилирование гистонов привлекает гистоновые деацетилазы •Привлечение репрессоров, связывающихся с ДНК.

Роль в транскрипции Сайты модифицирования

Группа 1ацетилирование активация Н3 (К9, К14, К18, К56)

Н4 (К5, К8, К12, К16)Н2А (?)Н2В (К6, К7, К16, К17)

фосфорилирование активация Н3 (S10)метилирование активация Н3 (К4, К36, К79)

репрессия Н3 (К9, К27)Н4 (К20)

Группа 2убиквитинирование активация Н2В (К123)

репрессия Н2А (К119)сумоилирование репрессия Н3 (?)

Н4 (К5, К8, К12, К 16)Н2А (К126)Н2В (К6, К7, К16, К17)

Группа 1 – небольшие химические модификации, группа 2 – большие химические модификации.

Компенсация дозы генов

Основные особенности:•Процесс инактивации Х хромосомы контролируется развитием.

2. Инактивация Х хромосомы включает в себя различные уровни эпигенетической регуляции.

Высокий уровень Н3К27me3 требуется Хi в раннем развитии, но не в соматических клетках; CpG-метилирование необходимо только на поздних стадиях

3. Некоторые гены избегают инактивации Х хромосомы.

4. Х-инактивация контролируется центром инактивации Xic.

центр инактивации – Xic

некодирующая РНК Xist (X inactive specific transcript)

некодирующая РНК Tsix

Ключевой регион, регулирующий инактивацию Х хромосомы обозначен зеленым. Фланкирующие гены – серым.Xite и DXPas34 –регуляторы экспрессии Tsix.