thumb|400 px | DNaza I preosjetljiva mjesta unutar hromatina U genetici, hipersenzitivna mjesta (DHS) ili hiperakivno mjesto DNK su regije hromatina koje su osjetljive na cijepanje enzimom DNaza I. U ovim specifičnim regijama genoma, hromatin je izgubio svoju kondenzovanu strukturu, izlažući DNK i čineći je dostupnom. To povećava dostupnost DNK za degradaciju enzimima, kao što je DNaza I. Ove dostupne zone hromatina funkcionalno su povezane sa transkripcijskom aktivnošću, budući da je ovo remodelirano stanje neophodno za vezivanje proteina kao što su transkripcijski faktori.
Od otkrića DHS-a 1995., oni se koriste kao markeri regulatornih regija DNK. Pokazalo se da ove regije mapiraju mnoge vrste cis-regulatornih elemenata, uključujući promotore, pojačivače, izolatore, prigušivače i regije kontrole lokusa. Mjerenje visokog protoka ovih regija dostupno je putem DNaza-Seq.
Masovna analiza Projekat ENCODE predlaže mapiranje svih DHS-ova u ljudskom genomu s namjerom katalogiziranja ljudske regulatorne DNK.
DHS-ovi označavaju transkripcijski aktivne regije genoma, gdje će postojati ćelijska selektivnost. Dakle, koristili su 125 različitih tipova ljudskih ćelija. Na ovaj način, koristeći tehniku masovnog sekvenciranja, dobili su DHS profile svakog ćelijskog tipa. Analizom podataka, identificirali su gotovo 2,9 miliona različitih DHS-ova. 34% je bilo specifično za svaki tip ćelije, a samo mala manjina (3.692) je otkrivena u svim tipovima ćelija. Također, potvrđeno je da je samo 5% DHS-ova pronađeno u TSS (Transkripcijsko početno mjesto) regijama. Preostalih 95% predstavljalo je distalne DHS-ove, podijeljene na ujednačen način između introničnih i intergenskih regija. Podaci daju ideju o velikoj složenosti regulacije genetičke ekspresije u ljudskom genomu i količini elemenata koji kontroliraju ovu regulaciju.
Objavljeno je mapiranje DHS-ova visoke rezolucije u modelnoj biljci Arabidopsis thaliana. Ukupno je identificirano 38.290 i 41.193 DHS-ova u tkivu lista i cvijeta.
Alati za regulatornu DNK Studija DHS profila u kombinaciji s drugim tehnikama omogućava analizu regulatorne DNK kod ljudi:
Transkripcijski faktor: Korištenjem tehnike ChIP-Seq određuju se mjesta vezivanja za DNK u određenim grupama transkripcijskih faktora i upoređuju se DHS profili. Rezultati potvrđuju visoku korelaciju, što pokazuje da je koordinirano ujedinjenje određenih faktora implicirano u remodeliranju i dostupnosti hromatina. Obrasci metilacije DNK: Metilacija CpG je usko povezana sa transkripcijskim utišavanjem. Ova metilacija uzrokuje preuređenje hromatina, kondenzujući ga i transkripcijski inaktivirajući. Metilirani CpG koji spada u DHS ometa povezivanje transkripcijskog faktora s DNK, inhibirajući dostupnost hromatina. Podaci ukazuju na to da obrasci metilacije, paralelni s pristupom hromatina selektivnim za ćelije, proizlaze iz pasivnog taloženja nakon oslobađanja transkripcijskih faktora iz regulatorne DNK. Potpis promotorskog hromatina: Modifikacija H3K4me3 povezana je s transkripcijskom aktivnošću. Ova modifikacija se odvija u susjednom nukleosomu na mjestu početka transkripcije (TSS), opuštajući strukturu hromatina. Ova modifikacija histona koristi se kao marker promotora, koristeći je za mapiranje ovih elemenata u ljudskom genomu. Veze promotor/pojačivač: distalni cis-regulatorni elementi, poput pojačivača, zaduženi su za modulaciju aktivnosti promotora. Na taj način, distalni cis-regulatorni elementi se aktivno sinhronizuju sa svojim promotorom u ćelijskim linijama, što aktivno kontrolira ekspresiju gena. Koristeći DHS profile, tražene su korelacije između DHS kako bi se identificirale veze promotor/pojačivač. Na taj način, uspjelo je kreirati mapu kandidata za pojačivače koji kontroliraju specifične gene.
Dobijeni podaci su validirani tehnikom hvatanja ugljične kopije konformacije hromosoma (5C). Ova tehnika se zasniva na fizičkoj povezanosti koja postoji između promotora i pojačivača, određujući regije hromatina koje stupaju u kontakt u vezama promotor/pojačivač.
Potvrđeno je da je većina promotora povezana s više od jednog pojačivača, što ukazuje na postojanje složene mreže regulacije za ogromnu većinu gena. Iznenađujuće, otkrili su također da je otprilike polovina pojačivača povezana s više od jednog promotora. Ovo otkriće pokazuje da je ljudski cis-regulatorni sistem mnogo složeniji nego što se prvobitno mislilo.
Broj distalnih cis-regulatornih elemenata povezanih s promotorom povezan je s kvantitativnim prosjekom složenosti regulacije gena. Na taj način utvrđeno je da ljudski geni s više interakcija s distalnim DHS-ima i s barem jednom složenijom regulacijom odgovaraju onim genima s funkcijama u imunskom sistemu. Ovo ukazuje na to da je kompleks ćelijskih i okolišnih signala koje obrađuje imunski sistem direktno kodiran u cis-regulatornoj arhitekturi svojih konstitutivnih gena.
Baza podataka ENCODE Project: Regulatory Elements DB Biljni DHSs : PlantDHS
Reference
Kategorija:Klasična genetika Kategorija:Genetika Kategorija:Molekularna biologija