Льюин (Левин) - Гены - 1987 (947308), страница 160
Текст из файла (страница 160)
Согласно общепринятым представлениям, образование пуфов представляет собой увеличение размеров одного диска, связанное с необходимостью деконденсировать его структуру для синтеза РНК. Поэтому образование пуфов рассматривают как следствие транскрипции. Однако есть некоторые основания считать, что образование пуфов, напротив, может быть условием транскрипции. В пользу такого предположения свидетельствует наличие мутанта, у которого в сайте, соответствующем синтезу белков глин, имеется пуф, даже несмотря на то, что мутация препятствует транскрипции генов, локализованных в данном диске.
Вероятно, мутация останавливает выражение гена на какой-то стадии после образования пуфа, но до начала транскрипции. Идея о том, что образование пуфов может быть отделено от акта транскрипции, является новой, поскольку этот мутант остается пока единственным исключением из очевидного правила, что наличие пуфа непосредственно отражает протяженность области синтеза РНК.
От интенсивности синтеза зависит размер пуфа. Участки с пуфами отличаются от обычных дисков по накоплению дополнительных белков. В настоящее время эти белки охарактеризованы только в общем виде, но в свое время возможно будет установить, являются ли они причиной или следствием образования пуфов. И тогда можно будет выяснить природу молекулярных событий, вызываюших декоцденсацию генетического материала. Таким образом, пуф — это диск. содержащий активно транскрибируемый ген. Является ли диск единицей транскрипции у На этот несколько спорный вопрос сейчас еше нет окончательного ответа. Генетические опыты были сконцентрированы в основном на изучении корреляции летальных покусов с определенными дисками. Летальный ликус определяют по мутациям, нарушающим жизнеспособность организма.
Таким способом идентифицируют жизненно важные гены. Число ле~альных покусов близко к числу дисков. В определенных областях хромосом отношение индивидуальных дисков к числу летальных покусов составляет 1:1. Из этого можно сделать вывод, что у (3. те!аподажег около 5000 летальных покусов. В среднем диске содержится 25 т.п.н. гаплоидной ДНК. А ргюп' нельзя предсказать, скольким генам это соответствует: нескольким тесно расположенным генам или Одним из наиболее замечательных достижений за последние десять лет явилось установление обшей структуры хроматина. До этого мы знали только, что хроматин содержит ДНК, РНК и белок, организованные одному большому гену с большими интронами и протяженными фланкируюшими последовательностями.
Однако анализ последовательностей ДНК индивидуальных генов показывает, что в ряде случаев один диск содержит более одной транскрипционной единицы. Если такие диски представляют типичное большинство, общее число генов может быть в несколько раз больше, чем 5000. Мы еще не знаем, находятся ли различные единицы транскрипции в таких дисках под общим контролем или нет.
Есть все основания думать, что достаточно эффективная экспрессия любого гена внутри диска может привести к появлению пуфа. В настояшее время сушествует некоторое расхождение между генетическими и биохимическими данными. Первые свидетельствую~ в пользу того, что каждому диску соответствует только один жизненно важный ген, тогда как, согласно вторым — их несколько. Это противоречие может быть урегулировано, если многие гены окажутся не жизненно важными, по крайней мере по критерию летальности.
При этом остается загадкой, почему легальные покусы распределяются равномерно, примерно ио одному на диск. Исходя из особенностей хромосом типа ламповых щеток и политенных хромосом можно, очевидно, сделать общий вывод: чтобы транскрипция могла осуществиться, генетический материал, обычно плотно упакованный, должен деконденсироваться. Однако еше ос~ае~ся вопрос, соответствует ли такое локальное расплетение, происходящее на уровне целой хромосомы, тем событиям, которые происходят на молекулярном уровне в обшей массе обычного интерфазного эухроматина. Рекомендуемая литература Данные по морфогенезу фагов детально изложены в книге Льюина (Ееыт, Оепе Ехргезз!оп, 3, Р!азгп!8 апд РЬайез байеу, )к)ел« Уог)с.
496-535, 642.673, 19 !8). Необычные хромосомы, обсуждавшиеся в этой главе, рассмотрены в той же книге (~.еы!п, Оепе Ехргезз!оп 2. Еисагуо!!с СЬгогпозошев, 455-475). О последних достижениях в исследовании центромер сообщается в работ~ Фитцжеральде-Хейса, Кларка и Карбона (Р!серега!с(- Науез, С1аг)се, СагЬоп, Сей. 29, 235 — 244, 1982). Теломерам посвяшена работа Блэкберна (В!асйБипь Сей, 37, 7 — 8, 1984); центромерам.-статья Карбона (СагЬоп, Сей, 37, 351-353, 1984). Меррей и Шостак описали конструирование «синтетическойп хромосомы из ее функциональных элементов (Мшгау, Вкоыа1с, Ыа!иге, 305, 189 — 193, 1983).
в компактную форму, в которой большинство последовательностей ДНК оказываются структурно недоступными и функционально неактивными. Считали, что причина этой недоступности заключается в связи с белком (часто 29. Нуклеосомные частицы н структура хроматнна 359 Таблица 29.1 Гнстовы — это сяльноосвавнме белан Отноше- Моле«гни« основ- я«рная масса ные гастон Осньвиые амин«- Кислые кислоты, ",~„ аминокислоты, лизин аргинин кислые 5 5,4 23 000 !5 1,4 13960 !3 1,7 13774 !3 18 15342 10 2,5 11 282 гя«тонам мам«пита«чаях [кружных Гв ы ии«ют ан«л«гичныи состав. писали, что ДНК «покрытав белками), однако не было никакой информации о структуре этого нуклеопротеина на уровне взаимодействия ДНК вЂ” белок.
Огромный прогресс был достигнут с тех пор, как в 1974 г, удалось установить тот существенный факт, что хроматин сконструирован из субъединиц, имеющих одинаковый тип организации у всех эукариот. Эта субъединица состоит примерно из последовательности ДНК в 200 п, н., которая структурно организована с помощью небольших основных белков (гистонов) в частицу, похожую на бусинку. Оказалось, что ДНК лежит на поверхности этой частицы, тогда как белковые компоненты находятся внутри. С точки зрения фундаменталыэых представлений о ДНК-белковых взаимодействиях мы можем описать структуру отдельной частицы, проследив прохождение нити ДНК и ее взаимодействие с белками, а также взаимодействие отдельных белков между собой.
Можно задать вопрос: существуют ли вариации в конформации частиц; как такие вариации сказываются на функциях хроматинау Что происходит с частицами при транскрипции и репликации хроматипау Для этих процессов могут быть необходимы другие (негистоновые) белки, чтобы ' модулировать поведение частиц. При репликации происходит воспроизведение определенной серии частиц. Кроме удвоения количества ДНК хроматина должно также удвоиться количество белка. Наряду с вопросом о том, как устроены частицы, необходимо выяснить, что происходит с другими белками, присутствующими в хроматине. Поскольку репликация, вероятно, нарушает структуру хроматина, при этом, с одной стороны, возникает проблема сохранения участков со специфической структурой, с другой же, создается возможность внести в нее изменения.
Общая высокая плотность упаковки генетического материала говорит о том, что ДНК не может непосредственно укладываться в хроматин с окончательной структурой. Должны существовать иерархические ступени организации. Первый уровень †э закручивание ДНК в бусо- видные частицы с плотностью упаковки около 6. Эти частицы являются неизменной составной частью эухроматина, гетерохроматина и хромосом. Второй уровень организации заключается в закручивании серий бус в спиральную структуру с образованием волокон размером около 30 нм, которые найдены в интерфазном хроматине и в митотических хромосомах (см. рис. 28.7).
При этом плотность упаковки хроматина достигает 40. Пока точно не известно, увеличивается ли плотность упаковки фибрилл в митотической хромосоме или она остается прежней. Окончательная плотность упаковки зависит от третьего уровня организации, т.е. от укладки самой фибриллы При этом плотность упаковки в эухроматине возрастает до > 1000. Это значение периодически изменяется при образовании митотических хромосом и достигает (10000. Данный процесс, вероятно, также регулируется негистоновымн белками (и, возможно, также включает химическую модификацию гистонов), как и в случае образования различий между эухроматином и гетерохроматином.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
