Хроматин петли

Третий уровень организации хроматина петли [c.104]

Как велика область, преимущественно чувствительная к ДНКазе I Это можно определить, используя серию зондов, соответствующих фланкирующим участкам, а также самой единице транскрипции. Оказывается, что чувствительная область всегда захватывает достаточно протяженные участки по обе стороны от единицы транскрипции. Поэтому было высказано предположение, что чувствительность к ДНКазе характерна для хромосомного домена, т.е. области, включающей в себя по крайней мере одну активную единицу транскрипции, но при этом присущее ей структурное изменение простирается за пределы этой единицы. (Заметим, что при использовании здесь термина домен не подразумевается какой-либо связи со структурными доменами, соответствующими петлям хроматина или хромосом.) [c.382]

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]

Была выдвинута гипотеза, предполагающая, что петли хроматина формируются и поддерживаются с помощью ДНК-связывающих белков, которые узнают определенные нуклеотидные последовательности двух отдельных участков хроматиновой фибриллы и сближают их (рис. [c.119]

Нри наблюдении окрашенных политенных хромосом в световой микроскоп хорошо заметны перемежающиеся поперечные полосы темные (диски) и светлые (междисковые участки) (рис. 9-43 и 9-44). Каждый диск и междисковый участок состоят из 1024 идентичных последовательностей ДНК, расположенных рядом друг с другом. Около 85% ДНК в политенных хромосомах содержится в дисках и 15%-в меж дисковых участках. Хроматин каждого диска при окрашивании выглядит более темным, так как он более конденсирован, чем хроматин междисковых участков фис. 9-45). Полагают, что диск состоит из петли, которая многократно сложена (рис 9-46) В зависимости от размера отдельные полосы содержат от 3000 до 300000 нуклеотидных пар. Поскольку каждый диск можно идентифицировать исходя из его толщины и расположения в хромосоме, все диски могут быть пронумерованы, что дает возможность составить карту политенной хромосомы. Во всем геноме дрозофилы содержится примерно 5000 дисков и 5000 междисковых участков. [c.126]

В интерфазных хромосомах хроматиновые волокна организованы в домены или петли, состоящие из 30000—100000 пар оснований и заякоренные на внутриядерном поддерживающем матриксе. Распределение участков генома в рамках доменной структуры хроматина, вероятно, не является случайным. Можно предположить, что каждый петлеобразующий домен хроматина содержит как кодирующие, так и некодирующие области генов, соответствующих определенной генетической функции. [c.66]

Группы из многих смежных точек начала репликации, разделенных расстояниями примерно в одну петлю хроматина, активируются в фазе 8 более или менее одномоментно, как единое целое. Так как репликационная вилка движется со скоростью около 50 нуклеотидов в секунду, для завершения синтеза ДНК в каждой такой группе (репликационной единице) требуется меньше часа. В течение типичной 8-часовой фазы 5 различные репликативные единицы активируются в последовательности, отчасти определяемой строением их хроматина при этом области с наибольшей конденсацией хроматина реплицируются последними. Наличие соответствия между репликативными единицами и полосами на хромосомах позволяет предположить, что они представляют собой как структурные, так и функциональные единицы хроматина. [c.169]

Электронно-микроскопические данные свидетельствуют о том, что хроматин эукариот состоит из отдельных участков - петель, или доменов, длиной примерно 30-300 т. п. н., прикрепленных к белковому матриксу (рис. 8.107). Каждая петля, по-видимому, имеет одну точку начала репликации и функционирует как отдельная система. Петли являются автономными сверхспиральными единицами, их топология не зависит от состояния соседних петель. Возможно, это определяется тем, что концы [c.136]

Рис. 9-38. Равномерное включение радиоактивного уридина при синтезе РНК на петле хроматина (ответ 9-13). Новосинтезированная РНК обозначена прямоугольниками, примыкающими к молекулам РНК-полимераз, которые обозначены черными кружками.

До.менная организация хроматина, как уже говорилось, проявляется на уровне метафазных хромосом. Если обработать мета-фазную хромосому при высокой концентрации Na l, удаляющей гистоны, то происходит ее деконденсация и ДНК отделяется ог остова метафазной хро.мосомы в виде большого количества петель (рис. 129). Для сохранения структуры эукариотических хромосом совершенно необходимы ионы Са (и, возможно, Си- ). Остов-сохраняет общую форму метафазной хромосомы и состоит главным образом из полипептидов двух типов. Один из них, по-видимоМу, топоизомераза П. Если окрасить метафазные хромосомы антителами к топоизомеразе И, выяв тяется структура, очень сходная с остовом, видимым при удалении гистонов. Начало и конец каждой Пстли ДНК в таких распушенных метафазных хромосомах локализуются в одном и том же-месте остова. Размер одной петли для млекопитающих составляет в среднем обычно 40—50 т. п. н. [c.246]

Равномерное включение метки, наблюдаемое в случае маленьких петель хроматина, не является неожиданным. На первый взгляд могло показаться, что если транскрипция движется от одного конца петли к другому, то и мечение тоже должно идти от одного конца к другому, как это происходит в случае больших петель (рис. 9-10). Однако если транскрипция происходит сразу по всей длине петли хроматина (осуществляется многими РНК-полиме-разами), как это показано на рис. 9-11, то Н-уридин может включаться тоже по всей длине петли, поскольку каждая из полимераз добавляет к растущей цепи РНК уридин (рис. 9-38). С увеличением времени инкубации будет включаться все большее количество метки, и, таким образом, следует ожидать увеличения интенсивности мечения по всей петле. [c.392]

Петельно-розеточная структура хроматина обеспечивает не только упаковку ДНК, но и организует функциональные хромосом, поскольку в своих основаниях петли ДНК связаны с негистоновыми белками, в состав которых могут входить ферменты репликации, обеспечивающие удвоение ДНК, и ферменты транскрипции, благодаря которым происходит синтез всех типов РНК. [c.49]

Принципы действия энхансеров, способных оказывать свое влияние на значительном расстоянии (более чем тысячи нуклеотидных пар) и вне зависимости от ориентации по отношению к старту транскрипции, не выяснены. Короткие нуклеотидные блоки могут служить центрами связывания специфических ядерных белков, выступающих как транс-действующие факторы. Сила энхансера, вероятно, может зависеть от числа таких блоков (модулей). Обсуждаются следующие два основных механизма действия энхансеров. Считается, что функциональные участки генома, содержащие один или несколько генов, образуют длинные петли, включающие десятки тысяч нуклеотидных пар ДНК. Высказано представление, что петли закреплены в матриксе клеточного ядра и могут быть сверхспира-лизованы. В состав матрикса входит топоизомераза И, по-видимому, определяюш,ая топологию петли ДНК (см. гл. ХП), В таком случае взаимодействие энхансера с бе.1ками может менять конформацию всей петли, включая и удаленный от энхансера участок ДНК, в результате чего в составе петли изменяется локальная структура хроматина и облегчается транскрипция гена (рис. 112,6). Более вероятно, что влияние энхансера, связанного с белком, определяется его непосредственным взаи.чодействием с РНК-полимеразой и другими факторами транскрипции в процессе инициации- Такое взаимодействие может осуществляться благодаря сгибанию молекулы ДНК, что создает возможность непосредственного контакта районов промотора и удаленного от него энхансера, связанных со специфическими белками (рис. И2, в). [c.204]

От осевой структуры (рис. а) отходят многочисленные петли активно транскрибируемого хроматина зернами радиоактивной метки помечена новообразованная гистоновая мРНК (рис. б) [c.253]

В хроматине ядра ДНК связана с комплексами основных белков (гис-тонов), а также с негистоновыми белками, РНК и небольшим количеством липидов. Г ИСТОНЫ и двойная спираль ДНК вместе представляют собой правильную структуру, состоящую из нуклеосом и участков молекулы ДНК между ними. Нуклеосома — это комплекс из восьми молекул гистоновых белков, на который нанизаны петли ДНК из 140...200 пар нуклеотидов. В составе нуклеосом ДНК менее доступна действию эндонуклеаз, которые легче расщепляют ДНК, занимающие междунуклео-сомные участки. [c.377]

В интерфазном хроматине и митотических хромосомах, выделенных in vitro, наблюдаются большие петли, состоящие из непрерывной нити, которая, очевидно, закреплена у основания и образует независимые домены, подобные тем, которые обнаруживают в бактериональном нуклеотиде. Эти структуры обсуждаются в гл. 29. [c.350]

Рис. 9-42. Строение хромосомы тина ламповых щеток У многих земноводных набор хромосом типа ламповых щеток содержит в сумме около 10000 петель хроматина, хотя больщая часть ДНК остается в сильно конденсированном состоянии и располагается в хромомерах. Каждая петля соответствует определенной последовательности ДНК. В каждой клетке содержится по четыре копии каждой петли, поскольку структура, представленная в верхней части рисунка, состоит из двух спаренных гомологичных хромосом, а каждая хромосома представлена двумя сестринскими хроматидами Такие структуры, состоящие из четырех нитей, характерны для данной стадии развития ооцита (стадия диплонемы

Схема строения хромосом типа ламповых щеток приведена на рис. 9-42. Больщие петли, состоящие из деконденсированного хроматина, отходят в стороны от оси хромосомы. Опыты по гибридизации нуклеиновых кислот показали, что определенная петля всегда содержит одн> и ту же последовательность ДНК, которая во время роста ооцита располагается строго определенным образом. Следовательно, эти петли соответствуют фиксированным единицам упаковки хроматина, который деконденсировался и стал транскрипционно активным. Поскольку петля среднего размера содержит приблизительно 100 ООО пар оснований, каждая петля может соответствовать одной петле хроматина, описанного выще (см. разд. 9.2.1). Многие петли постоянно транскрибируются по всей длине, другие содержат протяженные участки хроматина, который не транскрибируется вовсе. Больщая часть хроматина не входит в состав петель и остается в сильно конденсированном состоянии в хромомерах этот хроматин, как правило, не транскрибируется. Короткие области хроматина, которые не обладают высокой степенью конденсации и активно не транскрибируются, соединяют соседние хромомеры вдоль хорощо выраженной оси хромосомы. [c.124]

Подобные результаты свидетельствуют в пользу двухступенчатой схемы индукции транскрипции генов высших эукариот. Па стадии I весь хроматин в области, содержащей десятки тысяч нуклеотидных пар, превращается в относительно деконденсированную активную форму (рис. 10-40). Эта стадия может запускаться определенным типом белка-регулятора, который вызывает структурное изменение в близлежащем хроматине. Такое изменение распространяется от домен-контролируюшего участка через всю петлю этого домена хроматина. Па стадии 2 белки-регуляторы, которые действуют на энхансеры и лежащие перед промотором элементы, регулируют фанскрипцию определенных генов, локализованных внутри области экспонированного активного хроматина. Благодаря такому местному контролю сперва в желточном мешке зародыша экспрессируется ген 8-глобина человека, затем в печени эмбриона экспрессируются два гена у-глобина и, наконец, ко времени рождения включаются гены Р-глобина (рис. 10-39,Б). [c.212]

В эукариотических клетках ДНК-гираза не обнаружена, а эукариотические ДНК топоизомеразы типов 1 и 11 снимают напряжение, вызванное суперспирализацией. а не усиливают его (см. разд. 5.3.10). Вот почему большая часть ДНК в эукариотических клетках не напряжена. Тем не менее при инициации транскрипции ДНК происходит раскручивание спирали (см. рис. 9-65). Более того, продвижение молекулы РНК-полимеразы (а также других белков) вдоль ДНК приводит к появлению в ее молекуле положительного напряжения перед ферментом и отрицательного за ним (рис. 10-42). Вследствие подобного топологического изменения, событие, происшедшее в единственном сайте ДНК, может привести к возникновению сил, действующих по всей петле хроматина. Остается неясным, приводит ли подобное воздействие к запуску дальнейших событий, что было бы необходимо, если бы топологические изменения действительно имели отношение к контролю экспрессии у эукариотических генов. [c.214]

Рис. 10-43. Три гипотезы, предложенные для объяснения большого радиуса действия домен-контролирующего участка на генетическую активность. Обычно считается, что петля хроматина представляет собой целый домен хромосомы, который имеет форму петли и содержит ДНК размером 100000 и более нуклеотидных пар На самом деле неизвестно, чем объясняется такая дальность действия, возможно, здесь функционируют и другие механизмы. Доказательства того, что хроматин проходит стадию деконденсации вне зависимости от транскрипции ДНК получены при наблюдении дисков политенных хромосом дрозофилы содержащих ген Sgs-3. Некоторые мутанты, не способные образовывать в

Тот факт, что у ряда вирусов животных репликация начинается в определенных участках генома, позволяет предположить, что места начала репликации представляют собой специализированные последовательности в хромосомной ДНК. Это значит, что репликационные глазки, схематически изображенные на рис. 11-22, образуются на ДНК только в строго фиксированных точках. Кроме того, среднее расстояние между местами нача1[а репликации сравнимо со средним расстоянием между соседними петлями хроматина. Таким образом, возможно, что в каждой петле имеется лишь один участок начала репликации. [c.164]

Хотя механизм репликации ДНК в репликационной вилке хорошо изучен на молекулярном уровне, до сих пор не ясно, как формируются репликационные глазки и каким образом регулируется последовательность событий при репликации. Как, например, происходит в фазе 8 одновременная активация всех многочисленных точек начала репликации в каждой репликативной единице (или хромосомной полосе) Репликативная единица, вероятно, содержит в среднем полсотни смежных петель (каждая из которых может иметь свою точку начала репликации) эти петли сконденсированы вместе даже в интерфазном хроматине. Таким образом, репликация могла бы контролироваться по меньшей мере двумя различными способами 1) некая общая система может специфически узнавать каждую хромосомную полосу, деконденсировать ее и тем самым делать все 50 точек начала репликации одновременно доступными для белков, ответственных за образование репликационных глазков 2) репликативные белки могут узнавать лишь несколько точек начала репликации из данного набора, после чего начавшаяся локальная репликация будет изменять структуру остального хроматина репликативной единицы таким образом, что станет возможной репликация во всех других начальных точках. Каждая из этих моделей позволяла бы объяснить репликацию по типу всё или ничего в различных хромосомных полосах. [c.167]

Открытие ядерного скелета (остова) и приклепления к нему петель ДНК [114—124]. Третий уровень комнактизации ДНК в хроматине определяется дальнейшей укладкой 300 А-фибриллы в петли, прикрепляющиеся своими концами к скелетным образованиям клеточного ядра или мета-фазных хромосом. Последние часто обозначают как ядерный матрикс и хромосомный остов соответственно. [c.104]

Уже давно стало ясно, что при транскрипции гена его организация в хроматине существенным образом меняется, и эти изменения прежде всего выражаются в деконденса- Ции, декомпактизации генетического материала. Ярким примером являются политенные хромосомы дрозофилы. В некоторых органах личинок дрозофилы, например слюнных железах, репликация ДНК не сопровождается митозом и расхождением хромосом. Содержание ДНК в ядре увеличивается в тысячи раз, а число хромосом остается прежним. В этих многонитчатых, или политенных, хромосомах цепи ДНК лежат параллельно друг другу, находясь строго в одном регистре. В каждой цепи ДНК чередуются участки, где хроматиновая фибрилла вытянута, и участки, где она сложена в более компактные структуры. Поскольку все фибриллы находятся в одном регистре, то на хромосоме даже в световой микроскоп видно чередование более плотных участков, дисков, и менее плотных междисковых участков. На диски приходится существенно больше ДНК. Размеры дисков сильно варьируют, но в среднем каждая молекула ДНК, входящая в состав диска, имеет размер 35 т. п. н. Эта величина близка к размерам петли у D. melanogaster, но соответствуют ли диски петлям хромосом, неизвестно. В диске может располагаться один или несколько генов, [c.141]

Как уже отмечалось в предисловии, характер самих докладов на президиуме и отделении АН СССР определял концентрирование прежде всего на тех вопросах, которые разрабатывались в лаборатории, таких, как открытие и изучение структурной организации ядерной про-мРНК (гяРНК) и содержащих ее рибонуклеопротеидных частиц, изучение ядерного остова и его взаимодействия с петлями ДНК, выяснение организации транскрипционно активного хроматина и некоторых других. [c.231]

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]

Данный результат указывает на то, что в пределах определенного района хромосомы степень инактивации разных генов может быть одинаковой. Что же может представлять собой такой домен инактивации Это могла бы быть содержащая несколько генов петля хроматина, выходящая из остова хромосомы (Hart, Laemmli, 1998) в норме и остающаяся в компактном состоянии в части клеток в случае МЭП. Дальнейший анализ распространения МЭП на данной молекулярно-генетической модели поможет охарактеризовать возможные дальнодействующие регуляторные элементы в изучаемом районе генома дрозофилы. [c.58]

Как указывалось в разд. 8.7.а, у эукариот хроматин представляет собой систему пегель разной длины, прикрепленных к белковому матриксу (рис. 8.107). Возможно, такая конфигурация обеспечивает независимость плотности сверхвитков в каждой петле от торсионного состояния соседних петель. Итересно, что ДНК-топоизомераза 11. фермент, ответственный за релаксацию сверхспиральной ДНК (разд. 2.1.е),-это один из основных белков хромосомного остова, к которому и прикреплены петли. Более того, сайты гиперчувствительности к ДНКазе I, сходные с участками регуляции транскрипции, часто проявляют чувствительность к нуклеазам, специфически расщепляющим одноцепочечные ДНК это наводит на мысль, что данные области находятся в доменах с отрицательной сверхспирализацией. Далее, топоизомераза 1, по-видимому, связывается с сайтами гиперчувствительности к нуклеазам. Влияние на транскрипцию (как положительное, так и отрицательное) соединений, интеркалирующих в ДНК или ингибирующих активность топоизомераз и в обоих случаях изменяющих степень сверхспиральности ДНК, тоже го- [c.139]

Строение центромер. У млекопитающих центромеры имеют сложную дискообразную структуру, называемую кинетохором. С каждой стороны хромосомы располагается по одному кинетохорному диску. Во время митоза микротрубочки фибрилл веретена прикрепляются непосредственно к плотному наружному слою кинетохора, связанному с петлями хроматина (рис. 9.48). Кинетохоры всех млекопитающих, по-видимому, сходны по своей структуре, поскольку все они образуют комплексы со специфическими антителами из сыворотки больных, страдающих редким аутоиммунным заболеванием-системной склеродермой. С антителами взаимодействуют только кинетохоры митотических клеток, однако соответствующие комплексы образуются и в специфических участках интерфазных хромосом. Антитела не связываются с микротрубочками или с другими прикрепленными к ним белками. [c.209]

Несмотря на высокий порядок упаковки хроматина, нити его в период интерфазы слишком тонки и спутанны, чтобы можно было ясно увидеть целиком всю хромосому. Тем не менее, существуют определенные типы клеток, в которых общую структуру интерфазных хромосом различить можно. Например, спаренные в мейозе хромосомы растущих ооцитов (незрелые яйцеклетки), активно синтезируют РЬЖ и образуют необычайно жесткие и протяженные петли хроматина, покрытые вновь транскрибируемой РНК, которая упакована в плотные комплексы РЬЖ-белок. В связи с тем, что ДНК покрьп такими комплексами, хромосомы (их называют хромосомами типа ламповых щеток) хорошо видны даже под световым микроскопом (рис. 9-41). [c.123]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология