Б. Альбертс, А. Джонсон, Д. Льюис и др. - Молекулярная биология клетки (djvu) (1129766), страница 73
Текст из файла (страница 73)
Н. Ноугйоц И Ккееу апг) А. 5. Ве!пюпт, ЯГат. Метбобз 4: 463-465, 2007. С благосклонного разрешения Маопгдап РиЫ эйегз Сгб. Снимок 6 любезно предоставлен Чегээо 5огэа.) а) )0 мюл Рис. 4.60. Картина модификаций гистонов на палитеннык хромосомах Огоюрбгуа лтеlоподоыег. Антитела, которые специфично узнают различные модификации гистонов, могут указать местоположение каждой такой модификации среди множества дисков и междисковых промежутков на этих хромосомах. В двух показанных здесь препаратах сравниваются положения двух различных меток на хвостах гистона НЗ.
В обоих случаях анти- тело, «пометившее» модифицированный пгстон, окрашено зеленым, а ДНК вЂ” красным. Показана только маленькая область, окружающая хромоцентр. о) Диметилли вин 9 (зеленыб) — модификация гистона, относящаяся к прицентромерному гетерохроматину. Как это видно, метка связана с хромоцентром.
б) Ацетилированный лизин 9 (зеленыб) — модификация, которая сосредоточена в гистонах, связанных с антивными генами. Как видно, эта метка присутствует в многочисленных полосах на плечах хромгкомы и отсутствует в гетерохроматиновом хромоцентре. Подобные эксперименты могут быть проведены с целью определения местоположения многих других модифицированных гистонов, а также негистановых белков (см., например, на рис. 22.45 хромосомы, окрашенные для идентификации белка Ра)усогпб). (Переработано на основе Я. ЕЬегт, 5.
се~я, 6. 5сбоца апг) 6. Кеитег, СИгоглогогле Лег. 14: 377-392, 2006. С любезного разрешения издательства 5рппдег.) 4.4.3. Сузцествует множество форм гетерохроматина Молекулярные исследования привели к переоценке нашего взгляда на гетерохро матин. В течение многих десятилетий гетерохроматин представлялся единообразным веществом, для которогохарактерна сильноуплотненная (высококонденсированная) структура и которое способно перманентно «заглупгать» генъь Но если мы определя ем гетерохроматин как форму компактного хроматина, способную заглушать гены, наследоваться по эпигенетическому механизму и распространяться по хромосомам, чтобы вызывать мозаичный эффект положения (см. рис, 4.3б), то становится ясно, что существуют различные типы гетерохроматина.
Фактически мы уже рассмотрели три таких типа при обсуждении центромеры у человека (см. рис. 4.50). Каждый домен гетерохроматина, как думают, образуется совместной сборкой набора негистоновых белков. Например, классический прицентромерный гетеро хроматин содержит более шести таких белков, в том числе и гетерохромитиновый белок 1 (НР1), тогда как так называемая форма Ро!усош)э гетерохроматина со держит подобное число белков из неперекрывающегося набора (белки РССт).
Есть сотни маленьких блоков гетерохроматина, разбросанных по плечам политенных хромосом ОгозорЬг1а н определенных по их поздней репликации (обсуждается в главе 5). Результаты окрашивания таких областей гетерохроматина антителами указывают на то, что известные формы гетерохроматина могут объяснить не более половины гетерохроматиновых политенных полос (рис. 4.61). Таким образом, должны существовать и другие типы гетерохроматина, белковый состав которых не известен.
По всей вероятности, все эти типы гетерохроматина регулируются по разному и играют различную роль в клетке. Структура хроматина во всех доменах в конечном счете зависит от белков, которые связываются с определенными последовательностями ДНК и которые, как известно, изменяются в зависимости от типа клетки и стадии ее развития в многоклеточном организме. Таким образом, и картина распределения хрома Рис. 4.61. Свидетельство в пользу существования мнотолько балок Нр1 жества форм гетерохроматина.
В данном исследовании 240 поздно реплицируемых участков на плечах политенных хромосом дрозофилы изучили на предмет притопько белок Рсб сугствия двух негистоновых белков. Известно, что эти белки способствуют комп активации двух различных форм гетерохроматина (см. текст). Как обозначено, окрашивание антителами предполагает, что примерно половина участков упакована в те формы гетерохроматина, которые отличаются от этих двух. Эксперименты наподобие этих ни НР1, ни Рос» демонстрируют, что мы знаем об упа ковке ДН К эу кар и от гораздо меньше, чем нам еще предстоит узнать. (Данные заимствованы из 1 б 2мпш)еч а об Е. 5.
Ве)увеча, Вюавауз 0 25 50 25 т00 25; 1040-1051, 2003. С любезного разрешения издатель- доля гетерохроматиновых участков, 55 ства )овп \М)еу Гк 5опз.) белки НР1 и Рсб сочс тания модификаций характерны для тех или иных типов хроматнновых доменов. А выполняя подобные эксперименты с антитслами, которые узнают каждый из со тен различных негистоновых белков в хроматине, можно попытаться расшифровать множество различных загадок, закодированных в модификациях гистонов. типовых доменов, и их индивидуальный состав (модификации нуклеосом плюс негистоновые белки) могут быть различными в разных тканях. Эти различия делают разные гены доступными для генетического считывания и помогают объяснить рост многообразия клеток, который сопутствует развитию зародыша (описано в главе 22). Сравнения политенных хромосом в двух различных тканях мухи заложили основу этому общему представленикх хотя картины распределе ния дисков и междисковых участков в значительной степени одинаковы, есть воспроизводимые различия.
4.4.4. Петли хроматина становятся менее конденсированными ВО Время экспрессии распОложенных В них генОВ Когда насекомое переходит из одной стадии развития в другую, в его по литенных хромосомах возникают характерные вздутия, или хролгосолгные пуфы, а старые пуфы спадают, по мере того как новые гены начинают экспрессировать ся, а старые выключаться (рис. 4.62). Осмотр каждого такого вздутия, когда оно является относительно маленьким и картина полосчатости все еще различима, показывает, что большинство вздутий появляется в результате деконденсации тех или иных хромосомных дисков.
Отдельные хроматиновые фибриллы, которые образуют пуф, можно наблюдать в электронный микроскоп. В благоприятных случаях заметны петли, во многом нано минающие наблюдаемые в хромосомах типа ламповых п(сток, свойственных земновод ным, о которых было сказано раньше. В отсутствие экспрессии петля ДНК принимает утолщенную структуру, возможно, свернутой 30 нм фибриллы, но когда происходит экспрессия гена, петля растягивается. На полученных с помощью электронной микро скопин фотографиях хроматин, расположенный по обе стороны от деконденспрованной петли, кажется значительно более компактным, а это предполагает, что петля пред ставляет собой обособленный функциональный домен структуры хроматина.
Наблюдения, сделанные при исследовании клеток человека, также позволяют предположить и то, что плотно свернутые петли хроматина расширяются. как бы стараясь занять больший объем, когда находящийся в них ген экспрессируется. Например, находящиеся в состоянии покоя области хромосомы протяженностью от 0,4 до 2 миллионов пар нуклеотидов в длину имеют вид компактных крапин в интерфазном ядре, когда их наблюдают с помощью флуоресцентной микрстскопии с применением г!Я! или иных технологий. Однако та же самая ДНК, согласно наблюдениям, занимает большую территорию, когда ее гены экспрессируются, при этом первоначальной точке на смену приходят гг)зодолговатые крапчатые структуры.
Рис. 4.62. Синтез РНК в пуфах политенных хромосом. Авторадиографический снимок отдельного пуфа в политенной хромосоме из слюнных желез комара-звонца С. гепгопз. Как было упомянуто в главе 1 и будет подробно описано в главе б, первый этап экспрессии гена — синтез молекулы РНК с использованием ДНК в качестве матрицы. На разуплотненном участке хромосомы происходит синтез РНК, которая метится зН-уридином (см. Равд, 9 1.17) — молекулы РНК-предшественника, которая встраивается в растущие цепи РНК (Снимок любезно предоставлен 1 Воппег.) 1О мхм Рис.
4.Б7. Электронный микрофотоснимок, на котором показаны два распространенньжфибриллярных ядерных субкомпартмента. Больший из представленных на рисунке шаров — тельце Кахаля. Меньший, более темный шар — скопление гранул промежуточного хроматина. которое называется крапинкой (см, также рис. 6.49) Зти ксубъядерные органеллы» засняты в ядре ооцита Хепориз.
(Заимствовано из К. Е. Напб»тегбег апб !. Б. Ба((, тгелбз Сей Вю!. 16: 19 — 26, 2006. С любезного разрешения издательства Е)зеиег.) В ядре присутствует также огромное разнообразие менее заметных органелл. Например, в большинстве растительных и животных клеток присутствуют ша рообразные структуры, называемые тельцами Каха ля, и скот!ления гранул промежуточного хроматина (рис. 4. 67). Нодобно ядрышку, зти органеллы состоят 1 мкм из определенных молекул белка и РНК, что связывают ся друг с другом и образуют сети, которые являются хорошо проницаемыми для других молекул белка и РНК.
взвешенных в окружающей нуклеоплазме (рис. 4.6(() молекулярная масса флюоресцентного двкстрана в ядре 10 000 40 000 то 000 600 000 флуоресцентные микрофотографии световые тельце микРофо~огРаф~и К я усыпанное крапинками Рис. 4 Бв. Эксперимент, который показывает что субъядерные органеллы хорошо проницаемы для макромолекул. На этих микрофотографиях представлены ядра живого ооцита: в верхнем ряду сравнивается флуоресценцня внутренних пространств ядрышек, телец хахаля и крапинок с флуоресценцией окружающей нуклеоплазмы — спустя 12 часов после того, как флуоресцентные декстраны отмеченной молекулярной массы бьшн введены в нуклеоплазму.
Яркость каждой о рта неллы отражает ее проницаемость, при этом на- иболее проницаемая органелл — самая яркая. Для сравнения в нижнем ряду представлены полученные на обычном световом микроскопе микрофотографии тех же самых препаратов, при этом ядрышко на каждом поле выделено коричневым цвегпом. Тельца нахала, как можно видеть, более проницаемы, чем ядрышки. Однако количественный анализ показывает, что во все органеллы поступает большая доля декстрана, что относится и к наиболее крупным его молекулам.
(Заимствовано из К. Е. Напбшегбег, !.А. Согбего апб !. Б. Ба!(, Моь В!о!. Сей 16: 202 — 211, 2005. С любезного разрешения Агпепсап 5ос(еоу о! Се(! Вю(обу.) Структуры наподобие этих могут создавать различные биохимические сре ды путем обездвиживания избранных групп макромолекул, как это могут делать и другие сети из молекул белков и РНК, связанные с ядерными порами и ядерной оболочкой. В принципе, это позволяет с большой эффективностью преобразовывать молекулы, которые входят в эти пространства и поступают в подготовленные для них сложные пути прохождения реакций.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
