Б. Альбертс, А. Джонсон, Д. Льюис и др. - Молекулярная биология клетки (djvu) (1129766), страница 90
Текст из файла (страница 90)
Эти две делеции встречаются по отдельности у двух индивидов, которые страдают талассемией — нарушением, обусловленнымм отсутствием экспрессии одного или нескольких генов иэ представлен ного на схеме кластера генов б-глоб и на. У обоих делегированных мутанте в ДНК в этой области реплнцируется вилками, которые начинаются в точках начала репликацин вне класгера генов б-слабина. У человека для запуска репликации необходим ОКС, гомологичный таковому в клетках дрожжей. Многие белки, которые участвуют в процессе инициации ре пликации у дрожжей, аналогичным образом играют центральные роли в этом про цессе у человека. Поэтому кажется весьма вероятным, что у дрожжей и у человека механизмы запуска репликации окажутся в общих чертах схожими. Однако участки связывания белкового комплекса ОКС, кажется, у человека менее специфичны, нежели у дрожжей, чем можно объяснить тот факт, что точки начала репликации в геноме человека очерчены менее четко.
Фактически структура хроматина, а не по следовательность ДНК может играть основную роль в определении точек начала репликации у млекопитающих. Таким образом, как и во многих других областях 5З. Запуск 0 завершение репппкацпп ДНЕ а хромосомах 445 цитобиологии, у дрожжей механизм запуска репликации ДНК наигрывает яркий лейтмотив, ведущий свое начало от самых истоков жизни, а у человека исполняет искусную вариацию на эту извечную тему.
5.3.10. За репликационной вилкой собираются новые нуклеосомы Есть несколько дополнительных моментов в репликации ДНК, которые свойственны эукариотам. Как было сказано в главе 4, хромосомы эукариот состоят из примерно равных частей ДНК и белка. Поэтому удвоение хромосомы требует не только репликации ДНК, но также и синтеза и сборки новых хромосомных белков на ДНК позади каждой репликационной вилки. Хотя мы далеки от понимания этого процесса во всех тонкостях, но уже начинаем постигать, как дублируется фундаментальная единица упаковки хроматина — нуклеосома. Для создания новых нуклеосом в каждом клеточном цикле клетке требуется большое количество нового гистонового белка, приблизительно равное по массе новосинтезированной ДНК.
По этой причине организмы большинства эукариот обладают множественными копиями гена каждого гистона. Клетки позвоночных, например, имеют около 20 копий наборов генов, в большинстве своем содержащих гены, которые кодируют все пять гистонов (Н1, Н2А, Н2В, НЗ и Н4). В отличие от большинства белков, которые синтезируются непрерывно на всем протяжении интерфазы, гистоны синтезируются главным образом в З-фазу, когда уровень гистоновой мРНК возрастает примерно в пятьдесят раз (и в результате увеличенной транскрипции, н в результате уменьшенной деградации мРНК). Молекулы мРНК основных гистонов деградирук>т в течение нескольких минут, когда синтез ДНК останавливается в конце Я-фазы.
Механизм зависит от особых свойств 3'-концов этих молекул мРНК, о чем будет сказано подробнее в главе 7. И наоборот, сами гистоновые белки на удивление устойчивы и могут существовать в течение всей жизни клетки. Тесная связь между синтезом ДНК и синтезом гистонов, по-видимому, отражает механизм обратной связи, который контролирует уровень свободных гистонов, — чтобы гарантировать, что количество производимых гистонов в точности соответствует количеству новосинтезируемой ДНК. По мере своего продвижения репликационная вилка должна так илн иначе миновать родительские нуклеосомы. Проводимые гп о1Гго опыты показывают, что аппарат репликации обладает удивительной способностью (которая пока недостаточно изучена) проходить через родительские нуклеосомы, не снимая их с ДНК.
Однако, для того чтобы эффективно реплицировать хромосомы в клетке, нужны белки перестройки хроматина (о них мы говорили в главе 4), которые дестабилизируют соединение ДНК вЂ” гнстон. Прн помощи таких комплексов репликацнонные вилки могут эффективно преодолевать даже области высококонденсированного гетерохроматина.
Когда репликационная вилка пробирается через хроматин, в большинстве своем старые гистоны остаются связанными с ДНК и рассредоточиваются по дочерним спиралям ДНК позади реплнкационной вилки. Но так как количество ДНК удвоилось, для завершения укладки ДНК в хроматин необходимо равное количество новых гистонов.
Старые и новые гистоны сочетаются любопытным образом. Когда нуклеосома пересекается реплнкацнонной вилкой, гистоновый октамер, судя по всему, разбивается на тетрамер НЗ вЂ” Н4 и два димера Н2А — Н2В (см. рнс. 4.2б). Тетрамер НЗ вЂ” Н4 остается связанным с ДНК и распределяется случайным образом между одним н другим дочерними дуплетами, но димеры Н2А — Н2В высвобождаются из ДНК. Свежесобранные тетрамеры НЗ вЂ” Н4 добавляются к новосинтезированной ДНК, чтобы заполнить «пустоты», а затем, для довершения нуклеосом, добавля ются, опять же наугад, димеры Н2А — половина которых из «старой гвардии», а половина — из новой (рис.
5.38). Для упорядоченной и быстрой комплектации ДНК вслед за движущейся репли кацнонной вилкой новыми тетрамерами НЗ вЂ” Н4 и димерами Н2А — Н2В требуются гистоновые шапероны («молекулярные сопровождающие» гистонов, называемые также факторами сбортп! хролгатина). Такие многосубьединичные комплексы связываются с сильно оснбвными гистонами и отправляют их на сборку только в том случае, если этого требуют обстоятельства, Эти гистоновые шапероны, вместе димвр Нгд-НгВ ин белок МАР-1 (факюр сборки нуклеосом 1), устанавливающий димер Н2А.-Н20 на 1), ванный Рис. 5ЗВ.
Размещение родительскик и новосинтезированнык гистонов позади реплинационной вилки зукариот. а) По всей видимости, распределение родительских тетрамеров НЗ-НЯ по молекулам дочерней ДНК случайное и наследуется приблизительно поровну. Напротив, димеры Н2А-Н2В высвобождаются изДНК при прохождении репликационной вилки. б) Гистоновые шапероны (ИАР1 и САР1) восстанавливаютт полный комплект гисгонов в дочерних молекулах.
Хотя некоторые дочерние нуклеосомы содержат только родительские гистоны или только недавно синтезированные гистоны, в большинстве своем они суть гибриды старых и новых. (Переработано из 2 О. ууагзоп еС а!., Зяо!еси(аг Вю!ойу о(гье пепе, 51Ь ег(. Со(6 5рг!пб НагЬог: Со(д 5рг!пй НагЬог 1аЬогатогу Ргезк 2004.) со своими «ношами». направляются к недавно реплицированной ДНК посредством специфического взаимодействия с присущим эукариотам скользягцим зажимом, названным РСХА (см. Рис.
3.38, б). Такие зажимы располагаются на ДНК позади движущихся репликационных вилок и пребывают там достаточно долго, чтобы гистоновые шапероны успели выполнить поставленные перед ними задачи. 3.3. г 1. )у)нхнмиваяз»г уДВОВмин хроввосоав вукнОиот гарантируют мнследОВамий лрОфиля аводификнции гистОИОВ Из главы 4 мы узнали, что гистоны подвергаются коваленгным модификациям многих типов и что профили таких модификаций могут нести важную информацию относительно судьбы будущей ДНК.
На интуитивном уровне совершенно невозможно понять, для чего нужно стирать зги схемы при каждом делении клетки: ведь, так как эта информация закодирована в гистоновых белках, а не в ДИК, для ее сбережения и дублирования необходимы специальные механизмы. Мы с вами уже знаем, что гистоновые тетрамеры НЗ вЂ” Н4 распределяются случайным образом по двум дочерним хромосомам, которые появляются вслед за движущейся репликационной вилкой. Хвосты, а также другие области гистонов НЗ и Н4, могут быть сильно модифици рованы (см.
Рнс. 4.39), и, таким образом, каждая дочерняя хромосома засевается крупицами памяти о родительской схеме модификации гистонов НЗ и Н4. Как только сборка нуклеосомы позади репликационной вилки заканчивается, родительские схемы модификации теграмеров НЗ вЂ” Н4 могут быть закреплены при по мощи ферментов модификапии пктонов, входяших в состав комплексов чтения- записи, которые опознают тот же тип модификации, что производят сами (рис.
3.39). Верное дублирование схем модификации гистонов может служить основой мно гих примеров эшиенетического наследования, при котором наследуемое изменение в фенотипе клетки происходит без изменения нуклеотидной последовательности ДНК К теме зпигенетики мы возвратимся в главе 7, когда будем рассматривать родительские нуклеосомы с модифицированными гистонвми родительс«ий рисунок модификации гистонов воспроизводится в дочерних клетках комплексами «читвтепь — писатель», распознающими те ме модификации, которые они квтвлизируют только у половины дочерних ну«летаем модифицированы гистоны рис. 5.39.
Стратегия, посредством которой родительские схемы модификации гистонов НЗ и Не могут быть унаследованы дочерними хромосомами. Хотя маловероятно, что зтат механизм распространяется нз все модификзции гнстанав, он определенно относится к некоторым из них гсм. рис. 4.51). Например, ряд гистонметилззных комплексов специфически распознает Н-концевые гистоновые хвосты, которые были до этого метилировзны нз том же учзстке„который зтз метилззз модифицирует.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
