0:00:01.611,0:00:03.861
Регулацията на генната експресия може да бъде

0:00:03.861,0:00:06.969
моделирана при всяка стъпка в процеса,

0:00:06.969,0:00:10.377
от инициацията на транскрипцията чак

0:00:10.377,0:00:13.078
до следтранслационната модификация на един протеин

0:00:13.078,0:00:15.895
и всяка стъпка между тях.

0:00:15.895,0:00:19.454
И способността да се регулират всички тези различни стъпки

0:00:19.454,0:00:21.604
помага на клетките да имат

0:00:21.604,0:00:25.078
разнообразието и адаптивността

0:00:25.078,0:00:28.429
на ефикасна нинджа, така че да прахосва енергия,

0:00:28.429,0:00:31.581
за да експресира подходящите протеини, само когато е необходимо.

0:00:31.581,0:00:33.612
Или можеш да мислиш за клетката

0:00:33.612,0:00:35.395
като мързеливец, който иска да харчи

0:00:35.395,0:00:37.877
най-малкото възможно количество енергия.

0:00:37.877,0:00:40.304
Като започнем от началото на генната експресия,

0:00:40.304,0:00:42.512
нека говорим за генната регулация,

0:00:42.512,0:00:47.105
що се отнася до регулация на ДНК и хроматин.

0:00:47.536,0:00:49.611
Да говорим за структурата на ДНК.

0:00:49.611,0:00:52.742
ДНК е пакетирана в хромозомите под формата на хроматин,

0:00:52.742,0:00:57.596
също познат като свръхнавита ДНК.

0:00:57.596,0:01:00.395
И хроматинът е изграден от ДНК,

0:01:00.395,0:01:03.835
хистонови протеини и не-хистонови протеини.

0:01:03.835,0:01:06.504
И има повтарящи се единици в хроматина,

0:01:06.504,0:01:09.844
наречени нуклеозоми, които са изградени от

0:01:09.844,0:01:14.661
146 двойки бази двойноверижна ДНК,

0:01:14.661,0:01:18.827
която е увита около ядро от осем хистона.

0:01:18.827,0:01:21.753
И има четири различни вида хистони

0:01:21.753,0:01:25.170
в тази структура от осем, които трябва да познаваш.

0:01:25.170,0:01:31.545
И те се наричан Н2А, Н2В, Н3 и Н4,

0:01:31.545,0:01:34.012
това е просто номенклатурата, която е им била дадена.

0:01:34.012,0:01:37.969
Ацетилацията протича в амино терминалните опашки

0:01:37.969,0:01:40.961
на тези хистонови протеини от ензим,

0:01:40.961,0:01:43.174
наречен хистон ацетилтрансфераза,

0:01:43.174,0:01:46.495
която просто ще съкратя на НАТ.

0:01:46.495,0:01:49.754
И това е обратима модификация.

0:01:49.754,0:01:52.836
Ацетилацията на хистоните бива поддържана в баланс

0:01:52.836,0:01:56.128
от друг ензим, който премахва тези ацетилни групи,

0:01:56.128,0:02:01.690
които са наречени хистон деацителаза, или HDAC.

0:02:01.690,0:02:04.611
Ацетилацията на хистоните води до

0:02:04.611,0:02:07.739
развиване на тази хроматинова структура

0:02:07.739,0:02:10.928
и това им позволява да бъде достъпна за транскрипционната апаратура

0:02:10.928,0:02:13.345
за експресията на гените.

0:02:13.345,0:02:17.309
От обратната страна, хистоновата деацетилация води до

0:02:17.309,0:02:20.544
кондензирана, или затворена, структура на хроматина

0:02:20.544,0:02:23.262
и по-малко транскрипция на тези гени.

0:02:23.262,0:02:25.015
Когато тези модификации, които регулират

0:02:25.015,0:02:27.077
генната експресия, са унаследяеми,

0:02:27.077,0:02:30.900
те се наричат епигенетична регулация.

0:02:30.900,0:02:33.656
Когато става въпрос за генна експресия и ДНКы

0:02:33.656,0:02:35.388
може да мислиш за ДНК

0:02:35.388,0:02:37.983
като идваща в два вкуса,

0:02:37.983,0:02:41.994
плътно пакетирана и транскрипционно неактивна ДНК,

0:02:41.994,0:02:45.327
която се нарича хетерохроматин, а после

0:02:45.327,0:02:49.637
по-малко плътна, транскрипционно активна ДНК, която е еухроматин.

0:02:49.637,0:02:52.228
И предпочитам да мисля за хетерохроматина

0:02:52.228,0:02:56.062
като плътно пакетиран и хиберниращ,

0:02:56.062,0:02:58.978
тъй като хетерохроматин и хиберниращ са с Х,

0:02:58.978,0:03:00.595
един вид като плътно натъпкани мечки,

0:03:00.595,0:03:02.716
които са затворени в пещерата си за зимата,

0:03:02.716,0:03:04.661
докато еухроматинът стои там

0:03:04.661,0:03:06.128
с широко отворени ръце, приветстващ

0:03:06.128,0:03:09.428
транскрипционната апаратура, която да транскрибира на воля.

0:03:09.428,0:03:12.817
Често ще видиш, че хистоновата деацетилация

0:03:12.817,0:03:16.145
е комбинирана с друг вид

0:03:16.145,0:03:18.038
ДНК регулаторен механизъм

0:03:18.038,0:03:20.533
и това е ДНК метилация,

0:03:20.533,0:03:24.645
и това протича в процес, наречен генно заглушаване.

0:03:24.645,0:03:27.428
И това е по-постоянен метод за

0:03:27.428,0:03:30.512
даун регулиране (регулиране надолу) на транскрипцията на гените.

0:03:30.512,0:03:32.953
И ДНК метилацията включва добавянето на

0:03:32.953,0:03:36.695
метилова група, която е въглерод с три водорода,

0:03:36.695,0:03:39.928
към цитозина, ДНК нуклеотид,

0:03:39.928,0:03:44.544
от ензим, подходящо наречен метилтрансфераза.

0:03:44.544,0:03:46.027
И това обикновено протича в

0:03:46.027,0:03:49.991
богати на цитозин последователности, наречени CpG острови.

0:03:49.991,0:03:53.428
Не забравяй, че цитозинът се свързва с гуанин,

0:03:53.428,0:03:56.512
затова те са в CG острови.

0:03:56.512,0:03:58.534
ДНК метилацията стабилно променя

0:03:58.534,0:04:00.355
експресията на гените

0:04:00.355,0:04:03.178
и това се случва, докато клетките се делят и диференцират

0:04:03.178,0:04:07.544
от ембрионални стволови клетки в специфични тъкани.

0:04:07.544,0:04:10.661
И това е жизненоважно за нормалното развитие

0:04:10.661,0:04:13.911
и е свързано с други процеси,

0:04:13.911,0:04:17.395
като генен импринтинг и инактивация на Х-хромозомата,

0:04:17.395,0:04:19.428
теми за друга дискусия.

0:04:19.428,0:04:21.712
И анормална ДНК метилация е била

0:04:21.712,0:04:25.077
считана за причина за карциногенезата,

0:04:25.077,0:04:28.044
или развитието на рак, така че можеш да видиш как

0:04:28.044,0:04:30.968
нормалното функциониране на ДНК метилацията

0:04:30.968,0:04:35.691
е важен регулаторен механизъм за клетките ни.

0:04:36.062,0:04:37.848
ДНК метилацията може да засегне

0:04:37.848,0:04:40.461
транскрипцията на гените по два начина.

0:04:40.461,0:04:42.646
Първо, метилацията на ДНК сама по себе си

0:04:42.646,0:04:44.524
може физически да възпре свързването

0:04:44.524,0:04:47.895
на транскрипционни протеини към гена.

0:04:47.895,0:04:50.552
И, второ и вероятно по-важно,

0:04:50.552,0:04:53.794
метилираната ДНК може да е свързана от протеин,

0:04:53.794,0:04:56.513
познат като метил CPG-свързващи доменни протеини,

0:04:56.513,0:04:59.032
или MBD накратко.

0:04:59.032,0:05:01.952
MBD протеините после могат да повикат допълнителни протеини

0:05:01.952,0:05:05.589
към локуса, или определено местоположение в хромозома,

0:05:05.589,0:05:08.689
определени гени, като хистон деацетилази

0:05:08.689,0:05:11.189
и други хроматин-ремоделиращи протеини

0:05:11.189,0:05:14.203
и това модифицира хистоните, оформяйки кондензиран,

0:05:14.203,0:05:17.178
неактивен хроматин, който е

0:05:17.178,0:05:20.203
транскрипционно заглушен.