Osnovy_biokhimii_Uayt_tom_2 (1123310), страница 101
Текст из файла (страница 101)
Такая тесная упаковка обеспечивается, в частности, благодаря ассоциации с гистонамн, что лриподит к образованию хроматина (гл. 7). Были обнаружены и другие, кроме гистонов, белки, ассоциированные с ДНК в хромосомах. Эти нвгвстоновые хромосомяые белки исключительно разнообразны по свойсгаа~м, н .нет сомпений, что они играют важную структурную, ферментапнвную н регуляторную роль в Храматиновом комплексе Анализ очищенного хроматина овидетельствует о том, что он содержит равные весовые количества гистонов и ДНК и равное количество основных аминокислот и фосфагных групп ДНК.
Таким образом, ДНК-гистоновое взаимодействие, скорее всего, стабилизируется за счет взаимодействия зарядов. В хроматине обнаружено пять типов гнстонов, обозначенных Н1, Н2А, Н2В, НЗ и Н4 (гл. 7). Онк присутствуют примерно в эквимолярном соотношении, за исключением Н!, которого содержится в,д|ва раза меныпе, чем каждого из остальных. Кроме взаимодействия с ДНК гистоны могут ассоциировать д~руг с другом. Так, гистоны.НЗ и Н4 могут существовать в растворе ~в виде тетра- Ж ГЕНЕТИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ МЕТАБОЛИЗМА. 1 !о26 мера типа (НЗ),(Н4) е, а гистоны Н2А и Н2В могут давать полимер типа (Н2А — Н2В) . Рентгеноструктурный анализ ядер и выделенного хроматина показывает, что гистоны и ДНК расположены л .виде структуры с периодом повторения 110 А.
Если хроматиновые нити расщепить с помощью мвкрококковой нуклеазы (тл. 7), образуется серия дискретных фрагментов, которые представляют собой наборы повторяющихся блоков размеров примерно 200 пар оснований. Под электронным микроскопом хроматин представляет собой цепь бусин на нитке. Эти бусины„называемые ню-телаъш или нуклеосомами, имеют диаметр примерно 110 А, п4 200000 и содержат по две молекулы.гистонов Н2А, Н2В, НЗ и Н4; размер нуклеосомы соответствует повторяющемуся фрагменту ДНК длиной при~мерно в 200 пар оснований. Модель структуры хроматина, построенная на основе этпх и аналогичных исследований, состоит из повторяющихся единиц, построенных из ооиовных частиц, содержащих 140 пар оснований, разделенных блоками по 40 пар оснований.
Гнстоны Н2А, Н2В, НЗ и Н4 входят.в состав этих частиш, а .гистон Н! заключается в раэделяющнх,секторах. Такигм апособом фрагменты ДНК, содержащие примерно 200 пар оснований н ммеющие длины 700 А, могут быть сконденсироваиы в структуру диаметром 110 А. Хотя детали этих структур неизвеспиы, но электронно-миироскопический анализ и исследование малоуглового рассеиваиия нейтронов нуклеосомами свидетельствуют о том, что ДНК расположена на поверхности этих частиц с радиусам вращения 50 А, а гистоны — внутри с радиусом вращения 30 А. Очевидно, что гнстоны играют важную роль в упаковке ДНК у эукариотных хромосом и,могут служить для регуляции генетической а~ктнвности. Так, с помощью гибридизационного теста (равд.
25.3.6) было гюмазано, что МРНК, синтезированная !п ч!1го РНК-полимеразой на выделенном х~роматине в качеспве ~матрицы, представляет только неболыпую часть генов, существующих,в геноме. Кроме того, РНК,,синтезированная в этих условиях, почти идентична РНК, выделенной из млетки. ОтрамиченГГая способность хроматина к транокрипции является следствием ассоциации ДНК с гистонами, так как удаление белка любым апоообом приводит к увеличению матричной актмвности.
Хотя змимокнслотная,последовательность гистонов необычайно консер~вативна, гистоны могут быть сильно модГГфицированы. Среди .модифицированных аминокислот были обнаружены моно-, дни три-е-Х-метиллизины„ ГБ-Меметиларгинин, 3-метилгиспндии„ а-п(-ацстилсерин, Б-Х-ацетиллизин, О-фосфосерин, О-фосфотреомин, 1ч-фосфолизин и Х'-фосфогГГстидин. Модификация гистонов: идет по специфическим участкам каждого гистона и происходит только в определенные моменты клеточного цикла. Функции спе- 1026 1и. МЕТАБОЛИЗМ ф ~1-„Х» ф» ! ' ! О О О О ф ь 11 ! 11 и 1 О Р-О-Р О-~ ~-О-Р-О Р-О"~ ~-о-и- 1 ! ! О О О О О Рис. 26.12. Структура АПР-рипозы !Нгеа!тала У., 1Уег1а К., Уое11МАага К., Уангатига Н., Таэег)а М., НауаеЫ О., Со!6 Брг)пн Нигьог 6угпр. Янаи!.
В)о1., 34, 761, 1969). цифического характера модификации неизвестны; однако это, вероятно, влияет на взаимодействие гистонов с ДНК и может таким образом модулировать активность генов. Кроме метилирования 1и фосфориляровання гастоны могут подвергаться полиаденозиндифосфатрибозилированию (поли-АРР-рибозплнрование). Соответствующий фермент, который нахгтпэ1тся в ассоциированном с хроматином состоянии, катализирует перенос А1)Р-рибозного остатка с НА)) на гистон Н1 и, возможно, другие хроматнновые белки с образованием полимера 1длиной до 50 Остат- л ХА)т+ гисгон я==в л никотинанид+ 1АОР-риаоти)тгистон Полкмер построен нз повторяющихся остатков АПР-рибозы, в которых межнуклеотид1ная связь образована между С-1 одного и С-2 соседних рибозных остатков.
Возможная структура поли-АПР- рябовы дана на рис. 25.12. 25.3.5. Повторяющиеся последовательности в ДНК вукариот У прокариот практически все последовательности нуклеотидов содержатся в хромосоме е одной копии на гаплоидный геном, т. е. они не,повторяются. В итротивоположность этому определенные,последовательности у эукариот могут быть повторены многократно. Повторяющаяся часть, генома может изменяться при переходе от одного организма к другому; однако эта часть обычно значительна н может составлять более чем половину генома. Принципиальное различие между прокарнотическими и эука~риотическивги гено- мами можно легко обнаружить, изучая киневгку реассоцнации ДНК из двух источников !рис. "1.5).
Если ДНК прокариота фраг- 1027 тз. Генвтические Аспекты мвтАьолизмА. ! Рис. 25.13. Визуализация гетеродуплексной структуры, образованной одной цепью ДНК фага дикого типа и комплемеитарной цепью фага, имеющего делецию. ив злектроиная микрофотография; 6 — схема гетеродуплексйой молекулы, показываюп1ая делеционную петлю; в — схема гегеродуплексной молекулы (Сопг1езу о1 Ог. 11ат(з) . ментировать до небольших фрагментов длиной менее 500 пар оснований, денатурмровать их ~и образовавшиеся одноннтевые фрагменты реаосоциировать,с образованием Тзвунитевых молекул, то кинетика реассоциации п1одчиняется единому уравнению реакции второго, порядка, свидетельствуя о том, что практически все последовательности прокариотного генома .представлены единственными копиями. Пример точности реассоциации дает язучсние реакции между нитью ДНК фага А дикого типа и комплемента~рной нитью из мутанта, у которого делегирован фрагмент ДНК.
Гегеродуплекс, образуемый этими .нитями, должен иметь одноннтевую петлю, содержащую тот участок ДНК фага дикого типа, который отсутствует в делеционнам мутанте. Такой гетеродуплеыаный участок можно легко обнаружить ~под злектроняьзм микроскопом1(рис. 25.13). Раз- Ш. З1ЕТЛБОЛИЗЯ !ойа мер делецип и се положение можно определить, измерив относительные контурные длины.
Действительно, варианты такого гетеродуплексиого картирования доведены до совершенства — можно картнровать даже мутации, обусловленные изменением одиночной пары оснований. К~инетика реассоциации зукариотных ДНК более сложна, так как зта ДНК содержит повторяющиеся и неповторяющиеся последовательности (рис. 25.14). Многократноповторяющиеся последовательности, которые хорошо видны ла графике реассоциации, можно физически отделать от остальной ДНК с помощью нзопикнического цонтрнфугирования в градиенте СзС! (гл.
7). Зтого легче всего можно достигнуть, расщепив ДНК с тгомощью гидродвнамичеокого сдвига на двунитевые фрагменты длиной щ 10000 — 60000 нар оснований перед центрифугнрованием. В этих условиях ДНК распределяется в основной полосе и н наборе меньших полос, называемых сателлит- ными лолосалги (рнс. 25.15). У человека обнаружены четыре сателлитные ДНК, которые состаеляют 6% хромосомной ДНК, ил~и 174000000 пар оснований на геном. Преобладающие сателлнтные ДНК обычно имеют очень простую многократно повторяющуюся последовательность. Нацример, сателлитная Д11К с пла~вучей плотностью 1,672 г/омз зо Х «:1 4О к йч Е Фз 2 ва е 1ОО 1О «1О З 1О З 1О 1 ЮЗ 1ОГ 1ОЗ 1ОЗ 1ОЗ 1ОЗ С»з,мал».«.л 1 Рис. 2О,!4. Кннетнка реассоцнацни ДНК человека.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
