有糸分裂染色体上の活性遺伝子のマーキング

発達と分化中、細胞表現型は多数の細胞分裂を通じて安定して伝播されます。このエピジェネティックな「細胞記憶」は、遺伝子発現の安定したパターンを維持するのに役立ちます。DNAメチル化と特定のクロマチン構造の伝播は、両方とも細胞記憶に寄与する可能性があります。細胞周期には、特定のクロマチン構成の継承を妨げる可能性のある2つの障害があります。まず、適切な構造は、SフェーズでのDNA複製フォークの通過に耐える必要があります。第二に、クロマチン状態は、クロマチンが凝縮するときに有糸分裂を生存し、転写がオフになり、ほとんどすべての二本鎖DNA結合タンパク質が置換される必要があります。有糸分裂後、発現した遺伝子とサイレント遺伝子の以前のパターンを復元する必要があります。この修復は、個々の成分の結合親和性と濃度によって決定される大量作用によって支配される可能性があります。あるいは、因子のサブセットは有糸分裂染色体に拘束されたままであり、適切なクロマチン再組み立てを導くための分子ブックマークを提供します。ここでは、in vivoでの有糸分裂中の転写開始部位でのDNAを分析し、再活性化が予定されている遺伝子に立体構造が歪んでいるが、抑制された遺伝子では歪んでいることがわかります。これらのタンパク質依存の立体構造摂動は、再発現のために遺伝子を「マーク」することにより、有糸分裂後の転写を再確立するのに役立ちます。

During development and differentiation, cellular phenotypes are stably propagated through numerous cell divisions. This epigenetic 'cell memory' helps to maintain stable patterns of gene expression. DNA methylation and the propagation of specific chromatin structures may both contribute to cell memory. There are two impediments during the cell cycle that can hinder the inheritance of specific chromatin configurations: first, the pertinent structures must endure the passage of DNA-replication forks in S phase; second, the chromatin state must survive mitosis, when chromatin condenses, transcription is turned off, and almost all double-stranded DNA-binding proteins are displaced. After mitosis, the previous pattern of expressed and silent genes must be restored. This restoration might be governed by mass action, determined by the binding affinities and concentrations of individual components. Alternatively, a subset of factors might remain bound to mitotic chromosomes, providing a molecular bookmark to direct proper chromatin reassembly. Here we analyse DNA at transcription start sites during mitosis in vivo and find that it is conformationally distorted in genes scheduled for reactivation but is undistorted in repressed genes. These protein-dependent conformational perturbations could help to re-establish transcription after mitosis by 'marking' genes for re-expression.