0:00:01.611,0:00:04.451
Регулацията на генната експресия [br]може да бъде моделирана

0:00:04.451,0:00:06.969
на всяка стъпка от процеса,

0:00:06.969,0:00:09.927
от инициацията на транскрипцията

0:00:09.927,0:00:13.078
чак до следтранслационната [br]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
Способността да се регулират [br]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 [br]да харчат енергия,

0:00:28.429,0:00:31.581
за да експресират подходящите протеини, [br]само когато е необходимо.

0:00:31.581,0:00:33.612
Или можеш да си представиш клетката

0:00:33.612,0:00:35.395
като мързеливец, който [br]иска да изразходва

0:00:35.395,0:00:37.877
възможно най-малко енергия.

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

0:00:40.304,0:00:42.512
да разгледаме генната регулация

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

0:00:47.536,0:00:49.611
Да разгледаме структурата на ДНК.

0:00:49.611,0:00:52.742
ДНК е пакетирана в хромозомите [br]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 [br]не-хистонови протеини.

0:01:03.835,0:01:06.504
Има повтарящи се единици [br]в хроматина,

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

0:01:09.844,0:01:14.661
146 двойки бази[br]двойноверижна ДНК,

0:01:14.661,0:01:18.827
която е увита около ядро [br]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, [br]които трябва да познаваш.

0:01:25.170,0:01:31.545
И те са наречени Н2А, Н2В,[br]Н3 и Н4,

0:01:31.545,0:01:34.012
това са просто номенклатурните [br]названия, които са им били дадени.

0:01:34.012,0:01:37.969
В крайните амино опашки[br]протича ацетилиране

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

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

0:01:43.174,0:01:46.495
което 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
Ацетилирането на хистоните [br]се поддържа в равновесие

0:01:52.836,0:01:56.128
от друг ензим, който премахва [br]тези ацетилови групи,

0:01:56.128,0:02:01.690
който се нарича хистон [br]деацетилаза, или HDAC.

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

0:02:04.611,0:02:07.739
развиване на тази хроматинова [br]структура

0:02:07.739,0:02:10.928
и това позволява тя да стане[br]достъпна за транскрипционната "апаратура"

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

0:02:13.345,0:02:17.309
В обратната посока, хистоновото[br]деацетилиране води до получаване

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

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

0:02:23.262,0:02:25.015
Когато тези модификации, [br]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 [br]регулация.

0:02:30.900,0:02:33.656
Когато става въпрос за генна [br]експресия и ДНК,

0:02:33.656,0:02:35.388
може да си представиш, че ДНК

0:02:35.388,0:02:37.983
бива два основни вида –

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

0:02:41.994,0:02:44.837
която се нарича хетерохроматин,

0:02:44.837,0:02:49.637
и по-малко плътна, транскрипционно[br]активна ДНК, която е еухроматин.

0:02:49.637,0:02:52.228
Аз си представям хетерохроматина

0:02:52.228,0:02:56.062
като плътно пакетиран и "спящ"[br]или "хиберниращ",

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

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

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

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

0:03:04.661,0:03:06.518
с широко отворени ръце, [br]приветстващ

0:03:06.518,0:03:09.428
транскрипционната "апаратура", [br]която го транскрибира на воля.

0:03:09.428,0:03:12.817
Често ще видиш, че хистоновото[br]деацетилиране

0:03:12.817,0:03:16.145
е комбинирано 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 метилиране,

0:03:20.533,0:03:24.645
и това протича в процес, [br]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) [br]на транскрипцията на гените.

0:03:30.512,0:03:32.953
И ДНК метилирането включва [br]добавянето на

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

0:03:36.695,0:03:39.928
към ДНК нуклеотида цитозин,

0:03:39.928,0:03:44.544
от ензим, подходящо наречен [br]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, [br]наречени CpG острови.

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

0:03:53.428,0:03:56.512
затова те се наричат 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, когато[br]клетките се делят и диференцират

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

0:04:07.544,0:04:10.661
Това е жизненоважно [br]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 [br]инактивация на Х-хромозомата,

0:04:17.395,0:04:19.428
които ще обсъдим в друго видео.

0:04:19.428,0:04:25.072
Неправилното ДНК метилиране[br]се счита за причина на карциногенезата,

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

0:04:28.044,0:04:30.968
нормалното функциониране [br]на ДНК метилирането

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

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

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

0:04:40.461,0:04:42.646
Първо, метилирането[br]на ДНК само по себе си

0:04:42.646,0:04:44.524
може физически да възпре [br]свързването

0:04:44.524,0:04:47.895
на транскрипционни протеини [br]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 [br]свързана с протеини,

0:04:53.794,0:04:56.513
познати като метил CPG-свързващи[br]домейн протеини,

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

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

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

0:05:05.589,0:05:08.689
определени гени, като [br]хистон деацетилази

0:05:08.689,0:05:11.189
и други хроматин-ремоделиращи [br]протеини, което води до

0:05:11.189,0:05:14.203
модифициране на хистоните[br]и оформяне на кондензиран,

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

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