Chapter 13 - biosdocumenten

Samenvatting
Moleculaire biologie: Chapter 13: Chromatin structure and its effects on
transcription
1
Chromatin Structure
Chromatine is opgebouwd uit DNA en proteïnen, waarvan de meeste basische proteïnen zijn die
histonen worden genoemd. Histonen helpen bij het opvouwen van het chromatine, zodat het in het
kleine volume van de nucleus past.
1.1 Histones
De meeste eukaryote cellen bevatten vijf verschillende soorten histonen: H1, H2A, H2B, H3 en H4.
Deze proteïnen zijn zeer abundant; de massa van de histonen in eukaryote cellen is namelijk gelijk aan
de massa van het DNA. Ze zijn ook zeer basisch – zij bestaan voor minstens 20% uit de basische AZ
arginine en lysine- en hebben een uitgesproken positieve lading bij neutrale pH. Zij kunnen dan ook
geëxtrahherd worden uit cellen met behulp van sterke zuren zoals 1,5 N HCl – omstandigheden die de
meeste andere proteïnen zouden vernietigen. Ook door dit basische karakter zullen ze migreren naar
de kathode, als niet denaturerende elektroforese wordt uitgevoerd. De aminozuursequentie van
histonen is sterk geconserveerd tussen verschillende organismen (H4 > H3 >> H2A, H2B > H1).
De uitvoering van lage resolutie elektroforese op histonen geeft het idee dat er van elk histon een
homogene entiteit is. De uitvoer van hoge resolutie elektroforese toont echter aan de er variatie
bestaat. De variatie is afkomstig van twee bronnen: de aanwezigheid van meerdere genen die coderen
voor hetzelfde histon en dynamische post translationele modificaties. De histongenen worden 10-20
maal herhaald in muizen en tot 100 maal in Drosofila. Veel van deze ckopijen zijn identiek aan elkaar,
maar sommige vertonen een zekere afwijking. Histon H1 vertoont de grootste variatie, terwijl histon
H4 de minste variatie vertoont. Er word aangenomen dat de varianten van eenzelfde histon dezelfde
functie uitoefenen in het chromatine, maar op een iets andere manier.
De tweede bron van heterogeniteit, de posttranslationele modificaties, zijn een bron van zeer veel
variatie. De meest voorkomende modificatie is acetyalatie, dat plaatsgrijpt op de N-terminale
aminogroepen en op de ε-aminogroep van lysine. Andere modificaties die kunnen optreden zijn
methylaties en fosforylaties. Deze modificaties zijn dynamische processen, wat aangeeft dat deze
groepen aangebracht kunnen worden maar ook terug kunnen worden verwijderd.
1.2 Nucleosomes
De verhouding van de lengte tot de breedte van een chromossom bedraagt meer dan 10 000000 : 1.
Zulke lange en dunnen moleculen zouden zonder enige omvouwing verstrengeld raken met zichzelf.
De totale lengte van humaan DNA (uitgestrekt) is ongeveer twee meter. Dit alles moet passen in de
nucleus, die slechts een diameter heeft van 10 µm. Om dit DNA hierin te doen passen moet het
opgevouwen worden. De eerste vorm van organisatie (opvouwing) van het DNA worden nucleosomen
genoemd. Deze zijn opgebouwd uit een kern van histonen waarrond het DNA gewonden is.
X-straal diffractie patronen van DNA in intacte nucleï vertoonden scherpe bandjes, wat een
repeterende structuur indiceerde die groter moest zijn dan de dubbele helix zelf. Verdere x-stralen
diffractie onderzoek toonde aan dat deze structuur zich herhaalt in intervallen van ongeveer 100 Å.
Dit komt overeen met een keten van nucleosomen die een diameter hebben van110 Å.
1
Verder onderzoek toonde aan dat de histonen H3 en H4 en de histonen H2A en H2B chemisch aan
elkaar gecroslinked kunnen worden. Verder werd ontdekt dat H3 en H4 voorkomen als een tetrameer
dat op volgende manier is opgebouwd: (H3 – H4)2 en dat e H2A en H2B bestaan als een dimeer (H2A
– H2B). Onderzoek toonde ook de samenstelling van chromatine aan dat er per 200 bp een octameer
(twee moleculen van elk: H2A, H2B, H3 en H4) en 1 H1 molecule voorkomen. H1 kan relatief
makkelijk verwijder worden van het chromatine in vergelijking met de andere histonen.
Onderzoek heeft aangetoond dat het DNA rond de nucleosomen draait. Dit is ook logisch, daar de
dubbele helix een redelijk moeilijk buigbare structuur is. De verschillende nucleosomen worden met
elkaar verbonden door linker DNA. Het is aan dit linker DNA dat Histon H1 bind, wat ook de
verklaring is dat het makkelijk te verwijderen is, daar het aan de buitenkant van de structuur zit.
Voor de bepaling van de structuur van het Histon octameer werd er gebruik gemaakt van X-stralen
kristallografie. Hieruit blijkt dat de core bestaat uit een (H3 – H4)2 met daaraan 2 H2A-H2B dimeren
vastgehecht.
De kristallografische data gaven geen uitsluitsel overde aanwezigheid waar het DNA aanwezig is, daar
er geen DNA meer werd gekristalliseerd. Het onderzoek toonde de aanwezigheid van groeven op het
oppervlak van het ocameer aan, die een linksdraaiende helix vormen. Later werd aangetoond dat het
DNA inderdaad op deze groeven bind.
2
De core histonen (H2A, H2B, H3 en H4) hebben allen de zelfde histon opvouwing. Deze bestaat uit
drie α-helices die aan elkaar gekoppeld zijn door middel van twee loops. Ze hebben allen een
uitgebreide N-terminale staart die ongeveer 28% van de massa van het histon bepaald. Deze staarten
zijn ongestructureerd (en dus bijna niet waar te nemen met x-straal kristallografie).
DNA wind 1 ¾ maal rond de core histonen. Dit lijdt tot een condensering van de DNA lente van 6 tot
7 maal. Deze condensering werd al door Griffith opgemerkt tijdens zijn studie naar het SV40
minichromosoom.
1.3 The 30 nm fiber
Na de nucleosomen keten is de 30 nm vezel de volgende opvouwing van het chromatine. Tot voor
2005 was er niemand in geslaagd om componenten die groter zijn dan het core nucelosoom te
kristalliseren. Om de grotere chromatine structuren te onderzoeken moest er gebruik worden gemaakt
van technieken met een lagere resolutie zoals elektronen microscopie (EM). Onderstaande EM foto
toont hoe een keten van nucleosomenen verder condenseert tot een 30 nm vezel, bij stijgende
ionensterkte. Deze condensatie zorgt ervoor dat de chromatinestructuur weer 6 tot 7 maal compacter
is, in vergelijking met de nucelosomen, die ook al voor zorgden dat het chromatine 6 tot 7 maal
compacter is.
3
De structuur van de 30 nm vezel is een vraag die de moleculaire biologie lang heeft beziggehouden. In
1976 werd op basis van elektronenmicroscopie en x straal verstrooiing voorgesteld dat deze vezel een
solenoïde vorm heeft. Volgens dit model zijn de nucleosomen geordend als een hole helix. Niet
iedereen was overtuigd van dit model. In 2005 is er duidelijkheid geschept over de structuur van de 30
nm vezel, dankzij x-straal kristallografie van een tetra nucleosoom. Uit deze data kwam naar voor dat
de 30 nm vezel een zigzag structuur heeft. Onderstaande figuur geeft dit weer:
De zigzag structuur heeft belangrijke implicaties voor de modellen die
gemaakt zijn over de totale structuur van het chromatine. Deze structuur
strook namelijk niet met vorige suggesties, waaronder het solenoïde
model. Het strookt wel met het “two start helix” model, waarbij twee
stapels van nucelosomen een links draaiende helix vormen. Dit model is
weergegeven in de hiernaast staande figuur.
Beide modellen (de solenoïde en de two start double helix) worden
versterkt door experimentele bewijzen. De vraag is dus welk het juiste
model is.
4
In 2009 stelde Van Noort et al. Data voor die suggereerden dat beide modellen juist zijn. Uit hun
onderzoek kwam naar voor dat de structuur van de 30 nm vezel afhankelijk is van de nucleosome
repeat lenghth (NRL). De lengte vanaf het begin van een nucleosoom tot aan het begin van een ander
nucelosoom kan in vivo variëren tussen 165 en 212 bp. In het meeste chromatine is de NRL 197 bp.
Chromatine van dit type is over het algemeen niet transcriptioneel actief en op het linker DNA is
histon H1 (linker histone) gebonden. Een kleiner geddelte van het chromatine heeft een NRL van 167
en is transcriptioneel actief. Op het linker DNA is histone H1 niet gebonden. De vorm met een NRL
van 197 bp heeft een solenoïde vorm en het chromatine met een NRL van 167 bp heeft een
zigzagstructuur.
5
1.4 Higher order chroamtin folding
Het grootste deel van het chromatine in een interfase nucleus bestaat waarschijnlijk uit de 30 nm
vezel. Verdere opvouwing is echter noodzakelijk bij mitotische chromosomen. Deze zijn zoo
gecondenseerd dat ze zichtbaar worden onder een lichtmicroscoop. Het meest gebruikte model voor de
verdere opvouwing is de vorming van een serie radiale lussen zoals voorgesteld in onderstaande
figuur:
Aanwijzingen voor dit model werden 1976 gevonden, toen het chroamtine van Drosphila werd
onderworpen aan partiële digestie met DNase I, gevolgd door de meting van de sedimentatie
coëfficiënt van het digest. Hierbij werd gevonden dat de sedimentatie coëfficiënt gradueel daalde,
totdat er een plateau werd bereikt. Vergelijkbare resultaten
waren bekomen met het E. coli nuceloïde (het DNA bevattend
complex). Dit werd bij E. coli bekomen door het feit dat er
nick’s werden bekomen in de superhelische lussen, wat leidde
tot relaxatie. Eukaryote chromosomen zijn lineair, hoe kan het
DNA dan supercoiling vertonen? De enige redelijke verklaring
hiervoor is dat de chromatine vezel lussen vormt, en deze vast
worden gehouden aan de basis. Dan vormt elke lus het
equivalent van een cirkel en kan supercoiling optreden. Dit is
inderdaad de verkalring voor deze resultaten. De hiernaast
staande figuur geeft het concept weer en toont hoe relaxatie
kan optreden, wat lijdt tot minder compacte chromatine en zo
dus tot een verlaagde sedimentatie coëfficiënt.
De vraag die dan reist is hoe groot deze lussen zijn. Onderzoek
toonde aan dat deze lus in chromosomen van Drosophila
ongeveer 85 kb groot is. Bij onderzoek hiernaar in andere
soorten geven aan dat deze lussen tussen de 35 en 85 kb lang zijn, en dat deze lussen verankerd zijn
aan het centrale deel van het chromosoom.
6
Gedurende de metafase wordt de hoogste condensatie van het chromatine bereikt. De structuren die
dan worden gevormd zijn de zogenaamde metafase chromosomen. Een voorbeeld hiervan is
weergegeven in onderstaande figuur:
Gedurende de metafase zal het 30 nm vezelchromatine lussen vormen rond een centraal skelet van
proteïnen.
7
Uit recent onderzoek blijkt (2010) dat de chromosomen niet willekeurig geordend zijn in de nucelus,
maar dat ze volgens een vast patroon gelegen zijn. Dit is aangetoond in gist door gebruik te maken van
Chromosome conformation capture (3C). Onderstaande figuur geeft deze ordening weer. Hierop is
ook te zien dat een gedeelte van een chromosoom gelegen is in de nucleolus.
2
Chromatin structure and gen activity
2.1 The effects of histones o transcription of class II genens
In 1980 werd aangetoond dat de genen die coderen voor het 5S rRNA (Klass III) van Xenopus laevis
in vitro selectief onderdrukt kunnen worden door de toevoeging van histon H1, en dat deze repressie
zeer sterk toeneemt als de concentratie H1 1 molecule/ 200 bp bedraagt (de antuurlijke concentratie
van H1 in chromatine). In 1990 werd aangetoond dat hetzelfde principe ook geld voor de klasse II
genen.
Core histones
In 1991 werd een studie uitgevoerd om het onderscheid te kunnen maken van het effect van de core
histonen en histon H1 op de in vitro transcriptie door RNA polymerase II. Uit deze studie blijkt dat de
core histonen nucleosomen vormen met het DNA en dat lijdt tot een milde repressie (de
transcriptigraad was ongeveer 4 maal lager) van de transcriptie. Transcriptie factoren hadden geen
enkel effect op deze repressie. Als histon H1 daarentegen werd toegevoegd, dan leidde dit tot de
verlaging van de transcriptie van 25 tot 100 maal. Deze repressie kan geblokeerd worden door
activators, die in competie kunnen treden met histon H1 voor de binding op de controle regio in het
DNA.
In deze studie werd volgende strategie gebruikt: Chromatine werd gereconstrueerd uit plasmide DNA,
dat een specifiek gen bevat, waarvan geweten is welke transcriptie activators er invloed op hebben.
Aan dit plasmide DNA werden histonen toegevoegd, in aan- of afwezigheid van transcriptieactivators. Ook werd topo-isomerase I toegevoegd om het DNA in een gerelaxeerde toestand te
houden. Een primer extension assay werd gebruikt om na te gaan of het gerconstrueerde chromatine
kon worden afgeschreven door een nucelair extract. In het eerste deel van de studie werden enkel de
core histonen toegevoegd en niet histon 1. De histon/DNA massa verhouding werd zo gekozen dat er 1
nucelosoom per 200 baseparen ontstaat.
8
Uit deze testen bleek dat de aanwezigheid van de core histonen leidde tot een verlaging van de
transcriptie met 75%, ten opzicht van het naakt DNA. Verder onderzoek heeft aangetoond dat de
overblijvende 25% activiteit te wijten is aan het feit dat bepaalde promotor sites niet in het
nucelosoom zijn opgenomen (ze zijn aanwezig in het linker DNA).
Histone H1
Gebasserd op het feit dat histon H1 wordt aanzien als een stabilisator van de nucelosomen, zou men
verwachten dat als dit wordt toegevoegd aan het gereconstrueerde chromatine dit zou leiden tot
verdere inhibitie. Dit was inderdaad het geval dat in 1991 werd aangetoond. Voor dit aan te tonen
werd er naast de core histonen ook histon H1 toegevoegd aan het gereconstrueerde chroamtine. De
repressie door histon H1 kan tegengewerkt worden door het toevoegen van transcriptie factors.
Sommige ervan zullen optreden als activators en als antirepressor (verhinderen de repressie door H1).
Anderen treden enkele op als antirepressors.
Uit deze gegevens werd volgend model voor de transcriptie activatie opgesteld:
9
Histon H1 kan repressie veroorzaken door te binden op het linker DNA, gelegen tussen de
nucelosomen, die transcriptiestartplaatsen bevatten. Activators (weergegeven als groen ovaal) kunnen
dit verhinderen als ze op hetzelfde ogenblik worden toegevoegd als histon H1. Deze activators kunnen
de histonen echter niet verwijderen van het DNA. In andere woorden: het is een race tussen de
activators en histon H1 om te binden op het linker DNA. Andere types van activators (aangeduid in
het paars) kunnen de nuclosomen (in samenwerking met chromatin remodeling) factors aan de kant
schuiven als deze in de weg zitten voor de tranqcriptie. Zij kunnen dit enkel indien de nucelosomen
niet worden gestabiliseerd door histon H1.
2.2 Nucleosome positioning
Het bovenstaande model geeft weer dat transcriptie factoren antirepressie kunnen veroorzaken door
nucleosomen te verwijderen die promotors blokeren of door het verhinderen van dat ze op de
promotor kunnen binden. Beide scenario’s maken gebruik van nucelosoom positionering, waarbij de
nucleosomen door de activators worden gedwongen een plak in te nemen die gelegen is rond de
promotor, maar niet op de promotor.
Nucelosome free zones
Er zijn verschillende experimenten die aantonen dat er nucelsoom vrije zones zijn in de regio waarde
expressie van actieve genen wordt gecontroleerd. Yaniv et al voerde een nepaald grafisch experiment
uit naar de controle regio van het SV40 virus DNA. Het SV40 DNA bestaat in geïnfecteerde
zoogdiercellen als een minichromossom. Yaniv merkte op dat SV40 minichromosomen die actie
werden afgeschreven een opvallende nucleosoom vrije zone hebben tijdens de late infectie. We
zouden verwachten dat deze nucleosoom vrije zone op zijn minst 1 late promotor bevat. De vroege en
de late promotor van het SV40 virus liggen zeer dicht bij elkaar en worden enkel van elkaar
gescheiden door een 72 bp lange enhancer. Zou dit de nucelosoomvrij regio vormen. Het nadeel is dat
SV40 een circulair chromosoom heeft, en dat dit dus geen begin en einde heeft, zodat we niet kunnen
zeggen naar welk deel van de circel we kijken zonder de aanwezigheid van een soort merker. Yaniv
maakte gebruik van restrictie sites als merkers. Een BglI restrictie site is gelehen dicht tegen het einde
van één regio en een BamHI en een EcoRI aan de andere kant van de cirkel. Dit wordt weergegeven in
onderstaande figuur:
10
Als de nucelosoom vrije regio de controle regio bevat, dan zal BglI knippen in deze zone, en de twee
andere restrictienzymen zullen knippen op verderafgelegen sites. Onderstaande figuur toont aan dat
BamHI en BglI de voorspelde resultaten geven. Ook EcoRI (niet getoond) voldeed ook aande
voorspelling.
DNA hypersensitivity
Een andere aanwijzing voor een nucleosoom vrije regio is de hypergevoeligheid voor DNase.
Chromatine regio’s die actief worden afgeschreven zijn gevoelig voor DNase ( 10 maal gevoeliger dan
het bulk chromatine). De controle regio’s van active genen zijn echter DNase hypersensitief (100 maal
gevoeliger dan bulkchromatien). DNase hypersensitiviteit van een controle regio is een algemeen
fenomeen, dat op zijn minst voor een deel valt te verklaren door de afwezigheid van nucelosomen.
Onderstaande figuur geeft weer hoe DNase hypersensitiviteit kan worden gedetecteerd.
11
In de bovenste figuren van panelen a en b zien we de verdeling van nucelosomen van een actief en
een niet actief gen, en de herkenningsplaatsen voor twee restrictie endonucleasen. Als DNase wordt
gebruikt voor een partiële digestie van het inactieve gen, dan zal er niets gebeuren, daar er geen DNase
hypersensitiviteit regio aanwezig is. Als hetzelfde wordt gedaan bij het actieve gen, dan zal DNase I
de hypersensitieve site aanvallen, die gelegen is in de buurt van de promotor. DNase I wordt
verwijderd van beide DNA’s, en worden dan geknipt met restrictie endonucelasen. De bekomen
restrictiefragmenten worden gescheiden met elektroforese, en geblot (Southern). Deze blots worden
behandeld met probes. Het DNA fragment van van het inactieve chromatine zal intact zijn, en de
restrictie endonucelasen zullen een 13 kb fragment generen dat zal hybridiseren met de probe.Het
DNA van het active chromatine is door het gevolg van de DNase hypersensitiviteit in twee fragmenten
verdeeld (6 en 7 kb). Het 6 kb fragment wordt gedetecteerd met de probe, maar het 7 kb fragment zal
niet gedetecteerd worden. Het 13 kb fragment zal hierbij niet zichtbaar zijn als de behandeling met
DNase I lang genoeg wordt aangehouden.
2.3 Histone acetylation
In 1964 werd ontdekt dat histonen zowel voorkomen in een geacetyleerde als in een niet-geacetyleerde
vorm. Acetylatie grijpt plaats op de aminogroepen van de lysine zijketens. In dat zelfde onderzoek
werd ook aangetoond dat acetylatie gecorreleerd is met de activiteit van de genen. Als nietgeacetyleerde histonen gekoppeld zijn aan het DNA, dan wordt de transcriptie gerepresseerd. De
aanwezigheid van acetyl-groepen verzwakt deze repressie. Deze bevindingen impliceren dat er
enzymen in de kern aanwezig moeten zijn die deze histonen kunnen acetyleren en deacetyleren, en zo
de activiteit van genen beïnvloeden. Om deze hypothesis na te kunnen gaan, moeten de enzymen die
verantwoordelijk zijn voor de (de)acetylering gevonden worden. Het heeft meer dan 30 jaar geduurd
voordat ze werden geïdentificeerd. De reden hiervoor is, dat ze in zeer lage hoeveelheden in de cel
voorkomen.
In 1996 slaagde men ering om histon acetyltransferase (HAT) te identificeren en op te zuiveren. HAT
transfereert een acetylgroep van een donor (Acetyl-CoA) naar de core histonen. Voor de isolatie van
HAT werd een zeer creatieve strategie gebruikt:
Ze vertrokken van Tetrahymena cellen, omdat deze organismen histonen bevatten die zeer
sterk geacetyleerd zijn, wat het vermoeden doet zijzen dat HAT er in grote concentraties
aanwezig is. Extraceten van de kern werden gemaakt. Dit extract werd gebruikt om een
zymmografische analyse mee uit te voeren. Hiervoor werden de nucelaire proteïnen
gescheiden met SDS PAGE op een gel die geïnperegneerd is met histonen. Om de HAT
activiteit te kunnen detecteren werd deze gel geïncubeerd met acetyl-CoA, waarbij de
acetylgroep radioactief gelabeld is. Dit zorgt voor de vorming van een gelabelde band op de
plaats waar HAT activiteit aanwezig is. Voor het detecteren van de HAT activiteit werd de
overmaat aan acetyl-CoA weggewassen, waarna een autoradiogram wordt genomen.
Onderstaandfiguur geeft aan dat er een proteïne van 55 kDa met HAT activiteit werd
gevonden. Dit proteïne werd door de onderzoekers dan ook p55 genoemd.
12
Na het aantonen van de HAT activiteit werd er een klassiek kloneringsschema gevolgd om
meer te weten te komen over p55 en het daarvoor coderende gen. Zij begonnen met de
verdere opzuivering van de HAT activiteit, waarvoor standaard biochemische technieken
werden gebruikt. Van zodra deze activiteit voldoende was opgezuiverd werd deze geïsoleerd
en gebruikt voor de bepaling van een gedeeltelijke AZ sequentie. Aan de hand van deze
sequentie, werd een set gedegenereerde primers ontwikkeld om het gen te kunnen oppikken.
RT-PCR werd uitgevoerd, ende PCR producten werden gekloneerd in vectoren en
getransformeerd in bacteriële cellen. De sequentie van het bekomen gen werd geanalyseerd
om na te gaan of deze daadwerkelijk codeert voor de gedeelten van de AZ sequentie die
bepaald is. Geen van deze PCR producten bevatten het volledige cDNA. De volledige
sequentie werd bekomen door de uitvoer van RACE (Rapid Amplification of cDNA ends).
Uiteindelijk werd een gen bekomen dat codeerde voor het volledige proteïne. Om aan te
tonen dat het proteïne waarvoor het gen codeerd daadwerkelijk HAT activiteit vertoont,
werd het gen tot expressie gebracht in E. coli cellen. Na cellyse werden de proteïne
gescheiden met SDS PAGE en werd er terug een gel activity assay (zymmografische
analyse) uitgevoerd. Deze analyse toonde HAT activiteit aan.
13
Er bestaan twee types HAT’s: HAT A en HAT B. HAT’s van het type A zijn aanwezig in de kern en
treden op als coactivator. Zij zorgen voor de acetylatie van de lysine rijke staarten aan de N-terminus
van de histonen. Zij bevatten een bromodomein. Deze domeinen laten proteïnen toe om te binden aan
geacetyleerde lysine residu’s. Dit is nuttig voor dit type van HAT’s, die gedeeltelijk geacetyleerde
histonen moeten kunnen herkennen. Voorbeelden van dit type HAT’s zijn Gcn5, p55, CBP/p300,
TAF1.
HAT’s van het type B komen voor in het cyroplasma en zorgen voor de acetylatie van nieuw
gesynthetiseerde histonen. Om deze reden hebben zijn geen bromodomein, daar de nieuw
gesynthetiseerde histonen nog geen acetylgroepen bevatten. De acetylgroepen die door HAT’s van het
type B op de histonen worden geplaatst, worden in de kern verwijderd.
2.4 Histone tail modifications
De lysine rijke N-terminus van histonen kan gemodificeerd worden door acetylatie en methylatie (plus
nog enkele andere). Acetylatie zal lijden tot transcriptie activatie, methylatie lijdt tot transcriptie
inhibitie.
14
2.5 Histone deacetylation
Als acetylatie van core histonen leidt tot transcriptie activatie, dan zu men verwachten dat deacetylatie
leidt tot inhibitie van de transcriptie. Hiermee in overeenstemming is chromatine dat niet
geacetyleerde histonen bevat minder transcriptioneel actief dan het gemiddelde chromatine.
Onderstaande figuur geeft het mechanisme voor deze repressie weer:
Gekende transcriptie repressors, zoals nucleaire receptoren zonder hun activerend ligand, interageren
met corepressors. Deze complexen zullen interageren met histon deacetylasen. Deze enzymen
verwijderen de ancetylgroepen van de basische staarten van de core histonen in de buurt van de
nucleosomen, waardoor de grip van de histonen op het DNA strakker wordt. Dit lijdt ertoe dat het
nucelosoom wordt gestabiliseerd en de transcriptie wordt gerepresseerd.
15
a. Chromatine waarop geen nucelaire receptor (TR-RXR dimeer) op het thyroid hormone
response element (TRE) is gebonden. De core histonen hebben een normale acetylatiegraad en
vertonen een basale transcriptie graad.
b. Op gerepresseerd chroamtine is de nucelaire receptor gebonden op het TRE in afwezigheid
van zijn activerend ligand (in dit geval een thyroïd hormmon (TH)). De nucelaire receptor zal
interageren met een corepressor, die op zijn beurt een interactie aangaat met een histon
deacetylase. Deze deacetylasen zorgen ervoor dat de acetylgroep wordt verwijderdvan de Nterminus van de core histonen, zodat de binding van de histonen en het DNA wordt versterkt
(Repressie).
c. Bij geactiveerd chromatine zal de nucleaire receptor een interactie aangeggaan zijn met zijn
activerend ligand (TH (paars)). Deze interactie lijdt tot een conformationele wijziging, zodat
het kan binden met één of meerdere co-activators (CBP/p300, p/CAF, TAF1). Deze coactivators zijn allen HAT’s, die zorgen voor de acetylatie van de N-terminus (= activatie).
De verwijdering van acetylaties lijdt er ook toe dat het bromodomein van TAF1 niet meer kan binden
op de histonen, wat essentieel is voor de trancriptie.
16