logo
Гилберт С

Хроматин эукариот Нуклеосомы

До сих пор при рассмотрении транскрипции мРНК мы ограничивались структурой самих генов. Но внутри ядра гены не существуют в «голом» виде, легко доступные для РНК-полимеразы или какого-либо другого белка, связывающегося с энхансером или промотором. Напротив, эукариотические хромосомы содержат столько же белка (по массе), сколько нуклеиновой кислоты, и этот ДНК-белковый комплекс называют хроматином. Доминирующими белками хроматина являются гистоны. Эти пять белков – HI, Н2А, Н2В, Н3 и Н4 представляют собой сильноосновные полипептиды с высоким содержанием положительно заряженных аминокислот лизина и аргинина. Другой гистон, Η5, обнаружен в клетках немногих типов (а именно в эритроцитах птиц и амфибий), в которых ДНК упакована предельно плотно. В этих клетках Н5 заменяет HI.

Пять перечисленных главных гистонов имеются у всех представителей царств животных, растений и простейших, и в ходе эволюции изменились очень мало. Обычно такой консерватизм означает, что белки должны играть исключительно важную роль во всех изученных клетках. Ключевая функция гистонов заключается в упаковке ДНК в специфические спиральные структуры, называемые нуклеосомами Нуклеосома это основная единица структуры хроматина; она состоит из гистонового октамера (H2A, Н2В, Н3, H4)2. вокруг которого намотано два витка ДНК, составляющих примерно 140 пар оснований (рис. 12.22). Между нуклеосомами лежат другие 60 (или около того) пар оснований ДНК; эти «линкерные» нуклеотиды могут быть покрыты гистоном ΗI. Такая структура предполагается на основе опытов по расщеплению хроматина, когда он подвергается гидролизу небольшими количествами дезоксирибонуклеазы (ДНКазы) из определенных бактерий (Micrococcus). Эта обработка приводит к расщеплению ДНК по некоторым сайтам, и полученные фрагменты хроматина могут быть отделены друг от друга с помощью центрифугирования в градиенте плотности сахарозы (рис. 12.23). Когда ДНК экстрагируют из обработанного хроматина и разделяют в гелях, получается четкая картина. Вместо кусков случайного размера ДНК предстает расщепленной на фрагменты, кратные по длине 200

Рис. 12.22. Строение нуклеосомы и хроматина. А. Модель нуклеосомы с разрешением 0,33 нм по данным рентгеноструктурного анализа. Центральная двояковогнутая белковая единица (белая) представляет собой тетрамер Н3–Н4. Каждая из темных яйцевидных структур по бокам от тетрамера является димером Н2А–Н2В. Модель построена для хроматина из эритроцитов курицы. Б. Модель нуклеосомы. Приблизительно 140 пар оснований ДНК накручены на октамер гистонов (включающий гистоны Н2А, Н2В, Н3 и H4), и около 60 пар оснований связывают нуклеосомы друг с другом. В. Модель укладки нуклеосом в компактную, напоминающую соленоид структуру хроматина. (А - из Burlingame el al., 1985; В – по Stewart, Hunt, 1982.)