Открытый хроматин


Откры́тый хромати́н (англ. open chromatin) — небольшие участки хроматина, свободные от нуклеосом[1]. Посадке нуклеосом, как правило, препятствуют связанные с хроматином белковые факторы, узнающие определённые последовательности ДНК. К числу таких белков относятся транскрипционные факторы, ДНК- или РНК-полимеразы. Открытый хроматин часто совпадает с цис-регуляторными последовательностями, а именно: промоторами, энхансерами, инсуляторами, сайленсерами, участками начала репликации ДНК[2]. Размер открытых участков хроматина обычно составляет несколько сотен пар нуклеотидов, в среднем около 300 п.н[3].

Открытый хроматин наиболее часто определяют с помощью метода ДНКазной чувствительности. Свободные от нуклеосом участки хроматина предпочтительно атакуются ДНКазой I при обработке ей пермеабилизованных клеток или изолированных ядер. В связи с этим открытый хроматин часто называют гиперчувствительными к ДНКазе I участками, или гиперчувствительными сайтами (англ. hypersensitive sites). Вероятность расщепления ДНК нуклеазой в гиперчувствительных сайтах может превосходить среднестатистическую в сотни и даже тысячи раз. Гиперчувствительность к ДНКазе I открытого хроматина следует отличать от повышенной общей ДНКазной чувствительности активно транскрибирующихся генов[4].

В зависимости от типа белковых факторов, связывание которых с ДНК препятствует посадке нуклеосом, гиперчувствительные к ДНКазе I участки хроматина могут быть тканеспецифичными или конститутивными, то есть присутствующими в клетках, дифференцированных по разным путям.

Для картирования областей открытого хроматина используют методы ДНКазной чувствительности (англ. DNase I hypersensitive) и изоляции регуляторных элементов с помощью формальдегида англ. formaldehyde-assisted isolation of regulatory elements (FAIRE)[1]. Метод ДНКазной чувствительности не позволяет определить, каким именно регуляторным участком является данная область открытого хроматина[1].

Ранее анализ результатов метода ДНКазной чувствительности проводился с помощью саузерн-блот гибридизации (англ. Southern blot). Это не позволяло проводить анализ большого количества сайтов, а также находить новые сайты гиперчувствительности. Анализ ДНКазной чувствительности можно проводить также с помощью ПЦР в реальном времени (количественной ПЦР). Это значительно проще, чем саузерн-блот гибридизация, но этот метод также имеет ограничение по количеству сайтов для анализа и не может быть использован для полногеномного исследования распределения сайтов чувствительности к ДНКазе I[5].