Б. Альбертс, А. Джонсон, Д. Льюис и др. - Молекулярная биология клетки (djvu) (1129766), страница 70
Текст из файла (страница 70)
Часто к обоим концам гена, который экспериментально встраивают в геном млекопитающих, добавляют последовательность НЯ4, чтобы защитить этот ген от умолкания, вызываемого распространяющимся гетерохроматином. Анализ этой барьерной последовательности показывает, что она содержит группу участков связывания ферментов гистонацетилаз. Поскольку ацетилирование боковой цепи лизина несовместимо с метилированием той же боковой цепи, гистонацегилазы и гистондезацетилазы — логически объяснимые кандидаты на образование барье ров в ДНК вЂ” барьеров, которые блокируют распространение различных форм хроматина (рис. 4.47). Однако известно и несколько других типов модификаций хроматина, которые также могут защищать гены от умолкания. 4.3.8.
Хроматин в центромерах раскрывает механизм образования особых структур разновидностями гистонов Присутствие нуклеосом, несущих разновидности гистонов, как думают, служит специфическими метками в хроматине, которые необычайно устойчивы. Рассмо трим, например, формирование и наследование хроматина, который образуется ядерная пора в) / спространяющиися гетерохромвтин барьерный белок барьерный белок в) барьерный белок Рис.
4.47. Некоторые механизмы действия барьера. Зги модели построены нв основе результатов различных исследований по изучению механизмов действия барьера и того, как сочетание нескольких из них может функционировать в любом участке. а) Прикрепление области хроматина к большому закрепленному участку, такому как ядерный поровый комплекс, изображенный здесь, может создать барьер, который останавливает распространение гетерохроматина. б) Сильное связывание барьерных белков с группой нуклеосом может конкурировать с распространением гете рохромати на.
в] С помощью группы очень активных модифицирующих гисюны ферментов барьеры могут стереть гисто новые метки. которые необходимы для распространения гетерохро мат и на. Например, более успешное ацетилирование лизина 9 на гисгоне НЗ конкурирует с метилированием лизина 9 и таким образом предотвращает связывание белка Н Р 1, что необходимо для образования некоторых форм гетерохроматина (см. Рис. 4 46).
)иллюстрации созданы на основе А. 6. Ьуезтапд Р Ргазег Нот. Атоl белет 14: й101-й111, 2005. Слюбезного разрешения издательства Охуогд Пшнегзгцг Ргеев) на центромерах — областях ДНК на каждой хромосоме, необходимых для орта низованного расхождения хромосом по дочерним клеткам при каждом делении материнской клетки (см. рис. 4.21). Во многих сложных организмах, в том числе человека, каждая центромера встроена в отрезок специального г)ентромерного гетерох)зомаптина, который сохраняется на всем протяжении иптерфазы, даже при том, что опосредствованное центромерой движение ДНК происходит только во время митоза. Этот хроматин содержит специфичную к центромере разповид ность гистона НЗ, известнуго как СЕКР А (см.
рис. 4.41), плюс дополнительные белки, которые упаковывают нуклеосомы в особенно плотные структуры и образуют кинетохор -- специальную структуру, необходимую для прикрепления митотиче ского веретена деления. Специфическая последовательность ДНК приблизителыю из ! 25 пар нуклео гидов достаточна, чтобы служить центромерой у дрожжей 5. сегеотззае. Несмотря на ее небольшой размер, более дюжины различных белков собирается на этой последовательности ДНК; в число этих белков входит разновидность СЕКР Л гистона НЗ, которая, наряду с тремя другими стержневыми гистонами, образует центромероспецифичную нуклеосому. Дополнительные белки в центромере дрож жей прикрепляют эту нуклеосому к единственной микротрубочке митотического веретена деления дрожжей [рис. 4.48).
обычная нукпеосома нуклеосома с центромероспецифичным в) гистоном НЗ сайт-специфичный ДНК-связывающий белок кинвтохор дрожжей центромвроспвцифичная %884 нуклеосома Рис. 4.48. Модель струюуры простой центромеры. У дрожжей 5ассьагоглусез сегемяае специальная последовательность центромерной ДНК собирает единственную нуклеосому, в которой две копии разновидности гистона НЗ (названного СЕМР-А, в большинстве организмоа) заменяют нормальный гисгон НЗ.
Затем пептидные последовательности, уникальные для этой разновидности гистона (см. рис. 4,41), помогают собирать дополнительные белки, некоторые из которых образуют кинетохор. этот кинетохор необычен тем, что захватывает только одну микротрубочку; у человека намного более крупные центромеры и кинетохоры способны захватывать 20 и более микротрубочек [см, рис 4.50) Кинетохор подробно будет рассмотрен в главе 17. (Переработано на основе А. )ой(е(юг ес а!., Маг. Сед вют 8: 381-383, 2006. С любезного разрешения Маспкйап Риывнегз Ид,) Центромеры в более сложных организмах значительно крупнее, чем таковые в почкующихся дрожжах.
Например, центромеры мухи и человека простираются на сотни тысяч пар нуклеотидов и, кажется, не содержат специфичную к центро мере последовательность ДНК. Эти центромеры в основном состоят из коротких повторяющихся последовательностей ДНК, известных у человека под названием а сгптгеллитной ДОК. Но те же повторяющиеся последовательности обнаруже ны также и в других (нецентромерных) позициях на хромосомах, а это указы вает на то, что их недостаточно, чтобы направлять формирование центромеры Что наиболее поразительно, в некоторых необычных случаях наблюдалось, как на фрагментированных хромосомах человека самопроизвольно формируются но вые цекгромерьн названные неоцентромерами. Некоторые из этих новых позиций были первоначально эухроматиновыми и совершенно не содержали а сателлитную ДНК[р .4.49), повторы высшего порядка внтромера гвтеРохРомвтин с нефУнкциониРУющей образование нвацентрамеры а-свтеплитной ДНК беэ а-сателлитнай ДНК б) активная центромера в) Рис.
449. Свидетелытво пластичности формирования центромер у человека. а) Ряд обогащенных А-т парами последовательностей и-сэтеллитной ДНК повторяется много тысяч рэз во всех центромерах (красныб] хромосом человека, окруженных прицентромерным гетерахроматином (коричневый цвет). Однако из-за древнего события разрыва и воссоединения хромосомы некоторые хромосомы человека содержат два блока а-сэтеллитной ДНК, каждый из которых предположительно функционировал кэк центромерэ в ею исходной хромосоме. Обычно такие дицентрические хромосомы не размножаются устойчиво, потому что они неправильно прикрепляются к веретену деления и разрываются во время митоээ. Однако в тех хромосомах, которые остаются целыми, одна из центромер так или иначе инэктивираванэ, даже при том, что она содержит все необходимые последовательности ДНК.
Это позволяет хромосоме устойчиво размножаться. б) У малой дали (1/2000) патом нов человека в клетках наблюдаются лишние хромосомы. Некоторые из таких лишних хромосом, которые образовались в результате события разрыва, совершенно не имеют а-сэтеллитной ДНК, и все же новые центромеры (неоцентромеры) возникают из того, что было первоначально эухромэтиновой ДНК. 4.3.9. Структуры хроаватина ннспедуизтся наиряялуиз Чтобы объяснить вышеупомянутые наблюдения, было высказано предположе ние о том, что для формирования цекгромеры г)е посо требуется первоначальное событие — затравка, — суть которого заключается в формировании специализирован.
ной ДНК-белковой структуры, содержащей нуклеосомы, образованные при участии разновидности СЕ!чр-А гистона НЗ. У человека такое событие затравки происходит легче в массивах а.сателлитной ДНК, чем в других последовательностях Д1(К. Тетрамеры 1-!3 — Н4 от каждой нуклеосомы на родительской спирали ДНК напря Поэтому кажется, что в сложных организмах центромеры предопределяются сборкой белков, а не специфической последовательностью ДНК.
Когда для нссле дования растянутых волокон хромосомы нз области центромеры используют анти тела, которые позволяют окрасить специфически модифицированные нуклеосомы, наблюдается поразительное чередование двух модифицированных форм хроматина (рис. 4.50). Видимо, такая организация позволяет центромерному гетерохромати ну свернуться таким образом, чтобы поместить СЕЫР.А-содержащие нуклеосомы на внешней стороне мнтотнческой хромосомы, где онн связывают набор белков, которые формируют кинетохорные пластинки.
Эти пластинки, в свою очередь, захватывают группу микротрубочек митотического веретена деления, чтобы точно разделить хромосомы, как будет описано в главе 17. в) гу м димвр Н2А-Н2В ф и' г н Ф рвппикационная г-) вг(лка к новым нуклеосомам (Ъ.аь (в$ добавились гистоны 2«л «г / м родительский хроматин у ф а б) ф димвр Н2д-Нгв еге со НЗ с СЕМР А цвнтромер ° цифичныв Л ф4((уф гистонов ФФ," .Ф ' 4™ь'Ф мдгвь србрам(ьгйзциазвгигЗ' с цезг(реме(збвпв((иф»МГ~МЗЯ ' .
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
