Нуклеосомы в активном хроматине

Глава 30 НУКЛЕОСОМЫ В АКТИВНОМ ХРОМАТИНЕ [c.376]

Нуклеосомы в активном хроматине [c.377]

И. В активном хроматине нуклеосомы избирательно связывают два [c.137]

B. Обработка нуклеосом трипсином влияет на их особую популяцию, а именно на нуклеосомы из активного хроматина. Этот вывод сделан в результате сравнения нуклеосом, обработанных трипсином, с ДНК эритроцитов, обработанной ДНКазой I. При расщеплении микрококковой нуклеазой нуклеосом, обработанных трипсином, получается ДНК, которая защищает глобиновую к ДНК и ДНК эритроцитов (25 и 83% соответственно) в той же степени, в какой это делает ДНК эритроцитов, обработанная ДНКазой I, (25 и 78% соответственно) (табл. 9-1). [c.393]

Г. Поскольку ДНК в составе отдельных нуклеосом в такой же степени чувствительна к ДНКазе I, как и хроматин в ядре, то свойство активного хроматина, отличающее его от суммарного хроматина, должно проявляться на уровне отдельных нуклеосом. Эту точку зрения подтверждают данные о том, что обработка нуклеосом трипсином делает нуклеосомы из активного хроматина чувствительными к микрококковой нуклеазе. Отдельные нуклеосомы из областей активного хроматина должны физически отличаться от других нуклеосом. [c.393]

Эта модель структурной динамики транскрипционно активного хроматина не является единственной. Так, в активно транскрибируемом хроматине рибосомных генов гриба Physarum обнаружены развернутые нуклеосомы, в которых гистоны остаются связанными в частично или полностью линеаризованной ДНК нуклеосомы. Зга модель предполагает, что в процессе транскрипции происходит линеаризация ДНК, но РНК-полимераза не смещает молекулы гистонов с транскрибируемых участков. Напомним, что регуляторный белок TFHIA генов 5S РНК шпорцевой лягушки прочно связывается с регуляторным участком, лежащим в транскрибиру--емой области, и не диссоциирует при прохождении РНК-полимеразы III. [c.256]

У высших организмов ДНК находится в хромосомах. Хромосомы имеют разную форму, которая зависит от центрической перетяжки. В каждой хромосоме содержится гигантская молекула ДНК (ММ 101 Да, линейная длина — несколько сантиметров), которая составляет основу хроматина. Хроматин — комплекс ДНК с РНК и белками (ДНК — 30-45%, гистоны — 30-50, негистоновые белки - 4-30, РНК - до 10%). Структурная организация хроматина такова, что позволяет использовать одну и ту же генетическую информацию ДНК, присущую данному виду организма, по-разному в специализированных клетках. При этом основная часть хроматина не активна. Она содержит плотно упакованную ДНК. Активный хроматин составляет в разных клетках от 2 до 11%. Упаковка (компактизация) ДНК следующая. Нуклеосома содержит отрезок двуспиральной ДНК, равный по протяженности 140 парам оснований, обвитый в 1,5 оборота вокруг ядра, состоящего из гистонов (2Н1, 2Н2а, 2Н2в и 2Н3). Степень компактизации — 5 раз. Примерно 90% ДНК входит в состав нуклеосом, 10% содержится в перемычках между нуклеосомами (30-60 пар, связанных с гистоном Н ). Считают, что нуклеосомы содержат фрагменты молчащего хроматина, а перемычки — активного. При развертывании нуклеосомы весь хроматин активный. Диско-идные нуклеосомы имеют диаметр 10 нм и высоту 5 нм. Из них образуются фибриллы. Фибриллы толщиной Ю нм состоят из ряда нуклеосом, касающихся друг друга своими краями и ориентированных плоскими поверхностями вдоль оси фибрилл. Фибриллы скручиваются в спираль, на виток которой приходится 6-7 нуклеосом. В результате образуется хроматиновое волокно диаметром 30 нм. Для того чтобы образовалась митотическая хромосома нормального размера, волокно такого диаметра должно подвергнуться дополнительной компактизации с уменьшением результирующей длины в 100 раз. [c.293]

Нуклеосомная и наднуклеосомная организации, несомненно, ифают важную, хотя и во многом еще не выясненную роль в функциональной активности хроматина. Укладка двуспиральной ДНК в нуклеосоме сопровождается сильными искажениями ее вторичной структуры и кардинал ьно изменяет условия ее взаимодействия с различг1ыми регуляторными белками. Пока- [c.14]

Наряду с этой группой данных имеются исследования, в которых авторы приходят к несколько отличным выводам. В. Гаррард и А. Ворсел (США), изучая состояние активных геиов в хроматине с помощью нуклеазного гидролиза и с помощью электронной микроскопии, пришли к выводу о том, что нуклеосомы в активном хроматине остаются, но претерпевают структурные изменения типа разворота, превращаясь в полунуклеосомы. В результате на электро-фореграммах гидролизатов микрококковой нуклеазой периодичность 200 п. н. заменяется периодичностью 100 п. н. При электронной микроскопии число бусин удваивается, а их размеры уменьшаются. Предполагается, что РНК-полимераза может проходить через такие развернутые нуклеосомы. [c.152]

К сожалению, до настоящего времени отсутствуют хорошие методы разделения транскрипционно активного и неактивного хроматина и поэтому трудно приписать измененные формы гистонов тому или иному состоянию хроматина. Наиболее интересные данные в этом направлении были получены тем же В. Олфри (США). При гидролизе активного хроматина он выделил необычные частицы, которые седиментировали в сахарозном градиенте медленнее, чем обычные нуклеосомы, и, по мнению автора, соответствовали развернутым нуклеосомам. В этих частицах, названных А-частицами, присутствовали все сердцевинные гистоны. В отличие от нормальных нуклеосом 8Н-группы гистона НЗ в А-частицах были доступны для ряда химических реагентов, и благодаря этому А-частицы можно отделить от нуклеосом с помощью фракционирования на колонках с хлормеркурибензоатом (реагент, связывающий 8Н-группы). В А-частицах повышено содержание ацетили-рованных форм гистонов. Автор предполагает, что аце-тилирование гистонов при активации хроматина ведет к развороту нуклеосомных частиц, а это, в свою очередь, повышает доступность 8Н-групп гистона НЗ. [c.155]

Другое важное свойство активного хроматина — это существование областей, свободных от нуклеосом и гистонов. Некоторыми авторами было показано, что обычно перед генами, более или менее совпадая с энхансерами и другими регуляторными последовательностями, располагаются области ДНК, не организованные в нуклеосомы. При электронной микроскопии в этих участках не видно бусин на нитях. Те же самые области ДНК, но в клетках, где соответствующие гены зарепрессированы, имеют типичную нуклеосомную организацию. [c.164]

Торзиоиное напряжение ДНК в транскрипционно активном хроматине [188, 189]. При депротеинизации ДНК мини-хромосом вируса SV40 она негативно супер-спирализована. То же самое справедливо и для ДНК петель хроматина. Это не удивительно, поскольку в хроматине ДНК намотана на нуклеосомы, давая около двух негативных витков на нуклеосому (т. е. на 200 п. н.). [c.175]

Домены эукариотической хромосомы отличаются от прокариотических доменов. Представление о доменах прокариотической хромосомы сформулировано на основании опытов по релаксации ДНК. Представление об эукариотических доменах опирается на опыты по электронной микроскопии митотических хромосом, с которых удалены гистоны. ДНК эукариот, точнее нуклеосомная фибрилла, находится в релаксированном состоянии. Обработка релаксирующим ферментом не изменяет ее конформации. Следует учитывать, что ДНК навивается на нуклеосомы спиралью. Если те.м или иным способом удалить гистоны с ДНК, то в ней возникают супервитки. Особенно нагляден этот эффект при использовании в качестве модели хроматина кольцевой мини-хромосомы вируса ОВ-40 длиной около 5 т. п. о. Как видно из рис. 127, мини-хромосома на электронных микрофотографиях представляет собой релаксированную структуру. После удаления гистонов ее ДНК суперспирализована. Существует предположение, что тран-скрипционно активные петли эукариотической хромосомы все-таки находятся в торзионно-напряженном состоянии и релакси-руют под действием топоизомераз. [c.246]

П p пм e p 7. Вейсброд и Вайнтрауб описали способ выделения нуклеосом, участвующих в транскрипции, путем сорбции на агарозе с иммобилизованными негистоновыми белками хроматина HMG-14 и HMG-17. Основанием для разработки этого iмeтoдa послужили ранее опубликованные данные авторов о том, что указанные белки преимущественно связываются именно с активными нуклеосома-ми, повышая их чувствительность к обработке ДНКазой I. [c.440]

Экстракт не может придавать сверхчувствительность, если его добавлять после гистонов. Из этого следует, что соответствующий фактор в экстракте узнает ДНК непосредственно и каким-то образом меняет организацию данного участка, лишенного нуклеосом. По крайней мере, в этих условиях соответствующий компонент не может удалить нуклеосомы после того как они сформировались. Таким образом, мы возвращаемся обратно к исходному вопросу каким образом изменяется структура хроматина, когда ген должен перейти в активное состояние [c.389]

Считают, что повышение чувствительности к ДНКазе I в области активных генов связано с образованием открытых участков хроматина. Даже на таких открытых участках ядерная ДНК остается все же более устойчивой к действию ДНКазы, чем свободная ДНК, вероятно, за счет сохранения связи с нуклеосомами. Размер открытых участков хроматина, которые в большей степени, чем компактные участки, доступны действию ДНКазы, может достигать нескольких тысяч нуклеотидных пар. Это означает, что так называемые хроматиновые домены по размеру значительно превышают обычные транскрипционные единицы. [c.220]

Рис. 9-31. Участок хроматина в форме нуклеосомной нити. Показаны три нити хроматина, на одной из которых две молекулы РПК-полимеразы транскрибируют ДПК. Большая часть хроматина в ядре высших эукариот не содержит активных генов, и, следовательно, свободна от РПК-транскриптов. Следует отметить, что нуклеосомы имеются как в транскрибируемых, так и в нетранскрибируемых областях, и что они связаны с ДНК непосредственно перед и сраз> же за движуш,имися молекулами РНК-полимераз. (С любезного разрешения Vi toria Foe.).

Судьба нуклеосом при активации хроматина [154— 157]. Менее однозначным является вопрос о судьбе гистонов Н2а, Н2Ь, НЗ и Н4, формирующих сердцевину нуклеосомы. В вышеупомянутых опытах Ю. В. Козлова их присутствие практически не влияло на транскрипцию ДНК РНК-полимеразой из Е. соП. При изучении продуктов гидролиза хроматина эукариот многие авторы нашли, что нуклеосомы содержат ДНК активных генов, т. е. последние тоже организованы в нуклеосомы. Полученные на большом экспериментальном материале данные А. Д. Мирзабекова и сотр. показывают, что нуклеосомы, содержащие активно транскрибируемую ДНК, принципиально устроены так же, как и нуклеосомы, содержащие неактивную ДНК, хотя некоторые ДНК-гистоновые контакты в них изменяются. [c.150]

В хроматине ядра ДНК связана с комплексами основных белков (гистонов) и негистоновыми белками, а также с неболь-щим количеством липидов и РНК. Двойная спираль ДНК и гистоны организованы в правильную периодическую структуру, состоящую из нуклеосом и участков молекулы ДНК между ними. Нуклеосомой называют комплекс, состоящий из восьми молекул гистоновых белков Н2А, Н2В, НЗ и Н4 (по 2 молекулы), на который намотаны петли ДНК из 140 — 200 пар нуклеотидов. Диаметр нуклеосомы около 10 нм. Между нуклео-сомами локализованы участки ДНК из 30 — 50 пар нуклеотидов (длиной 10 — 20 нм), связанные с гистоном Н1. Такая организация ДНК в хроматине позволяет ее молекуле укладываться в петли и в более сложные структуры. В составе нуклеосомы ДНК менее доступна для действия нуклеаз, которые легче расщепляют межнуклеосомные участки молекулы. В развернутом состоянии петли активны (осуществляется синтез ДНК или РНК), в неактивном состоянии петли свернуты в компактные структуры. [c.310]

Чувствительность к действию нуклеаз. Судя по более высокой чувствительности к расщеплению под действием ДНКазы I или микрококковой нуклеазы, транскрипционно активные области хроматина упакованы менее плотно, чем области, содержащие неактивные гены. Такая чувствительность к нуклеа-зам часто распространяется на сегменты длиной несколько тысяч пар оснований, фланкирующие единицу транскрипции. Структурные особенности, лежащие в основе этой чувствительности, не установлены, но данные биохимических исследований свидетельствуют о том, что нуклеосомы, содержащие активные гены, характеризуются низким содержанием гистона Н1, обогащены ацетилирован- [c.137]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология