Транскрипційно активний хроматин структурно відрізняється від інактивного хроматину

Неможливо провести очевидні паралелі між впливом структури хромосоми на регуляцію генів еукаріот і прокаріот. У клітинах еукаріот, на перший погляд, у інтерфазі хромосоми виглядають неорганізованими і безформенними (див. Рис. 12-41, 24-25). Тим не менше, у цих хромосомах можна знайти декілька форм хроматину. Близько 10% хроматину типової еукаріотичної клітини знаходиться у більш упакованій формі у порівнянні із рештою. Ця форма хроматину - гетерохроматин є транскрипційно інактивною. Зазвичай, гетерохроматин асоціюється із особливою хромосомною структурою – центромерами. Менш густо упакований хроматин називається еухроматином.

Транскрипція еукаріотичних генів значно репресується у випадку коли ДНК упакована в гетерохроматині, а еухроматин, хоча і не весь, є транскрипційно активним. Транскрипційно активну ділянку хромосом можна визначити на основі підвищеної чутливості до деградації нуклеазами. Нуклеази типу ДНКази I здатні розрізати ДНК акуратно ізольованого хроматину на багаточисельні фрагменти завдовжки 200 н.п., таким чином відображаючи звичайні структурні повторюваності нуклеосоми (Рис.24-26). У активно транскрибованих ділянках фрагменти утворені після розрізання нуклеазою є меншими і різноманітного розміру. Такі ділянки містять гіперсенсетивні сайти – послідовності особливо чутливі до ДНКази I, що складаються із 100 до 200 н.п. всередині ділянки завдовжки із 1000 н.п., яка межує із 5’ кінцем транскрибованого гену. У деяких генів гіперсенситивні сайти знайдено далеко від 5’ кінця, поблизу 3’ кінця або навіть всередині самого гену.

Багато гіперсенситивних сатів співпадають із місцями зв’язування відомих регуляторних протеїнів, а відносна відсутність нуклеосом у цих ділянках може сприяти приєднанню цих протеїнів. Нуклеосоми повністю відсутні у певних ділянках в яких активно відбувається транскрипція, як наприклад генах рРНК. Транскрипційно активний хроматин майже відсутній у гістоні H1 приєднаному до зв’язуючої ДНК нуклеосом.

Гістони всередині транскрипційно активного хроматину і гетерохроматину також відрізняються у їх варіантах ковалентної модифікації. Гістони серцевини нуклеосоми (H2A, H2B, H3, H4; див. Рис.24-27) модифіковані необоротнім метилюванням залишку Ліз, фосфорилюванням Сер і Тре залишків, ацетилюванням (див.нижче), чи приєднанням убіквітину (Рис.27-41). Кожен із гістонів серцевини нуклеосоми має два різні структурні домени. Перший із них задіяний у гістон-гістон взаємодії і обгортанні навколо нуклеосоми ДНК. Другий домен є збагаченим на залишки лізину в аміно-термінальному домені і зазвичай розташований ближче до зовнішньої сторони нуклеосоми. Ковалентні модифікації відбуваються у специфічних залишках амінокислот сконцентрованих в цьому аміно-термінальному домені. Стиль таких модифікацій привів деяких дослідників до думки про можливість існування гістонового коду, в якому цей модифікаційний шаблон розпізнається ензимами, що впливають на зміну структури хроматину. Модифікації, які асоційовані із транскрипційною активацією могли б розпізнаватися ензимами, які роблять хроматин більш доступним для транскрипційної машинерії.

5-метилювання залишків цитозину ЦфГ (цитозин-фосфат-гуанін) послідовностей в ДНК еукаріот трапляється часто (с.296), але ДНК в транскрипційно активних ділянках хроматину є зазвичай слабо метильованою. Більше того, ЦфГ сайти певних генів частіше є слабо метильованими в клітинах тканин де відбувається експресія генів, аніж у тих, де вона не відбувається. Загальний рисунок свідчить про те, що активний хроматин підготовлюється до транскрипції шляхом видалення можливих структурних бар’єрів.