Взаимодействия ДНК с гистонами

Методы выделения нуклеиновых кислот. При изучении химического состава и строения нуклеиновых кислот перед исследователем всегда стоит задача выделения их из биологических объектов. В главе 2 было указано, что нуклеиновые кислоты являются составной частью сложных белков — нуклеопротеинов, содержащихся во всех клетках животных, бактерий, вирусов, растений. Нуклеиновые кислоты обладают сильно выраженными кислыми свойствами (обусловлены остатками ортофосфорной кислоты в их составе) и при физиологических значениях pH несут отрицательный заряд. Этим объясняется одно из важных свойств нуклеиновых кислот—способность к взаимодействию по типу ионной связи с основными белками (гистонами), ионами металлов (преимущественно с М "), а также с полиаминами (спермин, спермидин) и путресцином. Поэтому для вьщеления нуклеиновых кислот из комплексов с белками необходимо прежде всего разрушить эти сильные и многочисленные электростатические связи между положительно заряженными молекулами белков и отрицательно заряженными молекулами нуклеиновых кислот. Для этого измельченный путем [c.96]

Взаимодействие ДНК с гистонами происходит главным образом путем образования ионных связей отрицательно заряженных фосфатов с паюжительно заряженными аминокислотными остатками гистонов. Поэто.му комплексы ДНК с гистонами легко диссоциируют при высокой концентрации соли, например в 1,5— 2 М аС1. В то же время центральные гидрофобные участки гистонов взаимодействуют между собой. [c.235]

О пространственном строении нуклеиновых кислот следует сказать особо. Структурная организация и конформационные возможности дезоксирибонуклеиновых кислот в клетке определяются не столько самими молекулами ДНК, сколько их взаимодействиями с многочисленной группой так называемых ДНК-связывающих белков, среди которых центральная структурная роль принадлежит гистонам. Молекула ДНК, имеющая длину, например в хромосоме человека, несколько сантиметров, с помощью гистонов упакована в клеточном ядре, диаметр которого равен лишь нескольким микрометрам. Самым нижним уровнем упаковки является двой- [c.52]

Один из этих подходов состоит в локализации ковалентных сшивок между нуклеосомиыми гистонами и ДНК. Принцип локализации заключается в том, что сшитые комплексы белков с ДНК разделяют в двумерных гель-электрофорезах, причем после электрофореза первого направления в геле расщепляют белковый или нуклеиновый компонент комплексов и разделяют во втором направлении только ДНК или только белки соответственно. Таким образом была получена карта линейного расположения гистонов на ДНК (рис. 125). Гистоны НЗ, Н4 располагаются в центре нук-леосомной ДНК, в то время как гистоны Н2А, Н2В локализованы на периферии. Гистон НЗ взаимодействует с центральным и концевым участками нуклеосомной ДНК. Хотя эти участки на развернутой ДНК расположены далеко друг от друга, они сближаются на свернутой в нуклеосому ДНК и, видимо, с ними взаимодействует одна и та же молекула гистона НЗ. На этой же карте видно, что не вся ДНК сплошь покрыта гистонами, а есть свободные от взаимодействия сегменты, например первые 20 нуклеотидов от 5 -концов обеих цепей нуклеосомной ДНК и участки, расположенные на расстоянии около 120 нуклеотидов от 5 -концов. Внутри нуклеосомы гистоны находятся в тесном контакте друг с другом, о чем свидетельствует образование почти всех возможных [c.240]

Кроме гистонов в хроматине присутствует большое количество различных негистоновых белков, характер взаимодействия которых с нуклеосомной ДНК пока не ясен. Наиболее богато представлены негистоновые белки HMG 14 и 17, функция которых остается все еще не изученной. H.MG 14 и 17 —это близкие по структуре белки, несущие большое количество заряженных групп. Они состоят соответственно из 68 и 74 аминокислотных остатков. Две молекулы этих белков способны к кооперативному связыванию с нуклеосомой, причем каждый белок взаимодействует с концевым участком ДНК и вторым сегментом, расположенным на расстоянии примерно 20 п. о. от ее конца. Эти две области нуклеосомной ДНК в основном свободны от гистонов (см. рис. 125). HMG 14 и 17 связываются с обращенной внутрь нуклеосо.мы стороной двойной спирали ДНК и не меняют существенным образом общую форму нуклеосомы. Создается впечатление, что этн два белка занимают свободную внутреннюю область ДН К нуклеосомы. [c.242]

В-третьих, ДНК транскрибируется, и транскрипция различных генов тонко регулируется, в частности, на различных стадиях клеточного цикла и в процессе дифференцировки многоклеточных организмов. Гистоны, связанные с ДНК, влияют на этот процесс, они должны или удалять. я с ДНК в момент транскрипции, или каки.м-то иным способом ппопускать РНК-полимеразу. Механизмы узнавания белками определенных последовате тьностей ДНК у эукариот изучены в горазло меньшей степени, чем у прокариот. Возможно, у эукариот важную роль в этом процессе играют белок-белковые взаимодейств 1я. Многие эукариотические гены подчиняются нескольким различным регуляторным сигналам, поэтому их система регуляции весьма сложна и наверняка включает несколько белков. [c.234]

Протамины — положительно заряженные ядерные белки с молекулярной массой 10—12 kDa. Так же как и гистоны, они принимают участие в регуляции генной активности. Они примерно на 80% состоят из щелочных аминокислот, что дает им возможность взаимодействовать с нуклеиновыми кислотами посредством ионных связей. [c.48]

Гистоны проявляют высокую специфичность при взаимодействии друг с другом. При смешивании в растворе наиболее специфичные комплексы возникают при взаимодействии гистонов НЗ и Н4 с образованием тетрамеров, состоящих из двух молекул каждого из этих гистонов. Гистоны Н2А и Н2В при взаимодействии образуют высокоспецифичные димеры. При повышении концентрации соли нуклеосомы диссоциируют сначала происходит отщепление одного димера Н2А-Н2В, затем второго такого димера и в последнюю очередь диссоциация от ДНК гистонового тетрамера (НЗ—Н4)з. При понижении ионной силы порядок реассоциации обратный и в конце образуется реконструированная нуклеосома. Реконструкция нуклеосом облегчается в присутствии полианионов, в частности белков, содержащих много сгруппированных в одном месте кислых аминокислот. Реконструкцию нуклеосомы можно проводить не только из ДНК и отдельно взятых димеров и тетрамеров, но также из ДНК и свободных гистонов. Очевидно, структура нуклеосомы в значительной степени определяется гистон-гистоновыми взаимодействиями и структурой гистонового октамера. Так, гистоновый октамер, реконструированный при высокой концентрации соли из гистонов в отсутствии ДНК, по многим свойствам сходен с октамером в составе нуклеосомы. Сборка гистонового октамера происходит за счет взаимодействий центральных гидрофобных сегментов молекул гистонов между собой. Удаление Ы-концевых участков гистонов с помощью мягкой обработки трипсином не препятствует сборке октамера и даже образованию нуклеосом. [c.241]

Хорошим примером дискретной системы, которую можно выделить и которая содержит тесно ассоциированные друг с другом белки и нуклеиновые кислоты, является вирус. Вирус простейшего типа состоит из РНК или ДНК, одно- либо двухцепочечной, окруженной белковой оболочкой, состоящей из идентичных или различных субъединиц, организованных в симметричную структуру. В более сложных типах вирусов имеется также внешний слой, состоящий из липидов и гликопротеинов. Между нуклеиновой кислотой и белком (белками) оболочки существует тесная взаимосвязь, генетическая информация для биосинтеза этого белка закодирована в нуклеиновой кислоте, и в то же время белок предохраняет нуклеиновую кислоту от действия нуклеаз клетки-хозяина. Еще более тесная физическая связь имеет место между белковыми субъединицами. Такая связь была продемонстрирована в результате разрушения вируса табачной мозаики, за которым следовала спонтанная самосборка белка в отсутствие нуклеиновой кислоты. Пустая оболочка, или капсида, была, однако, менее стабильна, чем содержавшие нуклеиновую кислоту реконструированные вирусные частицы. Этот результат указывает, что взаимодействия белок-ну-клеиновая кислота играют важную, хотя, вероятно, не столь значительную роль, по сравнению с белок-белковыми взаимодействиями. Вирусы, таким образом, как бы образуют смысловой мостик между предыдущим разделом и рассматриваемым ниже взаимодействием гистонов с нуклеиновыми кислотами. [c.567]

Мы еще многого не знаем о структуре индивидуальных гистонов в нуклеосоме, но уже стала проясняться их относительная локализация. Большинство данных о взаимодействиях гистонов получено при изуче- [c.368]

Общая особенность всех этих факторов состоит в том, что все они способны связываться с гистонами, уменьшая суммарный положительный заряд. Использование высокой концентрации соли для сборки гистонового октамера in vitro имитирует эту ситуацию. В этой связи следует упомянуть также прежнюю идею о том, что модификация заряженных групп гистонов может быть использована для регуляции сродства данного белка к ДНК (гл. 30). В результате таких взаимодействий гистоны могут образовывать термодинамически более стабильные агрегаты, минуя этап кинетических промежуточных продуктов (т.е. других комплексов, возникающих в результате высокого сродства гистонов к ДНК). [c.372]

Вопросы, касающиеся природы и механизма взаимодействия гистонов друг с другом и двойной спиралью ДНК, возникли задолго до привлечения к их рассмотрению рентгеноструктурного анализа. И хотя установление трехмерной структуры нуклеосомы окончательно не решило ни одного из них, ситуация в этой области претерпела качественное изменение. Стала известна морфология изучаемого объекта, и все вопросы о его функционировании перешли из натурфилософской категории в категорию строго научных. Что это означает, детально рассматривается в двух последующих томах настоящего издания. [c.112]

Соединяясь с ДНК ионными связями и силами слабых взаимодействий, гистоны стабилизируют ее структуру. Естественно, что дестабилизация ДНК, необходимая для проявления ее матричной активности, осуществима лишь при ослаблении (в силу тех или иных причин) связей между ДНК и гистоном, чем и определяется регуляторная роль гистонов в функционировании генома. Согласно современным данным, первый уровень структуры хроматина реализуется в виде нуклеосом (см. гл. VI). [c.85]

Как происходит взаимодействие гистонов с ДНК и образование нити хроматина Основываясь на данных, полученных различными методами, Роджер Корнберг (Roger Kornberg) высказал в 1974 г. предположение, что хроматин состоит из повторяющихся субъединиц, каждая из которых включает 200 пар оснований ДНК [c.129]

ДНК прокариот построена так же, как и эукариот (рис. 16). Молекула ДНК несет множество отрицательных зарядов, поскольку каждый фосфатный остаток содержит ионизированную гидроксильную группу. У эукариот отрицательные заряды нейтрализуются образованием комплекса ДНК с основными белками — ги-стонами. В клетках подавляющего больщинства прокариот не обнаружено гистонов, поэтому нейтрализация зарядов осуществляется взаимодействием ДНК с полиаминами (спермином и спер-мидином), а также с ионами М . В последнее время у некоторых архебактерий и цианобактерий обнаружены гистоны и гистоно-подобные белки, связанные с ДНК. Содержание пар оснований А+Т и Г+ Ц в молекуле ДНК является постоянным для данного вида организма и служит важным диагностическим признаком. У прокариот молярная доля ГЦ в ДНК колеблется в очень широких пределах от 23 до 75 %. [c.57]

Нуклеиновые кислоты, подобно белкам, представляют собой высокомолекулярные соединения. Самые большие из всех известных макромолекул встречаются именно среди нуклеиновых кислот. Есть веские основания полагать, что у некоторых микроорганизмов вся их дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК) представлена, по существу, одной-единственной молекулой с молекулярным весом порядка 10 —10 и даже больше. Нуклеиновые кислоты, как показывает само их название, обладают сильно выраженными кислотными свойствами и при физиологических значениях pH несут отрицательный заряд высокой плотности. Вследствие этого они легко взаимодействуют в клетке с различного рода катионами, чаще всего с основными белками (такими, например, как гистоны и гистоноподобные комплексы), и с ионами щелочноземельных, металлов, особенно с а также [c.121]

Нуклеосома обладает достаточно высокой стабильностью при различных условиях, однако в ряде случаев были обнаружены сравнительно небольшие конформационные изменения в них. Так, различия в условиях кристаллизации сказываются на взаимодействии одного из гистонов (предположительно Н2А) с концевым участком нуклеосомной ДНК. Карта линейной последовательности гистонов на нуклеосомной ДНК также изменяется в деталях в зависимости от того, проводят ли иришивку в ядрах, хроматине (Ю-нм фибриллах) или выделенных нуклеосомах. [c.242]

По своему существу аффинная хроматография — это особый тип адсорбционной хроматографии. В отличие от того, что было описано в гл. 6, адсорбция здесь осуществляется за счет биоспецифп-ческого взаимодействия между молекулами, закрепленными на матрице, т. е. связанными в неподвижной фазе, и комплементарными к ним молекулами, подлежащими очистке или фракционированию, поступающими, а затем элюируемыми с подвижной фазой. Биоспеци-фическое взаимодействие отличается исключительной избирательностью, а зачастую и очень высокой степенью сродства между партнерами. Оно лежит в основе множества строго детерминированных процессов, протекающих в организме. В качестве примеров можно назвать взаимодействия между ферментами и их субстратами, кофакторами или ингибиторами, между гормонами и их рецепторами, между антигенами и специфическими для них антителами, между нуклеиновыми кислотами и специфическими белками, связывающимися с ними в процессе осуществления своих функций (полимераза.мп, нуклеазами, гистонами, регуляторными белками), а также между самими нуклеиновыми кислотами-матрицами и продуктами их транскрипции. Наконец, многие малые молекулы (витамины, жирные кнслоты и др.) специфически связываются со специальными транспортными белками. [c.339]

Взаимодействия белок-нуклеиновая кислота в хромосомах клеток эукариот сильнее. В хромосомах ДНК образует комплексы с пятью классами гистонов [23, 24]. Все гистоны — сильно основные белки Н1 обогащен лизином по сравнению с аргинином, НЗ и Н4 богаты аргинином, а в Н2А и Н2В соотношение между лизином и аргинином промежуточное. Последовательности аргинин-бо-гатых гистонов очень консервативны. Гистоны Н4 из тимуса теленка и проростков гороха различаются всего на две из 102 аминокислот, а гистон НЗ из тимуса теленка и карпа—одним из 135 остатков. Л -концевые участки Н2А, Н2В, НЗ и Н4 намного основ-нее С-концевых. Последние содержат несколько аминокислотных остатков с неполярными боковыми радикалами. Эти четыре гн-стона сильно взаимодействуют друг с другом, возможно С-конце- [c.568]

Таким образом, точность первичной структуры белка пе имеет определя1ош,ого значения для видообразования. Самоорганизация глобулы происходит автоматически, редактированию , т. е. отбору, подвергается лишь ее активная часть. Медленность замещений в гистоне HIV (табл. 17.2) свидетельствует о том, что здесь вся молекула функциональна, активна. Действительно, в хромосоме гистон взаимодействует как с ДНК, так и с другими гистонами. [c.560]

Ядерный хроматин содержит ДНК, гистоновые и негистоновые белки, небольшое количество РНК. В пространственной организации хромосом можно вьщелить несколько уровней. Первый уровень — нуклеосомный. Нуклеосом-ная нить образуется при взаимодействии ДНК с белками-гистонами. Гистоны представляют собой простые белки с молекулярной массой 14—20 kDa, в аминокислотном составе которых преобладают аргинин и лизин, глицин и цистеин. Преобладание лизина и аргинина придает гистонам щелочной характер и обеспечивает их способность взаимодействовать с кислотными группами ДНК. Во всех типах эукариотических клеток обнаружено 5 классов гистонов [c.182]

Специфичность функционирования нуклеиновых кислот и нуклеотидкоферментов определяется реакционной способностью нуклеозидных звеньев и в первую очередь входящих в их состав гетероциклических оснований. При этом реакционную способность следует понимать в самом щироком смысле, имея в виду не только взаимодействия, приводящие к образованию или разрыву ковалентных связей, но и взаимодействия иных типов — с соседними основаниями в той же полинуклеотидной цепи или с комплементарными основаниями другого полинуклеотида, с белками (гистонами, белками вирусной оболочки, ферментами нуклеинового обмена и т. д.), ионами металлов и т. д. [c.146]

Смотреть страницы где упоминается термин Взаимодействия ДНК с гистонами: [c.241] [c.401] [c.66] [c.66] [c.213] [c.213] [c.42] [c.181] [c.238] [c.245] [c.255] [c.310] [c.181] [c.238] [c.245] [c.255] [c.294] [c.148] [c.148] [c.183] [c.242] [c.611] [c.374] [c.182]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология