Октамер гистоновый

Полный гистоновый октамер [c.369]

ДНК закручена вокруг гистонового октамера [c.363]

НУКЛЕОСОМА. Основная структурная единица хроматина, состоящая из 200 нуклеотидных пар ДНК и октамера гистоновых белков. [c.524]

При реконструкции нуклеосом гистоновый октамер может проявлять избирательность к последовательности ДНК. Механизм этой избирательности пока не выяснен в деталях. Предполагается, что физические свойства двойной спирали, в частности ее способность к изгибу (излому), в некоторой степени определяются ее локальной последовательностью. Поскольку ДНК навивается на нуклеосому неравномерно, выгодное расположение легко [c.241]

Хотя частицы минимальной нуклеосомы меньше, чем сами нуклеосомы, их свойства похожи. Они напоминают нуклеосомы по форме и размеру, из чего можно заключить, что основная геометрия такой частицы устанавливается в результате взаимодействия между ДНК и гистоновым октамером. Из-за того что минимальные частицы легче получить в виде гомогенного препарата, их использовали для многих структурных исследований вместо препаратов нуклеосом. Мономеры нуклеосом больше варьируют в размерах из-за того, что трудно получить препараты, в которых не происходило бы подрезания концов ДНК. [c.363]

Два типа данных независимо говорят о том, что ДНК, очевидно, лежит на поверхности нуклеосомы, обвиваясь снаружи вокруг гистонового октамера. Согласно биофизическим данным, диаметр белкового компонента нуклеосомы меньше, чем диаметр витка ДНК. Биохимические данные показывают, что ДНК чувствительна к нуклеазам в участках, расположенных через определенные интервалы (см. ниже). [c.363]

При обработке нуклеазами хроматин быстро расщепляется на фрагменты, состоящие из 205 15 пар оснований, и более медленно — на фрагменты, состоящие из 170 пар оснований. Этот результат в сочетании с приведенными выше данными позволил предположить существование структуры, в которой фрагмент ДНК, состоящий из 200 пар оснований, обмотан вокруг гистонового октамера таким образом, что двухцепочечная нить ДНК длиной 68 нм упаковывается в одной "у-ча-стице размером порядка 10 нм. Соседние у-частицы связаны друг с другом очень короткими участками ДНК. Было высказано предположение, что обычная двойная спираль ДНК, поворачиваясь вокруг гистонов в у-частице, может претерпевать резкие изломы через каждые 20 пар-оснований [297], причем при каждом таком изломе спираль будет раскручиваться на 15—20°. Гистон Н1, присутствующий в меньшем количестве, чем другие гистоны, может играть роль агента, способствующего образованию поперечных связей в хроматине (рис. 15-35). Согласно другим данным [296а], на каждую у-частицу приходится один отрицательный виток суперс пирали. Если это так, то число у-частиц на рис [c.302]

Эта периодичность близка к периодичности В-формы ДНК. Означает ли это, что повторяемость чувствительного сайта просто отражает иммобилизацию ДНК на гистоновом октамере Это может происходить так, как изображено на рис. 29.16, где пик чувствительных сайтов встречается в каждой цепи с периодичностью, определяемой числом пар оснований на виток двойной спирали. [c.367]

Гистоновые октамеры сохраняются целиком расщепляются случайно по дочерним цепям ДНК должны быть добавлены новые октамеры [c.370]

Другие данные были получены при использовании поперечно-сшитых гистоновых октамеров, которые не могут диссоциировать на отдельные белки, но тем не менее сохраняют способность связывать ДНК с образованием минимальной нуклеосомы. Это говорит о том, что в принципе ДНК может обвиваться вокруг предварительно сформированного октамера. [c.370]

Эксперименты с использованием поперечных сшивок говорят о том, что гистоновый октамер может быть консервативным, сохраняясь целиком на протяжении всего цикла репликации. Остаются ли старые октамеры связанными в каком-либо определенном порядке с дуплицированными ДНК Например, все ли старые октамеры [c.370]

Фазирование нуклеосом может осуществляться одним из двух способов. Один из них заключается в том, что каждая нуклеосома располагается специфически на определенной последовательности ДНК. Это несколько противоречит представлению о том, что нуклеосомная субъединица может образоваться в результате соединения любой последовательности ДНК с гистоновым октамером. Второй возможный способ связан с существованием некой специфической последовательности, которая предпочтительно участвует в образовании первой нуклеосомы на данном участке, а затем начинается последующее образование нуклеосом с определенным размером нуклеосомного повтора. (Если в конструкции нуклеосом существует некоторое разнообразие-например, если длина линкерного участка может варьировать, скажем, на 10 п. н.,-место специфической локализации будет постоянно смещаться по мере удаления от первой фиксированной нуклеосомы.) Стартовую точку образования нуклеосом можно определить путем связывания негистоновых белков со специфическим сайтом ДНК. [c.378]

Нуклеосомы а-сателлитной ДНК фазированы таким образом, что положение сайтов II и III приходится на концы ДНК минимальной нуклеосомы. Поскольку ДНК закручена вокруг гистонового октамера, сайт I находится в непосредственной близости от них. Таким образом, кластер сайтов, связывающих а-белок, находится на одном и том же участке поверхности нуклеосомы. [c.378]

Можно лишь рассуждать о том, будет ли справедливым суждение, обратное этому принципу гены, регуляторные участки которых организованы в нуклеосомы, не могут экспрессироваться. Предположим, что образование нуклеосом происходит независимо от последовательности в любом участке ДНК, из которого специально не удалены гистоны. Тогда в отсутствие специфических регуляторных белков промоторы, усилители транскрипции и другие регуляторные участки будут организованы с помощью гистоновых октамеров в такое состояние, в котором они, возможно, не могут быть активированы. (Доказательств существования какого-либо белка, способного удалять гистоны с ДНК, нет.) [c.392]

Какие же другие функции кроме нейтрализации зарядов ДНК выполняют гистоны Первоначально считали, что эти белки могут играть, роль репрессоров генов аналогично тому, как это происходит у бактерий. Однако экспериментального подтверждения это предположение не получило. Гистоны, по-видимому, образуют своеобразный комплекс с нитями ДНК. Сравнительно недавно с помощью электронного микроскопа были получены микрофотографии, на которых видно, что хрома-типовые волокна имеют регулярно повторяющееся строение, напоминая нитки бус. Диаметр бусинки (или у-телец, или нуклеосом) составляет 7—10 нм, а длина свободной нитки между бусами равна 2—14 нм. (рис. 15-35] [290—294]. Содержание ДНК в бусинках велико. Данные, полученные методом дифракции нейтронов, свидетельствуют о том, что в у-частицах нить ДНК намотана вокруг гистонового олигомера-(рис. 15-36) [295]. Гистоны Н2а, Н2в, НЗ и Н4 обнаруживаются почти в одинаковом количестве — на каждые 100 пар оснований в ДНК приходится по одной молекуле каждого из гистонов. В растворе был получен октамер, содержащий по две субъединицы гистонов каждого типа [296]. [c.302]

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]

В 1980 г Трифонов и Зусман выяснили, что в геноме человека пары адениновых нуклеотидов встречаются с периодичностью 10,5 на протяжении любой последовательности ДНК, которая взаимодействует с единицей гистонового октамера и образует нуклеосому Эта периодичность хорошо коррелирует с периодичностью завитков в В-спирали (см ) молекулы ДНК Указанная периодичность адениновых пар кодирует закручивание спирали ДНК в одном направлении вокруг комплекса гисто-новых октамеров (рис 64) и этот код был назван "хроматиновым" или "код упаковки хроматина" Высказано предположение, что в структурах блоков тандемно повторяющихся последовательностей потенциал скручивания спирали как бы амплифицируется (от англ amplifi ation — обилие) Более того, показано, что и при альтернативных вариантах закручивания спирали (например, левостороннем) обнаруживаются тандемные блоки пуринопиримидиновых оснований Очевидно блоки тандемных повторов кодируют локус-специфичную упаковку ДНК и структуру хроматина в ядре клеток человека [c.175]

В ядрах клеток всех эукариотов ДНК присутствуют в виде ассоциатов с гистоновыми белками. Эти ассоциаты, или хрома-тиновые фибриллы, представляют собой надмолекулярную структуру, повторяющимся элементом которой является частица, называемая нуклеосомой. Каждая нуклеосома состоит из восьми гистонов (по две молекулы гистонов Н2А, Н2В, НЗ и Н4) и включает участок намотанной на этот белковый октамер нити ДНК длиной в 140 нуклеотидных пар. Продолжение этой нити образует перемычку со следующей нуклеосомой. В зависимости от т ого, какому организму или какой ткани этого организма принадлежит данная клетка, перемычка между нуклео-сомами может содержать от О (дрожжи) до 100 (сперма морского ежа) нуклеотидных пар. Стафилококковая нуклеаза расщепляет молекулу ДНК в области перемычек с образованием фрагментов, длина которых кратна длине участка ДНК, входящего в состав нуклеосомы [136]. После отделения от белков эти фрагменты можно разделить с помощью электрофореза в агарозном геле и таким образом обнаружить различия в структуре повторяющегося звена хроматина (рис. 10.13, Л). При обработке хроматина ДНКазой I нуклеосомальная ДНК расщепляется на фрагменты, содержащие в среднем 10,4 нуклеотидных пар (я —целое число) [137]. Эти сравнительно более короткие фрагменты ДНК можно разделить с помощью электрофореза в полиакриламидном геле (рис. 10.13, ). [c.193]

Мономерные нуклеосомы содержат ДНК ( 200 п. н.), связанную с гистоновым октамером. Этот октамер содержит гистоны Н2А, Н2В, НЗ и Н4-по две копии каждого. Иногда их называют гистоновой сердцевиной (гистоновым кором). Такие комплексы схематически изображены на рис. 29.3. [c.360]

Белковый компонент нуклеосомы представлен гистоновым октамером, вероятно, у всех эукариот. Такое постоянство структуры и функции объясняет строгую консервативность аминокислотных последовательностей гистонов. Чрезвычайная консервативность гистонов НЗ и Н4 объясняется тем, что их роль может быть центральной и неменяющейся, тогда как гистоны Н2А и Н2В обеспечивают видоспецифические вариации. [c.362]

Все нуклеосомы состоят из гистонового октамера, связанного с ДНК определенной длины. Какие же факторы отвечают за вариацию длины ДНК в нуклеосомах, полученных из различных источников На этот вопрос легче ответить, определив то, что не вызывает вариаций. Вариации не зависят от изменения в связывании ДНК с гистоновым октамером. Всегда образуются частицы минимальной нуклеосомы (нуклеосомного кора, кор-частицы, ore parti le), содержащие 146 п.н. ДНК, независимо от общей длины ДНК в нуклеосоме. Таким образом, варьирует размер ДНК, которая присутствует в нуклеосоме сверх основной структуры кора. [c.362]

Свойства отдельных компонентов можно измерить с помощью рассеяния нейтронов. Этот метод позволяет различить рассеяние, обусловленное ДНК, от рассеяния, обусловленного белком. Измерения показали, что белковый компонент (гистоновый октамер) имеет радиус вращения около 3,2 нм, но радиус вращения ДНК-компо-нента составляет примерно 5,2 нм. Разница в 2 нм соответствует диаметру двойной спирали ДНК. На основе этих данных было высказано предположение, что белок организован в компактное тело, вокруг которого намотана ДНК. Существуют различные модели, описываюпдие способ укладки ДНК в нуклеосоме. Наиболее общими чертами всех моделей является то, что структура должна быть симметричной и что ДНК проходит вокруг октамера дважды. На рис. 29.7 схематически изображена ДНК, лежащая в виде двух витков спирали. Из этой схемы следует, что ДНК входит и выходит из нуклеосомы в точках, близко расположенных друг к другу. Однако до сих пор не уделяется достаточно внимания вопросу о том, с помощью какой модификации в укладке можно объяснить вариации длины ДНК в нуклеосоме. [c.364]

Для мини-хромосомы вируса SV40 можно прямо измерить степень суперспирализации в самой нуклеосоме. Мини-хромосома может иметь свободные супервитки в гирлянде нуклеосом, а также супервитки, удерживаемые на нуклеосоме. Процедура измерения суперспирализации, обусловленная только структурой нуклеосом, показана на рис. 29.10. Сначала освобождаются свободные супервитки самой мини-хромосомы, так что гирлянда нуклеосом образует кольцо с нулевой суперспирализацией. Затем экстрагируют гистоновые октамеры. В результате этой процедуры освободившаяся ДНК свободно расправляется. Таким образом каждый супервиток, который сдерживается в мини-хромосоме, проявится в депротеинизиро-ванной ДНК как — 1 оборот. Так можно измерить общее число супервитков в ДНК вируса SV40. [c.364]

Некоторые интересные выводы вытекают из данных, дающих основание думать, что структурная периодичность ДНК в нуклеосоме (10,0) и ДНК в растворе (10,6) может быть различной. При освобождении ДНК из нуклеосомы она должна становиться более скрученной, так как у нее больше пар оснований на виток. Это изменение уменьшит степень ее суперспирализации. Предположим, что ДНК проходит в нуклеосоме путь, равный двум оборотам суперспирали. Затем удалим гистоновый октамер. Некоторое напряжение скручивания приведет к большему закручиванию ДНК, и только остаточное напряжение должно измеряться как суперспиральное. Это один из возможных способов согласовать модели для — 2 супер-спиральных витков на нуклеосоме с данными, в которых определен только — 1 супервиток. Поскольку различие в периодичности (0,6 на оборот спирали), умноженное на число супервитков, приходящихся на нуклеосому (>15), примерно равно 10 п.н. и соответствует одному обороту двойной спирали, то таким образом есть потенциальная возможность поглотить 1 отрицательный супервиток. [c.368]

Структурные исследования показывают, что по своей общей форме изолированный гистоновый октамер похож на минимальную нуклеосому. Из этого следует, что общая структура зависит от гистон-гистоновых взаимодействий. Положение индивидуальных гистонов в структуре октамера было установлено на основе их способности к агрегированию и к образованию поперечных сшивок. [c.368]

Рис. 29.18. В определенных условиях in vitro ДНК может связываться с тетрамером НЗ2Н42, к которому присоединяются два димера Н2А Н2В. В других условиях ДНК может прямо взаимодействовать с интактным гистоновым октамером (содержащим перекрестные сшивки).

Несмотря на то что общая форма октамера теперь определена достаточно точно (хотя на рисунке этого не видно), индивидуальные гистоны изображены на рисунке в виде аморфных шариков, поскольку мы не располагаем данными об их структуре. Распределение аминокислот на N-конце, несущем большой заряд, одинаково у всех гистонов. Остальная часть молекулы содержит гидрофобные аминокислоты, которые, вероятно, образуют глобулярную структуру и участвуют в белок-белковых взаимодействиях. По этой причине гистоны иногда воспринимаются как глобулярные белки с заряженными N-концевыми хвостами . Можно было бы думать, что у хвостов преобладает ДНК-связывающая активность, тогда как глобулярные области входят внутрь сердцевины. Однако против этой модели свидетельствуют данные о том, что N-концевые области можно отщепить (обработав трипсином) от гистонов сердцевины, не вызывая при этом сколько-нибудь существенных нарушений структуры нуклеосомы. Кроме того, гистоны без N-koh-цевых хвостов могут участвовать в сборке нуклеосомы in vitro. В настоящий момент мы не можем приписать индивидуальных функций определенным участкам гистоновых молекул. [c.369]

При попытке собрать нуклеосомы in vitro процесс сборки в основном рассматривают как соединение свободной ДНК с гистонами. Но в действительности in vivo хроматин репродуцируется. Отрезок ДНК, уже связанный с нуклеосомами, реплицируется, давая начало двум дочерним дуплексам. Что происходит в этот момент с предсуществующими нуклеосомами Диссоциируют ли гистоновые октамеры на свободные гистоны, которые затем вновь собираются, или же они остаются в собранном виде Некоторые такие возможности показаны на рис. 29.20. [c.370]

Таким образом нуклеосомы могут образовываться двумя способами. При репликации хроматина уже находящиеся на нем гистоновые октамеры удаляются с ДНК, что делает возможным репликацию. Эти октамеры сохраняются и могут реассоциировать с любым из дочерних дуплексов. Однако такое же число октамеров должно быть образовано из новосинтезированных гистонов. Происходит ли сборка этих октамеров также раньше, чем они связываются с ДНК или же наоборот, в данном случае они собираются на ДНК Или, может быть, октамеры распределяются случайно между дочерними дуплексами Эксперименты, поставленные для выяснения этого вопроса, не дали однозначного ответа, поскольку трудно отличить заново реплицированный материал от массы пред-сушествовавшего хроматина. [c.370]

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]

В растущей клетке во время интерфазы весь хроматин должен удвоиться. Репликация происходит как серия индивидуальных событий в небольших участках (реплико-нах). При этом удваиваются соответствующие участки двухцепочечной ДНК, каждый из которых связан с набором гистоновых октамеров. Какие события происходят при удвоении нуклеосомной частицы, пока еще не установлено (гл. 29), однако разделение цепей родительской ДНК, по-видимому, должно неизбежно нарушать структуру, по крайней мере хроматиновых нитей размером 30 нм, а, возможно, также и нитей размером 10 нм. [c.376]

Очевидно, что при интенсивной транскрипции гена происходят существенные структурные изменения. В случае генов рРНК это проявляется в исчезновении нуклеосом. Но, возможно, это исключительный случай. С присутствием нуклеосом в умеренно транскрибируемых генах вполне согласуется предположение о том, что РНК-полимераза нарушает нуклеосомную структуру в точке транскрипции, но сразу после этого гистоновый октамер снова занимает свое место, если только другая молекула РНК-полимеразы не помешает ему это сделать. [c.381]

Около 5-15% гистона Н2А может находиться в форме UH2A. Обычно только одна из двух молекул Н2А в гистоновом октамере связана с убиквитином. Следовательно, убиквитин может присутствовать в 10-30% нуклеосом. Он находится вероятно, на поверхности нуклеосомы. Довольно маленькая доля гистона Н2В также может соединяться с убиквитином. [c.385]

Гираза связывается с субстратной ДНК, оборачивая ее вокруг тетрамерного белка. Фермент защищает примерно 140 пар оснований ДНК от переваривания нуклеазой микрококка (подобно защите, обеспечиваемой значительно меньшим по размеру гистоновым октамером). [c.413]

КОР-ЧАСТИЦА. Продукт частичной нуклеазной деградации нуклеосомы, содержащий гистоновый октамер и 146 нуклеотидных пар ДНК его структура сходна со структурой нуклеосомы. [c.522]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология