Хроматин и эпигенетика

Сергей Владимирович Ульянов, Сергей Владимирович Разин

В учебнике изложены современные представления об эпигенетических механизмах, контролирующих экспрессию генов на уровне упаковки геномной ДНК в хроматин. Учебник состоит из трех частей.

В первой части рассматриваются:
• современные представления о структуре хроматина, в том числе организация индивидуальных нуклеосом;
• многообразие нуклеосомных частиц, определяющееся модификациями гистонов и включением в нуклеоомы вариантных гистонов, динамика нуклеосомных частиц;
• вопросы, связанные с позиционированием нуклеосом на ДНК и работой комплексов ремоделирования хроматина;
• различные наднуклеосомные структуры и механизмы их формирования;
• дается представление о хроматиновых доменах, гипотезе гистонового кода и цветовой кодировке хроматина;
• излагаются современные представления о механизмах репликации хроматина, обеспечивающих сохранение эпигенетической информации.

Вторая часть посвящена:
• регуляции активности генома на уровне его упаковки в хроматине, даётся характеристика различных регуляторных элементов эукариотического генома: промоторов, энхансеров, суперэнхансеров, инсуляторов;
• механизмам работы энхансеров;
• особенностям транскрипционно-активного хроматина, рассматриваются механизмы, обеспечивающие доступность ДНК в транскрипционно-активном хроматине;
• основным постулатам доменной гипотезы организации эукариотического генома, сильным и слабым сторонам этой гипотезы;
• механизмам формирования активных и неактивных хроматиновых геномов, в том числе анализируются роль ацетилирования гистонов в формировании активного хроматина, роль метилирования ДНК в инактивации генов, механизмы формирования конститутивного и факультативного гетерохроматина;
• механизмам инактивации генов белковыми комплексами Polycomb. В качестве примеров формирования активных и неактивных хроматиновых доменов рассматриваются механизмы дозовой компенсации и механизмы установления геномного импринтинга.

В третьей части:
• рассматриваются вопросы, связанные с трехмерной организацией генома;
• дается представление о топологически-ассоциированных доменах хроматина, активном и неактивном хроматиновых компартментах, роли межнуклеосомной ассоциации и осуществляемой когезином экструзии хроматиновых петель в трехмерной организации генома;
• обсуждается значение трехмерной организации генома для установления энхансер-промоторных контактов и ограничения сферы активности энхансеров;
• излагаются современные представления о структурно-функциональных доменах эукариотического генома;
• рассматривается взаимосвязь между пространственной организацией генома и функциональной компартментализацией клеточного ядра;
• обсуждаются механизмы формирования функциональных компартментов клеточного ядра, в том числе роль некодирующих РНК и процесса разделения жидких фаз.