Льюин (Левин) - Гены - 1987 (947308), страница 171
Текст из файла (страница 171)
Такие же результаты наблюдают при исследовании частиц минимальной нуклеосомы, Из этого следует, что минимальные нуклеосомы из активных генов должны иметь некие характерные признаки, позволяющие им связывать белки НМО14 и НМО17. Однако попытки идентифицировать эту характерную особенность пока остались без успеха. Отметим, что в этой работе было отчетливо показано, что ген глобина сохраняет во время транскрипции нуклеосомное строение. Промежуточный уровень чувствительности к ДНКазе, характерный для участков, фланкирующих транскрибируемые гены глобинов у кур, теряется в результате воздействий, нарушающих высокоупорядоченную структуру хроматина, и не сохраняется в отдельных нуклеосомах. Его нельзя восстановить добавлением белков НМО14 и НМО17.
При иммобилизации НМО14 и НМО17 на колонках их можно использовать для выделения подвергнутых солевой обработке нуклеосом, обладающих реакционной способностькь В этих экспериментах удалось выделить только высокочувствительные транскрибируемые области. Из этих опытов следует, что чувствительность к ДНКазс может бызь обусловлена образованием высокочувсгвительного участка, охватывающего с обеих сторон последовательность, способную транскрибироваться. Протяженность этого участка с каждой стороны составляет, очевидно, менее 1 т.п.н. Соседние участки, на которые распространяются сгрукзурные изменения, мо|ут проявлять промежуточную чувствительность (хотя область чувствительности достаточно велика относительно длины самого транскрибируемого участка).
Каковы временные отношения между приобретением состояния чувствительности к ДНКазе и началом процесса транскрипции? Хотя мы и располагаем некоторыми данными, полученными на системе 1лобица курицы, их нельзя четко интерпретировать. Клетки эритроидного ряда 5-днсвно1о эмбриона продуцируют только эмбриональный глобин, тогда как эритроидные клетки 14-дневного эмбриона производят глобины взрослого гила. Однако в клетках 5-днсвных эмбрионов гены ~лобинов обоего типа (эмбрионального и взрослого) чувствительны к ДНКазе 1 (хотя, как видно из рис. 30.8, гены эмбрионального глобина более чувстви тельны). Аналогично в клетках 14-дневиых эмбрионов ген взрослого глобина высокочувствителен (более чувствителен, чем в 5-дневных клетках), а ген эмбрионально1о глобина проявляет промежуточную чувствительность.
Сначала думали, что состояние чувствительности к ДНКазе может отражать активацию генной структуры, происходящую перед началом транскрипции. Тогда чувствительность может служить отличительным признаком генов, потенциально способных к транскрипции, а также уже транскрибируемых генов. С другой стороны, если чувствительность распространяется из максимально чувствительного участка активного гена так, что данный домен простирается до фланкирующей области, чувствительность глобиновых генов взрослого типа в эмбриональных клст.ках (или наоборот) может свидетельствовать о группировании этих генов в кластеры, а нс о функциональном значении.
Для го| о чтобы установить, предшествует ли появление чувствительности началу транскрипции, нужно исследовать изолированный 1сн, так чтобы нс было оснований предполагать наличие эффекта распространения от соседних покусов. Из двух дальнейших примеров станет очевидным, что сосюяние чувствительности может сохранязься и после остановки транскрипции. Эритроциты курицы — это зрелыс эритроциты, в которых продолжается трансляция глобииовой мРНК, но не происходит транскрипции генов. Однако глобиновыс гены остаются в чувствительном состоянии. Удаление экстрогена из курицы приводит к чому, что транскрипция овальбуминового 1ена прекращается, но кодирующая область остается при этом в активном состоянии.
У нас пока нет данных о том, чтобы ранее акзивный ген превращался в неактивную форму (устойчивук> к ДНКазе), например в холе эмбрионального развития. Очевидно, что изменение чувствителыюсти к ДНКазе необходимо для осуществления транскрипции, однако оно нс является нн ее причиной, ни следствием. Сохранение чувствительного состояния после того, как прекращается транскрипция, показывает, что структура тена может нахолиться в активном состоянии и в отсутствие активной молекулы РНК-полимеразы. Эти данные наря- Часть ЧШ. Упаковка ДНК 5 Н о с с о й о (! О=я — О Форфорипироааиие СН, Н о ! н н о н о Й сн, ! сн, сн, СНг 5.А а рг па М г Н СО СНг ~пиеа п ро а ие г — — ~ * СНг )М е пирера и* Рис. Зач. Ацетялировааяе лизина или фосфорилировааие сернна уменьшает обший положительный заряд белка.
ду с данными о чувствительности редко транскрибируемых генов позволяют предположить, что изменение в структуре нс зависит ог самого акта транскрипции. Следовательно, чувствительность к ДНКазс †услов, необходимое для осуществления транскрипции, но отнюдь не достаточное. Хотелось бы получить больше сведений о природе чувствительного домена, особенно о том, как устанавливаиэтся его границы. Следует задать вопрос: чем объясняется необходимость изменения структуры каждой нуклеосомы в единице транскрипции? Ответ, возможно, состоит в том, что такое изменение позволяет РНК-полимеразе передвигаться вдоль матрицы. Можно представить, например, что гистоны могут быть удалены с ДНК только при условии, что нуклеосомы модифицированы. Гистоны подвергаются кратковременной модификации В соматических клетках взрослого организма каждый гистон имеет инвариантную аминокислотную последовательность, Но все гистоны подвергаются модификации, при которой дополнительные остатки ковалентно присоединяются к свободным группам определенных аминокислот.
Эти модификации приводят к уменьшению общего положительного заряда (то есть основности) белковой молекулы. Поэтому немодифицированные формы и формы с различными модификациями можно разделить, например, с помощью гель-электрофореза. Реакции ацстилирования и метилирования происходят в свободной (а) аминогруппе лизина. Как видно на рис. 30.9, при этом удаляется положительный заряд, находящийся на ННа-группе.
Реакция метилирования происходит также по аргинину и гистидину. Фосфорилирование гистонов происходит по гидроксильной группе серина, а также гистидина. При этом вводится отрицательный заряд в виде фосфатной группы (см. рис. 30.9). Все эти модификации затрагивают внутренние остатки и являются кратковременными. Противоположную картину представляет собой стабильное ацетилирование )5)-концов некоторых гистонов, происходящее во время их синтеза. Кратковременные модификации вносятся на одной стадии клеточного цикла и (обычно) снимаются на другой стадии. Поскольку модификации приводят к уменьшению положительного заряда белковой молекулы, их рассматривают как потенциальную возможность изменения функциональных свойств гистонов. В настоящий момент еще не имеется данных, свидетельствующих о связи этих изменений с функциями хроматина, хотя и обнаружены некоторые интересные корреляции.
Цикл ацетилирования и деацстилирования гистонов хорошо изучен на сперме лосося (где вместо гистонов находятся основные белки, называемые протаминами). В этой системе гистоны НЗ и Н4 служат основной мишенью; к каждому из них добавляется до четырех ацетильных групп. Гистоны Н2А и Н2В также ацетилируются, но в меньшей степени. В этом и некоторых других случаях установлены положения, подвергающиеся ацетилированию (или метилированию). У различных органов эти положения неидентичны, хотя они и образуют небольшое число перекрывающихся сайтов. В синхронизированной кульзуре клеток и ранее существовавший и новосинтезированный гистоны ацетилируются и метилируются в фазе Я. (Это часть клеточного цикла, во время которой происходит репликация ДНК; тогда же синтезируются гнсзоны.) В более поздней части клеточного цикла модифицированные группы удаляются.
Эти собыгия повторяются в каждом клеточном цикле, и их зависимость во времени суммирована на рис. 30.10. Совпадение времени модификации и репродукции хроматина даст основание думап, что ацетилирование (и метилирование) могут быть связаны со сборкой нуклеосом. Одна из возможностей состоит в том, что уменьшение положительного заряда гистонов может способствовать уменьшению их сродства к ДНК.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
