Льюин (Левин) - Гены - 1987 (947308), страница 175
Текст из файла (страница 175)
Исходя из этого, было высказано предположение, что само состояние двухцепочсчной ДНК в сверхчувствительном сайтс может быть модифицировано. В сверхчувствительной области гена 0-глобина цыпленка нуклсаза 01 расщепляет сайты, лежащие в участках с необычной последовательностью. Это отрезки ДНК, одна из цепей которых целиком состоит из пуринов, а друз ая из пиримидинов. Некоторые особенности сайтов расщепления свидетельствуют.
о том, что они представляют собой не одноцепочечные ДНК: их узнают рестриктирующие ферменты, действующие только на двухцепочечную ДНК, и нс узнает фермент, специфичный к однопспочечной ДНК. Из гзтого можно, очевидно, сделать вывод, что такие сайты имеют несколько необычную структуру, что позволяет нуклеазе б) узнавать нх, хотя при этом не образуется настоящих одноцспочечных участков. Сверхчувствительный сайзт представляет собой изменение структуры хроматина. Есть основания думать. что такой сайт состоит из последовательности, не участвующей в образовании обычной нуклеосомной структуры, возможно, потому, что с этой ДНК связываются другис белки.
Если нуклеосомы все-таки образуются в сверхчувствительной области, их структура должна отличаться от обычной. Важная особенность сверхчувствительных сайтов заключается в том, что они могут проявлять свою активность на различных расстояниях от точки начала транскрипции. В гене бдз )Э.
ее1аподажег сайт удален более чем на 250 п.н. в 5чнаправлении; в гене 0-глобина курицы он расположен непосредственно рядом с 5чстороны, а в гене тимидин-киназы эта область включает в себя все последовагельности, необходимые для функции промотора. Сверхчувствительные сайты могут участвовать в промоторной функции непосредственно, вероятнее всего создавая необходимые условия для узнавания РНК- полимсразного участка, расположенного перед промото- ром (гл.
11). Но можно предположить также, что эти сайты играют. более общую роль в активации гена-например индуцируя локальное структурное изменение, необходимое для связывания РНК-полимсразы или даже для ее синтетической активности. Особенно хорозпо изучена чувствительная к нуклеазе область мини-хромосомы вируса ВЧ40.
Коро гкий сегмент около точки начала репликации, непосредственно предшествующий промотору для поздней единицы репликации, предпочтительно расщепляется ДНКазой 1. иуклеазой микрококков и друзимн нукдеазами (в том числе рестриктирующими ферментами). По минимальной оценке область предпочтительного расщепления имеет в длину 400 п,но причем этот фрагмент может быть вырезан в виде свободной ДНК.
Состояние мини-хромосомы вируса ВЧ40 можно увидеть под электронным микроскопом. В участке, составляющем до 20% всего образца, заметен пробел в нуклсосомной организации. Это хорошо видно на электронной леикрофотографии (рис. 30.19). Пробел длиной около 120 нм гпримерно 350 и.н.) с обеих сторон окружен нуклеосомами, занимающими весь остальной геном.
Положение пробела можно определить, расщепив кольцевую мини-хромосому с помощью рсстриктнрующсго фермента, для которого известен лишь один сайзцмишень. Видимый пробел соответствует области, чувствительной к нуклеазам. Это прямо показывает, что повышенная чувствительность к нуклсазам коррелирует с отсутствием нуклеосом. Отсюда, однако, нс следует, что данная ДНК свободна от нуклеосом )п Иуо, поскольку вполне возможно, что при выделении мини-хромосомы была потеряна какая-то другая белковая структура.
Подобный нуклеазочувствительный пробел в нуклеосомной организации найден у родсзвснного вируса полиомы. В этом случае было показано, что различные участки этой области не в одинаковой степени чувствительны к нуклеазам. Внутри чувствительной области размером 260 п.н. находятся два сверхчувствительных сайга и «защишснныйа участок. Карта этой области показана на рис. 30.20. Защищенный участок, вероятно, представляет собой ДНК, связанную с белком.
И действительно, вполне возможно, что наличие таких комплексов обусловливает отсутствие нуклеосом в данной обласзи. Точно еппкой згее результат наблвдикзпз у мутанта вируса полиомы с существенными перестройками в этой области. Из сказанного следует, что наличие без нуклеосомноз о пробела определяется нс всей последовазсльиостью ДНК в самой чувствительной области, а должно быть «отмерснол некоторым образом от фиксированной И иц ац ро е а е раза иых еай о аиу О е р*лии зыщциж Еф зххртсва "ата ляхом огхзрсьъиитаяххзехзапхаеаугзлх Пре ыуш ее о Сверх уее— уае а геа их й и аи еаюыи зоо .
Рис. 30.20 В безнуклеосомиом пробеле вируса ЬЧ40 имеются сверхчувствительные санты, чувствительные участки и «защпщеннаюг область ДНК. 392 Часть ЧШ. Упаковка ДНК точки, являющейся либо частью этой области, либо находяшейся рядом с ней. Область вируса ЯЧ40 или полиомы, окаймляющая чувствительный к нуклеазе пробел, имеет несколько потенциальных функций, и, следовательно, ее нельзя просто считать структурой, активируюшей промотор. Наличие пробела может быть связано с последовательностями элементов усилителя транскрипции (знхансер, епйапсег), которые находятся в этой области и ко~орые необхолимы для функции промотора (гл.
! 1). Интересная структура была обнаружена во вне хромосомной рДНК макронуклеуса Теггааутепа руп(огтць Напомним, что молекулы рДНК представляют собой линейные палиндромы, в которых две транскрипционные единицы рДНК расположены на некоюром расстоянии друг от друга и транскрибируются в противоположных направлениях. Изучение организации рДНК показало, что близко от центра палиндрома расположены два участка начала репликации. Это короткие последовательности, с которых начинается реиликация ДНК. Структура хроматина в этой области показана в утолщенной части карты. В этой области находятся несколько сверхчувствительных сайтов, по одному сайту на каждый промотор и каждый участок начала реиликации.
Между двумя участками начала реиликации располагается серия из 5 нуклеосом. Участки начала репликации разделены промежутками в !000 п.н., и участок, приходящийся на каждую нуклеосому, равен точно 200 п. н., так что каждая нуклеосома находи.гся в точно определенном положении. У организма, родственного Т руг~~огт!е, центральная область между участками начала репликацин составляет 1400 п.н.
и заполнена семью нуклеосомами. рДНК Теггапутепа служит совершенным примером нуклеосомного фазнрования. Тот факт, что две копии рДНК различаются целым числом нуклеосомных повторов, дает основание думать, что, по-видимому, давление отбора способствовало отбору вариантов, у которых центральная область упакована в строго определенное число нуклеосом. Локализация гистоновых октамеров, вероятно, определяется границами соседних сверхчувствительных сайтов, а нс свойствами самой фазируемой последовательности. Подобные структурные изменения хроматина могут происходить у дрожжей в области центромсры.
В данном случае кажется вероязным, что вместо видимого кинетохора сама нить хроматина выполняет функцию центро- меры. Строение центромсрной области было исследовано методом непрямого концевого мсчения с использованием коротких фрагментов ДНК в качестве зондов.
С помошью зондов были идентифицированы два сверхчувствительных к ДНКазе 1 сайта, локализованные с обеих сторон от областей 1 и П1. Это короткие консервативные последовательности центромерной ДНК, приведенные на рис. 28.11, Область размером 220 — 250 п.н. между двумя сверхчувствительными сайтами зашнШена от нуклеазного расщепления. Роль консервативной области, возможно, заключается в связывании специфических белков и образовании безнуклеосомной структуры. При расщеплении хроматина нуклеазой микрококков в том же самом эксперименте наблюдается другой эффект. В этом случае также обнаружено наличие защишенной области, но, кроме того, с обеих сторон от нее располагаются фазированныс серии нуклеосом. Фазирование захватывает более 12 нуклеосом, каждая из которых содержит ДНК длиной 160 п.н.
Этот результат находится в противоречии с очевидной утратой фазирования нуклеосом в других участках дрожжевого генома. Распространяется ли фазирование нуклеосом от центромерной последовательности, или же это свойство самих фазированных последовательностей? В плазмиде, содержащей эти послсдовательности, но не имеющей центромерной области, фазированне сохраняется. Из этого следует, что естественная центромерная область характеризуется двумя особенностями.
Консервативная последовательность образует некую безнуклеосомную структуру. А фланкнруюшдм последовательностям присуща способность фазировать свои нуклеосомы. Что происходит с нуклеосомами, расположенными на конце хромосомы? При расщеплении теломер инфузории Охугг!сяа нуклеазой микрококков получается серия повторяющихся полос на расстояниях 100, 300. 500, 700, 900 п.н, от конца. На основе такого разделения делают вывод, что самые последние 100 п.н. теломеры защищены ненуклеосомиым белковым комплексом, рядом с которым располагается серия фазированных нуклеосом. Наличие сверхчувствительных сайтов может отражать более общее явление.
Возможно, что особые (пока ешс неизвестныс) белки модифицируют короткие участки ДНК так, что нуклеосомы не образуются. Структуры, сформированные в каждом отдельном случае, не обязательно должны быть похожи между собой (за исключением того, то каждая, ио определению, образует сайт сверхчувствительности к ДНКазе 1). Мы видели, что сайты, характеризуюшиеся свсрхчувствительностью, предшествуют транскрибнруемым генам в нуклеазочувствительном пробеле вирусов ЯЧ40 и полиомы и в дрожжевой центромере.
Такис сайты могут быть связаны с трансиознцией генов типа спаривания у дрожжей (гл. 37). Эти различные структуры могут служить многим целям, и будет неудивительно, если их обнаружат в других подобных ситуациях. Предположения о природе активации гена Можно лишь рассуждать о том, будет ли справедливым суждение, обратное этому принципу: гены, регуллторные участки которых организованы в нуклеосомы, не могут экспрессироеаться. Предположим, что образование нуклеосом происходит независимо от.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
