1
00:00:01,611 --> 00:00:03,861
Регулацията на генната експресия може да бъде

2
00:00:03,861 --> 00:00:06,969
моделирана при всяка стъпка в процеса,

3
00:00:06,969 --> 00:00:10,377
от инициацията на транскрипцията чак

4
00:00:10,377 --> 00:00:13,078
до следтранслационната модификация на един протеин

5
00:00:13,078 --> 00:00:15,895
и всяка стъпка между тях.

6
00:00:15,895 --> 00:00:19,454
И способността да се регулират всички тези различни стъпки

7
00:00:19,454 --> 00:00:21,604
помага на клетките да имат

8
00:00:21,604 --> 00:00:25,078
разнообразието и адаптивността

9
00:00:25,078 --> 00:00:28,429
на ефикасна нинджа, така че да прахосва енергия,

10
00:00:28,429 --> 00:00:31,581
за да експресира подходящите протеини, само когато е необходимо.

11
00:00:31,581 --> 00:00:33,612
Или можеш да мислиш за клетката

12
00:00:33,612 --> 00:00:35,395
като мързеливец, който иска да харчи

13
00:00:35,395 --> 00:00:37,877
най-малкото възможно количество енергия.

14
00:00:37,877 --> 00:00:40,304
Като започнем от началото на генната експресия,

15
00:00:40,304 --> 00:00:42,512
нека говорим за генната регулация,

16
00:00:42,512 --> 00:00:47,105
що се отнася до регулация на ДНК и хроматин.

17
00:00:47,536 --> 00:00:49,611
Да говорим за структурата на ДНК.

18
00:00:49,611 --> 00:00:52,742
ДНК е пакетирана в хромозомите под формата на хроматин,

19
00:00:52,742 --> 00:00:57,596
също познат като свръхнавита ДНК.

20
00:00:57,596 --> 00:01:00,395
И хроматинът е изграден от ДНК,

21
00:01:00,395 --> 00:01:03,835
хистонови протеини и не-хистонови протеини.

22
00:01:03,835 --> 00:01:06,504
И има повтарящи се единици в хроматина,

23
00:01:06,504 --> 00:01:09,844
наречени нуклеозоми, които са изградени от

24
00:01:09,844 --> 00:01:14,661
146 двойки бази двойноверижна ДНК,

25
00:01:14,661 --> 00:01:18,827
която е увита около ядро от осем хистона.

26
00:01:18,827 --> 00:01:21,753
И има четири различни вида хистони

27
00:01:21,753 --> 00:01:25,170
в тази структура от осем, които трябва да познаваш.

28
00:01:25,170 --> 00:01:31,545
И те се наричан Н2А, Н2В, Н3 и Н4,

29
00:01:31,545 --> 00:01:34,012
това е просто номенклатурата, която е им била дадена.

30
00:01:34,012 --> 00:01:37,969
Ацетилацията протича в амино терминалните опашки

31
00:01:37,969 --> 00:01:40,961
на тези хистонови протеини от ензим,

32
00:01:40,961 --> 00:01:43,174
наречен хистон ацетилтрансфераза,

33
00:01:43,174 --> 00:01:46,495
която просто ще съкратя на НАТ.

34
00:01:46,495 --> 00:01:49,754
И това е обратима модификация.

35
00:01:49,754 --> 00:01:52,836
Ацетилацията на хистоните бива поддържана в баланс

36
00:01:52,836 --> 00:01:56,128
от друг ензим, който премахва тези ацетилни групи,

37
00:01:56,128 --> 00:02:01,690
които са наречени хистон деацителаза, или HDAC.

38
00:02:01,690 --> 00:02:04,611
Ацетилацията на хистоните води до

39
00:02:04,611 --> 00:02:07,739
развиване на тази хроматинова структура

40
00:02:07,739 --> 00:02:10,928
и това им позволява да бъде достъпна за транскрипционната апаратура

41
00:02:10,928 --> 00:02:13,345
за експресията на гените.

42
00:02:13,345 --> 00:02:17,309
От обратната страна, хистоновата деацетилация води до

43
00:02:17,309 --> 00:02:20,544
кондензирана, или затворена, структура на хроматина

44
00:02:20,544 --> 00:02:23,262
и по-малко транскрипция на тези гени.

45
00:02:23,262 --> 00:02:25,015
Когато тези модификации, които регулират

46
00:02:25,015 --> 00:02:27,077
генната експресия, са унаследяеми,

47
00:02:27,077 --> 00:02:30,900
те се наричат епигенетична регулация.

48
00:02:30,900 --> 00:02:33,656
Когато става въпрос за генна експресия и ДНКы

49
00:02:33,656 --> 00:02:35,388
може да мислиш за ДНК

50
00:02:35,388 --> 00:02:37,983
като идваща в два вкуса,

51
00:02:37,983 --> 00:02:41,994
плътно пакетирана и транскрипционно неактивна ДНК,

52
00:02:41,994 --> 00:02:45,327
която се нарича хетерохроматин, а после

53
00:02:45,327 --> 00:02:49,637
по-малко плътна, транскрипционно активна ДНК, която е еухроматин.

54
00:02:49,637 --> 00:02:52,228
И предпочитам да мисля за хетерохроматина

55
00:02:52,228 --> 00:02:56,062
като плътно пакетиран и хиберниращ,

56
00:02:56,062 --> 00:02:58,978
тъй като хетерохроматин и хиберниращ са с Х,

57
00:02:58,978 --> 00:03:00,595
един вид като плътно натъпкани мечки,

58
00:03:00,595 --> 00:03:02,716
които са затворени в пещерата си за зимата,

59
00:03:02,716 --> 00:03:04,661
докато еухроматинът стои там

60
00:03:04,661 --> 00:03:06,128
с широко отворени ръце, приветстващ

61
00:03:06,128 --> 00:03:09,428
транскрипционната апаратура, която да транскрибира на воля.

62
00:03:09,428 --> 00:03:12,817
Често ще видиш, че хистоновата деацетилация

63
00:03:12,817 --> 00:03:16,145
е комбинирана с друг вид

64
00:03:16,145 --> 00:03:18,038
ДНК регулаторен механизъм

65
00:03:18,038 --> 00:03:20,533
и това е ДНК метилация,

66
00:03:20,533 --> 00:03:24,645
и това протича в процес, наречен генно заглушаване.

67
00:03:24,645 --> 00:03:27,428
И това е по-постоянен метод за

68
00:03:27,428 --> 00:03:30,512
даун регулиране (регулиране надолу) на транскрипцията на гените.

69
00:03:30,512 --> 00:03:32,953
И ДНК метилацията включва добавянето на

70
00:03:32,953 --> 00:03:36,695
метилова група, която е въглерод с три водорода,

71
00:03:36,695 --> 00:03:39,928
към цитозина, ДНК нуклеотид,

72
00:03:39,928 --> 00:03:44,544
от ензим, подходящо наречен метилтрансфераза.

73
00:03:44,544 --> 00:03:46,027
И това обикновено протича в

74
00:03:46,027 --> 00:03:49,991
богати на цитозин последователности, наречени CpG острови.

75
00:03:49,991 --> 00:03:53,428
Не забравяй, че цитозинът се свързва с гуанин,

76
00:03:53,428 --> 00:03:56,512
затова те са в CG острови.

77
00:03:56,512 --> 00:03:58,534
ДНК метилацията стабилно променя

78
00:03:58,534 --> 00:04:00,355
експресията на гените

79
00:04:00,355 --> 00:04:03,178
и това се случва, докато клетките се делят и диференцират

80
00:04:03,178 --> 00:04:07,544
от ембрионални стволови клетки в специфични тъкани.

81
00:04:07,544 --> 00:04:10,661
И това е жизненоважно за нормалното развитие

82
00:04:10,661 --> 00:04:13,911
и е свързано с други процеси,

83
00:04:13,911 --> 00:04:17,395
като генен импринтинг и инактивация на Х-хромозомата,

84
00:04:17,395 --> 00:04:19,428
теми за друга дискусия.

85
00:04:19,428 --> 00:04:21,712
И анормална ДНК метилация е била

86
00:04:21,712 --> 00:04:25,077
считана за причина за карциногенезата,

87
00:04:25,077 --> 00:04:28,044
или развитието на рак, така че можеш да видиш как

88
00:04:28,044 --> 00:04:30,968
нормалното функциониране на ДНК метилацията

89
00:04:30,968 --> 00:04:35,691
е важен регулаторен механизъм за клетките ни.

90
00:04:36,062 --> 00:04:37,848
ДНК метилацията може да засегне

91
00:04:37,848 --> 00:04:40,461
транскрипцията на гените по два начина.

92
00:04:40,461 --> 00:04:42,646
Първо, метилацията на ДНК сама по себе си

93
00:04:42,646 --> 00:04:44,524
може физически да възпре свързването

94
00:04:44,524 --> 00:04:47,895
на транскрипционни протеини към гена.

95
00:04:47,895 --> 00:04:50,552
И, второ и вероятно по-важно,

96
00:04:50,552 --> 00:04:53,794
метилираната ДНК може да е свързана от протеин,

97
00:04:53,794 --> 00:04:56,513
познат като метил CPG-свързващи доменни протеини,

98
00:04:56,513 --> 00:04:59,032
или MBD накратко.

99
00:04:59,032 --> 00:05:01,952
MBD протеините после могат да повикат допълнителни протеини

100
00:05:01,952 --> 00:05:05,589
към локуса, или определено местоположение в хромозома,

101
00:05:05,589 --> 00:05:08,689
определени гени, като хистон деацетилази

102
00:05:08,689 --> 00:05:11,189
и други хроматин-ремоделиращи протеини

103
00:05:11,189 --> 00:05:14,203
и това модифицира хистоните, оформяйки кондензиран,

104
00:05:14,203 --> 00:05:17,178
неактивен хроматин, който е

105
00:05:17,178 --> 00:05:20,203
транскрипционно заглушен.