И.Ф. Жимулёв - Общая и молекулярная генетика (1117666), страница 92
Текст из файла (страница 92)
Ф1заглгспт ДНК имеет сайт рестрикции в определенном полоэкепии. В рсзуль гаге элсктрофорсза ооразуегся одна ~ю:юса Схема эксперимента дяя установления наличия фазироваиия нуклеосом 1Ееичп, 2000. Р. 587) Не совсем понятно, сохраняется ли нуклеосомная укладка, когда ген начинает транскрибироваться.
В неделящемся ядре, где гены активно работают, нуклеосомы расположены достаточно строго в определенных точках в промоторной области. Присутствие нуклеосом вместо факторов транскрипции в области промотора подавляет активность генов. Ьелки нуклеосом - — гистоны конкурируют с факторами транскрипции за участки свободной от белков ДНК.
Такие участки могут образовываться в клетке сразу после репликации ДНК. Если гистоны успеют образовать нуклеосомные структуры в условиях, когда концентрация факторов транскрипции недостаточна, то ген оказывается неактивным 1репрессированным). Наоборот, при достаточной концентрации факторов они успешно конкурируют с гистонами и в области промотора образуют специфичную структуру, примыкая к РНК-полимеразе. В то же время гистоны не сходят полностью с ДНК даже в активно транскрибируемом хроматине. В некоторых генах, например в блоках генов рибосомной 188 и 283 РНК, нуклеосомная укладка исчезает почти полностью .—.
примерно на 85%. С другой стороны, транскрипционные комплексы мини-хромосом вн- Расположение молекул гисгонов в нуклеосоме 11.ецг1п, 2000. Р. 582) Глобулврные части гистонов расположены в окгамере сердцевины, локализация тз-терминальных ехвостов» (цоказаны толстыми черными линиями), несущих сайты, необходимые для модификаций, не совсем точно определена и достаточно подвижна 7п гйго нуклеосомы собираются независимо от того, какие последовательности ДНК присутствуют в системе. Л как ги ггго7 Ставили следующий опыт: нить с нуклеосомами расщепляли микрококковой нуклеазой, при этом получали мономерные фрагменты.
Если теперь изолировать ДНК и обработать рестриктазой, которая имеет единственный сайт узнавания в этом мономере, то получатся два фрагмента ДНК определенного римера. Продукты этого двойного переваривания разделяют в геле с помощью электрофореза. Затем, используя зонд, представляющий собой последовательность по одну сторону от сайта рестрикции, выявляют соответствующий фрагмент. Если на фореграмме один фрагмент, то нуклеосомы фазированы (рис. 11.6). Однако картина изменится, если позиционирования нет. В этом случае линкеры будут состоять из разных последовательностей ДНК в каждой копии генома, и указанные выше рестрикционные сайты будут располагаться всякий раз на разном расстоянии от линкера.
В результате на фореграмме образуется широкий мазок — — от минимального выявляемого фрагмента ДНК 120 пн) до мономерной нуклеосомы. Сейчас ясно, что расположение нуклеосом по длине гена не случайно и во многом определяется спецификой последовательностей ДНК. Послсдоват .льность-мишень разрезается рестриктазой 306 ОБРЛАя и мОлекуляРнАя ГенГтт!кА Мккраквккавал пкклеьча !йр! ДИК-аэа ! жар! ДИК-аза ! Геп Р'-глобипа †3 -250 -200 †!50 †!00 -50 Гнперчувствнтельный участок гена(5-глобнна кур содержит сайты, подверженныс перевариванию несколькими нуклеазал!н (ьеж(п, 1994.
Р. 8291 руса 8У40, выделенные из инфицированных клеток, содержат нормальный набор гистонов и имеют нуклеосомную структуру, однако интенсивность транскрипции у этого вируса существенно ниже, чем в генах рРНК. Совокупность современных данных свидетельствует о том, что транскрибируемые гены содержат нуклеосомы с той же частотой, что и нетранскрибируемые.
Другими словами, гены не подвергаются серьезной структурной реорганизации в ходе транскрипции. Однако в области инициации транскрипции структурные изменения хроматина все-таки обнаружены. Изменения структуры хроматина улавливаются после обработки очень низкими концентрациями ДНК-азы 1, которая деградирует незащищенные белками участки ДНК до моно- и динуклеотидов. После обработки ферментом образуются разрывы в участках, называемых гиперчувствительными к ДНК-азе 1. В этих сайтах ДНК не организована в нуклеосомные структуры и примерно в 100 раз более чувствительна к обработке ферментом, чем обычный хроматин.
Каждый ген имеет 1--2 участка, чувствительных к ДНК-азе 1, расположенных чуть выше зоны промотора. В некоторых случаях промоторный участок обладает повышенной чувствительностью к разным нуклеазам (рис. 11.7). Гиперчувствительные сайты, связанные с транскрипцией, могут образовываться под влиянием факторов транскрипции. Можно выделить два типа генов по организации их промоторов: предустановленные (ргезе!) и реконструирующиеся (гешоде1(п8) (рис. 11.8).
Предустановленные гены — это такие гены, в которых промоторные сайты связывания транс-действующих факторов доступны этим факторам (т. е. опи находятся в ненуклеосомиом состоянии, гиперчувствительном к ДНК-азе 1) еще до начала активации гена. В ходе активирования гена регулирующие факторы связываются с цис-действующими регуляторными элементами и запускают процесс транскрипции без заметных изменений в хроматиновой структуре промоторного района. Напротив, в реконструирующихся генах некоторые из необходимых для активирования Яисдействующих регуляторных элементов упакованы в нуклеосомы и поэтому недоступны.
Нуклеосомы должны переформироваться в ответ на активирующий сигнал, чтобы !!ис-элементы стали доступными. В результате должны появиться участки, гиперчувствительные к ДНК-азе. Ген нлр26 является хорошим примером индуцируемого предустановленного гена (см. рис.
11.8, а). Он активируется в течение нескольких минут после начала теплового шока. До индукции в регуляторном участке гена находятся два сайта, гнперчувствительные к ДНК- азе 1. Они локализованы в двух районах Н8Е. Рядом с ними расположены тракты из С- и Т- остатков (6АОА-район), непосредственно примыкающие к НВЕ. Они связываются с ОАОА- фактором в системе ьч и!гго и выявляются на футпринтах т пзхь РНК-полимераза П занимает участок до ь25 и даже транскрибирует короткую молекулу РНК, однако после этого делает паузу. После индукции гена тепловым шоком белок НВР связывается с элементом Н8Е и РНК-полимераза П продолжает движение. Каких-либо изменений в структуре хрома- тина промотора не происходит, Похожим образом организован ген Ьзр70.
В промоторном районе гена ММГР АП(, функционирующего в клетках млекопитающих, находится 6 нуклеосом (см. рис. 11.8, 6). В ходе индукции нуклеосома, расположенная в участке, с которым связываются индуцирую!цие факторы 6В.Е и ХГ1, изменяется, этот участок становится гиперчувствительным к ДНК-азе 1, и белок 1ЧР1 начинает связываться с ним. У дрожжей промоторный район гена РОО5 упакован в 6 нуклеосом.
В зоне образования второй нуклеосомы от участка начала транскрипции расположен сайт связывания регуля- Гэоеа ЕЕ УПАКОВКА ДНК В ХРОМОСОМАХ е НЕЕ ТАТА ОАОА ОАОА '-1 И ЬЛ1э26 НЕЕ .~-1 в. ОАОА ПАПА НЕЕ НЕЕ НВЕ НЕЕ ь м ввш м!ш ~ ~ ~ И ~!!'"~МА~~~~!*'"!!!ф лзр 70 о !)МЕРТ.Л~ -1 14Г1 НЕЕ ТАТА -~-1 3 ф~®:,,::::::фЖ~:::Р)б:ф:"; С- ..;Я,' Р/Ю5 РПО4 ТАТА ГНО2 РНО4 г! ч Структура промотора и нуклеосомная укладка предустановленных !а) и реконструирующихся !б) генов !Фа!!га1)з е1 а!., 1994); лэр26 н Агр 7(! — гены белков теплового шока; РН05 и А!МТРК.ТК вЂ” гены дрожжей н млекопитающих соответственно; зевеные круги — постоянные нуклеосомы; круги с косой штриховкой — нуклеосомы, расположенные ниже точки начала транскрипции; желтыс круги — переформирующиеся нуклеосомы в рсгуляторной области генов; Нис-действующне регуляторные элементы изображены прямоугольниками н кружками; участки, связавнше тралсактиваторы.
показаны черным; НЕЕ, ОАОА, ОКЕ. ХР1, РНΠ— сайты связывания различных регуляторных белков; ТАТА — ТАТА-домен; КНА Ро!Н вЂ” РНК-полимсраза Н 308 ОБ!ЦАЯ Н МОЛЕКУЛЯРНАЯ ГЕНЕТИКА 11.2. НАДНУКЛЕОСОМНАЯ УКЛАДКА ДНК Таалггпи 1Е1. Укладка ДНК, содержащейся в геноме дрозофилы, в различных ядерных структурах (Жимулев, !992. С. 235) Коэффициент упаковки Структура Длина (мкм) исходной молекулы ДНК но отношенннз к предыдун1ему уровню 35 000-56 000 )1НК в геноме Пуклсосома (нить диаметром 10 нм) Нувлеомер (нить диаметром 25 — 30 нм) Политенные хромосомы (эухроматнновая часть) 25-49 765-1!50 1.2-1,5 30-73 Метафазпая хромосома 6300 тора РН04. Есть слабый участок связывания с РН04 между второй и третьей нуклеосомой.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
