Bivalent chromatin
બાયવેલેન્ટ ક્રોમેટિન એ ડીએનએના ભાગો છે, જે હિસ્ટોન પ્રોટીન સાથે બંધાયેલા છે, જે એક જ પ્રદેશમાં એપિજેનેટિક નિયમનકારોને દબાવી અને સક્રિય કરે છે. આ નિયમનકારો જનીનોની અભિવ્યક્તિને વધારવા અથવા શાંત કરવા માટે કામ કરે છે. આ નિયમનકારો એકબીજાની વિરુદ્ધમાં કામ કરતા હોવાથી, તેઓ સામાન્ય રીતે જુદા જુદા સમયે ક્રોમેટિન સાથે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરે છે. જો કે, બાયવેલેન્ટ ક્રોમેટિનમાં, બંને પ્રકારના નિયમનકારો એક જ સમયે એક જ ડોમેન સાથે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરે છે. બાયવેલેન્ટ ક્રોમેટિન ડોમેન્સ સામાન્ય રીતે ટ્રાન્સક્રિપ્શન પરિબળ જનીનોના પ્રવર્તકો સાથે સંકળાયેલા હોય છે જે નીચા સ્તરે વ્યક્ત થાય છે. બાયવેલેન્ટ ડોમેન્સ પણ પ્લુરિપોટન્ટ ગર્ભ સ્ટેમ કોશિકાઓ, જનીન છાપ અને કેન્સરમાં વિકાસલક્ષી નિયમનમાં ભૂમિકા ભજવતા હોવાનું જાણવા મળ્યું છે. બાયવેલેન્ટ એપિજેનેટિક રેગ્યુલેટર્સ બાયવેલેન્ટ ક્રોમેટિન ડોમેન્સ પર એકસાથે જોવા મળતા સૌથી સામાન્ય વિરોધી એપિજેનેટિક રેગ્યુલેટર્સ હિસ્ટોન 3 લાઇસિન 4 (H3K4me3) અને હિસ્ટોન 3 લાઇસિન 27 (H3K27me3) પર મિથાઇલેશન માર્ક્સ છે. H3K27me3 ચિહ્ન જનીનને શાંત કરે છે જ્યારે H3K4me3 ચિહ્ન જનીનને કાયમી ધોરણે શાંત ન થવા દે છે, અને જ્યારે જરૂર પડે ત્યારે સક્રિય કરે છે. ગર્ભ સ્ટેમ કોશિકાઓ અને છાપેલા જનીનો સક્રિય (H3K4me3) અને દમનકારી (H3K27me3) બંને ચિહ્નો સાથે સંકળાયેલા છે, કારણ કે તેઓ સક્રિયકરણની જરૂર ન પડે ત્યાં સુધી જનીનને દબાવવાની મંજૂરી આપે છે. જિનોમમાં એક જ સ્થાને H3K4me3 અને H3K27me3 ના સહ-સ્થાનિકીકરણ માટે વિપુલ પુરાવા હોવા છતાં, મોટાભાગના પુરાવા સૂચવે છે કે તેઓ એક જ પરમાણુ પર થતા નથી પરંતુ એક જ ન્યુક્લિયોસોમની અંદર હિસ્ટોન H3 ની જુદી જુદી નકલો પર થઈ શકે છે. ગર્ભ સ્ટેમ કોશિકાઓ અને વિકાસ બાયવેલેન્ટ ક્રોમેટિન ડોમેન્સ ગર્ભ સ્ટેમ (ઇ. એસ.) કોશિકાઓમાં જોવા મળે છે અને કોષના તફાવતમાં મહત્વપૂર્ણ ભૂમિકા ભજવે છે. ઇ. એસ. કોષને તેની અવિભાજિત સ્થિતિમાં રાખતી વખતે, ડીએનએના દ્વિગુણિત ક્ષેત્રોનો ઉપયોગ વિકાસલક્ષી જનીનોને શાંત કરવા માટે થાય છે જે કોષના તફાવતને સક્રિય કરશે, જ્યારે જનીનોને તૈયાર અને સક્રિય થવા માટે તૈયાર રાખે છે. જ્યારે ઇ. એસ. કોષને ચોક્કસ કોષ વંશમાં તફાવત કરવા માટે સંકેત મળે છે, ત્યારે તફાવત માટે ચોક્કસ વિકાસાત્મક જનીનોને સક્રિય કરવાની જરૂર પડે છે. જરૂરી વિકાસાત્મક જનીનો સક્રિય થશે અને તે કોષ વંશ માટે જરૂરી ન હોય તેવા અન્ય જનીનોને તેમના દ્વિગુણિત ક્ષેત્રો દ્વારા દબાવી દેવામાં આવશે. બાયવેલેન્ટ ડોમેન્સ પર જોવા મળતા H3K4me3 અને H3K27me3 ગુણ નિયમન કરે છે કે ગર્ભ સ્ટેમ સેલ અલગ પડે છે કે નહીં અથવા અચોક્કસ રહે છે (પ્લુરિપોટન્ટ સ્થિતિ). એપિજેનેટિક ચિહ્નો કેટલાક જનીનોની અભિવ્યક્તિમાં ફાળો આપે છે, અને પ્લુરિપોટેન્સી અને ભિન્નતા દરમિયાન અન્યને શાંત કરે છે. H3K27me3 ચિહ્નો વિકાસલક્ષી નિયંત્રણ જનીનોને દબાવે છે અને કોષને તફાવત કરતા અટકાવે છે, જેથી કોષ પ્લુરિપોટેન્સી જાળવી શકે. જો કે આ ચિહ્ન વંશ નિયંત્રણ જનીનોને દબાવી દે છે, તે તેમને તફાવત પર સક્રિયકરણ માટે તૈયાર રાખે છે. જ્યારે કોષને ચોક્કસ પ્રકારના કોષમાં તફાવત કરવા માટે સંકેત મળે છે, ત્યારે H3K27me3 ને તફાવત માટે જરૂરી જનીનોમાંથી દૂર કરવામાં આવશે, જ્યારે H3K27me3 વિકાસલક્ષી નિયંત્રણ જનીનોના દમનને જાળવી રાખે છે જે પસંદ કરેલા વંશ માટે બિનજરૂરી છે. બાયવેલેન્ટ ક્રોમેટિનને ઉકેલવાની વિકાસલક્ષી રીતે નિયંત્રિત પ્રક્રિયાને એસડબલ્યુઆઈ/એસએનએફ જેવા એટીપી-ક્રોમેટિન રિમોડેલર્સની પ્રવૃત્તિ દ્વારા સહાય મળે છે, જે બાયવેલેન્ટ ક્રોમેટિનમાંથી પોલિકોમ્બ-જૂથ પ્રોટીનને બહાર કાઢવા માટે એટીપીને હાઇડ્રોલાઇઝ કરે છે. ચોક્કસ કોષ વંશ આપવા માટે H3K4me3 દ્વારા માત્ર નિયમનકારોનો ચોક્કસ સબસેટ સક્રિય કરવામાં આવશે. આ ચિહ્ન તફાવત પર વિકાસલક્ષી નિયમનકારોને સક્રિય કરે છે, અને તફાવત માટે જરૂરી જનીનોને વધુ કાર્યક્ષમ બનાવે છે. સક્રિય H3K4me3 ચિહ્ન રાખવાથી ટ્રાન્સક્રિપ્શન રિપ્રેસરને દૂર કરીને અને દમનકારી DNA મિથાઇલેશનને અવરોધિત કરીને જનીનોને કાયમી ધોરણે શાંત થવાથી રક્ષણ મળે છે. એકવાર કોષ ચોક્કસ પ્રકારના કોષથી અલગ થઈ જાય પછી માત્ર એક જ નિશાન ક્રોમેટિન સાથે સંકળાયેલ રહે છે. ઇમ્પ્રિંટિંગ એ એવી પ્રક્રિયા છે જેના દ્વારા એક પેરેંટલ એલીલને શાંત કરવામાં આવે છે જ્યારે અન્ય પેરેંટમાંથી એલીલ વ્યક્ત કરવામાં આવે છે. માનવ GRB10 જનીન છાપેલ જનીન અભિવ્યક્તિ દર્શાવે છે, અને ઉંદરમાં, આ છાપેલ GRB10 અભિવ્યક્તિ દ્વિગુણિત ક્રોમેટિનની હાજરી દ્વારા સક્ષમ થાય છે. ઉંદરમાં GRB10 જનીન દ્વિગુણિત ક્ષેત્ર ધરાવે છે જે H3K4me3 અને H3K27me3 ફેરફારોનો ઉપયોગ એક પિતૃમાંથી જનીનોને વ્યક્ત કરવા માટે એક સાધન તરીકે કરે છે જ્યારે બીજાને શાંત કરવામાં આવે છે. આ જનીનને ચોક્કસ પેશીઓમાં માત્ર એક જ પિતૃ દ્વારા વ્યક્ત કરવાની મંજૂરી આપે છે. મોટાભાગની શારીરિક પેશીઓમાં, જી. આર. બી. 10 જનીન માતાના એલીલમાંથી વ્યક્ત થાય છે, સિવાય કે મગજમાં જ્યાં તે પૈતૃક એલીલમાંથી વ્યક્ત થાય છે. H3K4me3 અને H3K27me3 ચિહ્નોનો ઉપયોગ જનીનના પૈતૃક એલીલ પર મગજ સિવાયની તમામ પેશીઓમાં તેને શાંત રાખવા માટે થાય છે. મગજની પેશીઓમાં જનીનના માતૃ એલીલ પર સમાન મિથાઇલેશન ગુણનો ઉપયોગ થાય છે. જ્યારે જનીનો વ્યક્ત કરવામાં આવે છે ત્યારે H3K27me3 દમનકારી ચિહ્ન દ્વિગુણિત ક્ષેત્રમાંથી દૂર કરવામાં આવે છે. સંદર્ભો મોલેક્યુલર જિનેટિક્સ