Хроматин репликация

Во-вторых, со сложными структурны.ми перестройками хроматина связана репликация ДНК. Как будет обсуждаться ниже, в момент прохождения репликационной ви.- ки ДНК сбрасывает гистоны и почти сразу после этого нуклеосо.мы реконструируются на ДНК- Следовательно, должны существовать механиз.мы, которые обеспечивают транспорт новосингзированных гистонов из цитоплазмы в ядро и сборку нуклеосом на ДНК- [c.234]

Нуклеопротеиды. ДНК, структурная организация, размеры молекул, способы укладки в хроматине и хромосомах. Репликация [c.327]

Репликация хроматина 257 Литература 258 [c.353]

Клетки эукариот богаты различными органеллами. Прежде всего это клеточное ядро, в котором происходят все процессы с участием ядерной ДНК, входящей в состав хроматина, в первую очередь процессы репликации, репарации и транскрипции. Даже в пределах ядра имеется распределение процессов между отдельными его частями. Наиболее четко это выражено в случае синтеза рибосомных РНК и формирования рибосом. Участки хроматина, содержащие гены рибосомных РНК, находятся в виде петель хроматина в определенной области ядра, называемой ядрышком. Здесь происходит их транскрипция с помощью РНК-полимеразы I и первые фазы формирования рибосом. Рибосомные белки, необходимые для сборки рибосом, поступают из цитоплазмы, в которой сосредоточено их производство. [c.432]

В форме В, описанной моделью Дж. Уотсона и Ф. Крика, на один виток спирали приходится 10 пар оснований, шаг спирали 3,4 нм, диаметр 1,8 нм, угол наклона к оси 0°. Форма В, по-видимому, благоприятна для процесса репликации. В форме А на один виток приходится 11 пар оснований, шаг спирали 2,8 нм, угол наклона на плоскости оснований к оси составляет 20°. Форма А является предпочтительной для процессов транскрипции. Форма С, выявленная у ряда вирусов и в составе надмолекулярных структур хроматина, имеет 9,3 пары оснований в витке с углом наклона — 5°. [c.181]

Ядро необходимо для жизни клетки, поскольку именно оно регулирует всю ее активность. Связано это с тем, что ядро несет в себе генетическую (наследственную) информацию, заключенную в ДНК. ДНК обладает способностью к репликации, причем ее репликация предшествует делению ядра, так что дочерние ядра также получают ДНК. Деление ядра в свою очередь предшествует клеточному делению, благодаря чему и у всех дочерних клеток имеются ядра. Ядро окружено ядерной оболочкой и содержит хроматин, а также одно или несколько ядрышек. [c.192]

Кроме ферментов в ядрах содержатся негистоновые белки, имеющие, по-видимому, отношение к структуре хроматина. К ним относятся так называемые H.MG-белки, принадлежащие к двум классам HMQ 14 и 17 и H.MG 1 и 2. (Название H.MQ-белков происходит от англ. high mobility group — группа [белков с высокой подвижностью, так как в обычных системах гель-электрофореза эти белки движутся быстрее других негистоновых белков хроматина.) Эти белки содержат много положительно и отрицательно заряженных аминокислотных остатков, причем они располагаются асимметрично iV-концевая часть богата кислыми остатками, а С-концевая — основными. Возможно, HMG-белки участвуют в процессах транскрипции и репликации. [c.238]

Локус-специфичный "код упаковки хроматина" участвует не только в структурной организации хромосом в ядре клетки, но может выступать как "код экспрессии гена", "код репликации" (сайты репликации на протяжении данной повторяющейся последовательности) и "код рекомбинации" [c.176]

В течение большей части жизненного цикла эукариотической клетки генетический материал находится в ядре в таком состоянии, что индивидуальные хромосомы нельзя различить. Структура интерфазного хроматина в период между делениями не претерпевает видимых изменений. Например, обычно не видно каких-либо перемен в период репликации, когда количество хроматина удваивается. Хроматин имеет нитевидную структуру, однако общую конфигурацию нити в пространстве трудно проследить в деталях. Сами по себе нити хроматина сходны, а может быть, и идентичны тем, которые наблюдаются в митотических хромосомах. [c.349]

С точки зрения фундаментальных представлений о ДНК-белковых взаимодействиях мы можем описать структуру отдельной частицы, проследив прохождение нити ДНК и ее взаимодействие с белками, а также взаимодействие отдельных белков между собой. Можно задать вопрос существуют ли вариации в конформации частиц как такие вариации сказываются на функциях хроматина Что происходит с частицами при транскрипции и репликации хроматина Для этих процессов могут быть необходимы другие (негистоновые) белки, чтобы модулировать поведение частиц. [c.359]

При репликации происходит воспроизведение определенной серии частиц. Кроме удвоения количества ДНК хроматина должно также удвоиться количество белка. Наряду с вопросом о том, как устроены частицы, необходимо выяснить, что происходит с другими белками, присутствующими в хроматине. Поскольку репликация, вероятно, нарушает структуру хроматина, при этом, с одной стороны, возникает проблема сохранения участков со специфической структурой, с другой же, создается возможность внести в нее изменения. [c.359]

Другая сторона этой проблемы заключается в том, каким образом происходит изменение типа генной экспрессии. Чаще всего возможность изменений связывают с процессом репликации ДНК, во время которого временно нарущается структура хроматина. Однажды случившееся изменение может наследоваться с помощью механизма сегрегации до тех пор, пока не произойдет другого изменения (см. также гл. 30). [c.371]

До сих пор мы рассматривали структурные изменения в хроматине, главным образом исходя из того факта, что в митотических хромосомах эухроматин обязательно должен принимать более плотноупакованное состояние. Это периодическое изменение охватывает весь эухроматин более или менее одновременно. Вероятнее всего, что этот процесс контролируется изменениями в белках, широко распределенных по всему хроматину. Изменения противоположного типа происходят при событиях двух типов, имеющих место только в таких топологических условиях, когда структура находится в растянутом состоянии. Это репликация и транскрипция. [c.376]

С механизмом клеточной дифференцировки связан интересный вопрос сохраняется ли на уровне структуры хроматина память об активном или неактивном состоянии гена при клеточном делении и транскрипции При клеточном делении хроматин, видимо, сохраняет особенности своей структуры, например гиперчувстви-тельные участки в хроматине некоторых генов сохраняются в метафазных хромосомах в тех же местах, что и в интерфазном хроматине. Очевидно, это определяется тем, что регуляторные белки, связанные с промоторными участками генов, ассоциированы с ДНК и в составе метафазной хромосомы. Однако судьба регуляторных белков в процессе репликации ДНК неизвестна. [c.258]

Модель прямого запоминания в процессе репликации должна предусматривать сохранение регуляторных белков и гистонов в их модифицированном состоянии на активных участках хроматина. Однако пока отсутствуют прямые экспериментальные данные, подтверждающие это предположение. [c.258]

Судьба нуклеосом при транскриш П. Гиперчувствительные места хрома 12. Репликация хроматина Литература [c.352]

На основе описанных выше данных была сформулирована современная точка зрения, согласно которой основная функция гистонов состоит в том, чтобы обеспечить необходимую упаковку ДНК. Однако иногда гистон Н1 называют общим репрессором, удерживающим хроматин в компактно упакованном состоянии, препятствующем транскрипции. Поскольку процесс инициации митоза сопровождается фосфорилированием гистона Н1 при помощи специальной протеинкиназы, можно предположить, что этот гистон играет какую-то иную роль [ЗОО]. Другие гистоны, особенно Р4, подвергаются множеству модифицирующих воздействий, в том числе ацетилированию и фосфорилированию (обратимо) и -метилированию (необратимо) [301]. Значение этих реакций в регуляции таких процессов, как транкрипция и репликация, до сих пор неясно. [c.304]

Поскольку ДНК хроматинВ на определенной фазе жизнедеятельности клетки должна удваиваться, а кроме того, на ней, как па матрице, должны синтезироваться новые молекулы РНК, то в тесном контакте с хроматином находится весь аппарат, принимающий участие в синтезе 1ювых молекул ДНК и РНК, а таюке весь аппарат, участвующий в исправлении повреждений, возникающих по тем или иным причинам в молекулах ДНК, т.е. весь аппарат репарации ДНК. Каждый из этих процессов — репликация, репарация и транскрипция ДНК в клетках эукариот — требует участия елого набора ферментов и вспомогательных белковых факторов. Поэтому полная картина функционирующего хроматина является исключительно сложной и во многих деталях еще не установленной. [c.111]

Следующим уровнем пространственной организации являются надмолекулярные структуры — комплексы, образованные несколькими белками, и нуклеопротеиды. Так, в биосинтезе белка неотъемлемым элементом. являются такие сложные надмолекулярные структуры, как рибосомы. Основные стадии репликации, репарации и траскрипции ДНК у эукариот проходят в чрезвычайно сложной многокомпонентной структуре, какой является хроматин. Ранее неоднократно упоминались в разных контекстах многосубъединичные белки с аллостерическим взаимодействием между субъединицами. [c.431]

Все функции нуклеиновых кислот в организме осуществляются в комплексах с белками. В то же время лишь некоторые белки аыполняют свои функции в комплексе с нуклеиновыми кислотами. Такие комплексы называются иуклеопротеидами. Одни нуклеопротеиды существуют в течение длительного времени, например хроматин, рибосомы, вирусные частицы. Другие возникают ма короткое время и, выполнив свою функцию, диссоциируют—к ним относятся комплексы, образуемые ДНК- и РНК-полимеразами, регуляторными белками, репрессоры или активаторы и т. п. Нуклеопротеиды осуществляют такие важные процессы в клетке, как репликация, транскрипция и трансляция, транспорт нуклеиновых кислот из ядра в клетку, секреция белков в эукариотических клетках и т. п [c.397]

Ферменты и прочие белки, участвующие в процессах репликации и транскрипции ДНК, относятся к числу самых замечательных из всех известных биологических катализаторов. Они способны создавать эти гигантские макромолекулы из мононуклеотидо в-предшествен-ников, используя энергию фосфатной группы, и с исключительной точностью осуществлять перенос генетической информации от матрицы к новосинтезируе-мой цепи. Кроме того, при работе этих ферментов должны рещаться сложные механические проблемы, поскольку, прежде чем в дело вступят реплицирующие ферменты, должно произойти расплетание родительской двухцепочечной ДНК так, чтобы ферменты могли получить доступ к информации, закодированной в последовательности оснований внутри двойной спирали. Более того, в эукариотических клетках система репликации тесно связана со сложной трехмерной организацией хроматина и нуклеосом. [c.894]

ДНК хроматина должна воспроизводиться до деления клетки, так чтобы каждая дочерняя клетка могла получить полный набор генетической информации. Одним из ферментов, который может иметь отношение к репликации ДНК, является ДНК-нолимераза, впервые выделенная из Е. oli Корнбергом [33] и Леманом и др. [34]. ДНК-нолимераза катализирует полимеризацию дезоксирибозидтрифосфатов в новые цепи ДНК при условии, что в системе присутствует ДНК, используемая в качестве матрицы. В этой реакции выделяется пирофосфат [c.37]

Наиболее простая модель хромосомы представляет собой одну протяженную двухцепочечную молекулу ДНК. Эта модель согласуется с фактом существования нити размером в 30 нм, которая обнаруживается на протяжении всей хромосомы. В ранних экспериментах было показано, что такая нить состоит из одной конденсированной двухцепочечной ДНК. Этот вывод нашел детальное подтверждение в последующих экспериментах, которые обсуждаются в гл. 29. Хромосома, так же как и индивидуальная молекула ДНК, реплицируется полуконсерва тивным путем (см. рис. 2.10 и гл. 31). Такой способ репликаций свидетельствует против модели хромосомы, состоящей из многих независимых молекул ДНК. Таким образом, можно объяснить структуру интерфазного хроматина и митотических хромосом, исходя из представлений об очень длинной молекуле ДНК. Эта молеку- [c.351]

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]

СТОНЫ, так и негистоновые белки, и все эти дополнительные компоненты должны репродуцироваться. Поскольку комплект негистоновых белков, по-видимому, варьирует в зависимости от конкретного фенотипа клетки, при его репликации сохраняются особенности клеточной специфичности. Таким образом, возможность существования механизма сегрегации белков в процессе репликации ДНК имеет значение, выходящее за рамки юпроса о сборке нуклеосом. Одним из наиболее принципиальных вопросов, на который хотелось бы ответить, является вопрос о том, каким образом различные состояния структуры хроматина наследуются дочерними клетками. [c.371]

Рассмотрим ген, который активирован (или репрессирован) путем связывания с ДНК какого-то специфического регуляторного белка и (или) каким-то изменением структуры хроматина. Каким путем это конкретное состояние будет унаследовано дуплицированными хромосомами дочерних клеток, образовавшихся в результате деления Если во время репликации все белки отделяются от ДНК, специфическое состояние должно заново устанавливаться в каждом цикле клетки. Однако возможно, что определенный механизм сегрегации используется для того, чтобы передать информацию о состоянии экспрессии генов. Одна возможность заключается в том, что специфическая структура может быть увековечена путем сегрегации и дупликации в процессе репликации ДНК. Например, образец, формально эквивалентный полунуклеосом-ной сегрегации, показан на рис. 29.20 (безотносительно к тому, используется ли такой тип сегрегации самими гистонами). Таким образом, комплекс негистоновых белков может сформироваться на ДНК, затем расщепиться на полукомплексы при репликации и вновь достроиться до полных комплексов на каждом дочернем дуплексе [c.371]

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]

Время основного фосфорилирования гистона Н1 навело на мысль о том, что он может участвовать в митотической конденсации хромосом. Это согласуется с данными о необходимости гистона Н1 для образования нитей хроматина размером 30 нм (гл. 29). Некоторые температурочувствительные мутанты, дефектные по Н1-фосфори-лированию, не способны закончить репликацию ДНК и завершить деление клетки. Но такая корреляция не говорит ничего о том, является ли фосфорилирование причиной или сопутствующим событием митотической конденсации. [c.385]

При репликации происходит очевидное нарушение структуры хроматина, так как нуклеосомы должны временно отсутствовать по крайней мере в одной из дуплицированных хромосом. При этом другие белки могут связываться с регуляторным сайтом и препятствовать образованию нуклеосом. Безнуклеосомный участок может быть узнан по сверхчувствительному сайту и может служить границей, с которой начинается фазирование нуклеосом. [c.393]

Перед каждым делением клетка должна еинтезировать копии веех евоих хромоеом. Таким образом, делению клетки предшествует ее переход из состояния интерфазы (фазы 01) в фазу синтеза ДПК (8-фаза). В типичной клетке высших эукариот 8-фаза длится 8 часов. После ее окончания каждая хромосома представлена двумя копиями, которые продолжают оставаться соединенными в области центромер до наступления М-фазы. (см. рис 9-35). Для удвоения хромосомы необходима репликация ее ДПК и последующая сборка на этой молекуле хромосомных белков. образующих хроматин. В гл. 5 мы обсуждали ферменты, участвующие в репликации ДПК, и строение репликационной вилки, обеспечивающей синтез (см. рис. 5-39). Переход клетки в 8-фазу будет рассмотрен в гл. 13 как часть более общей проблемы контроля клеточного цикла. В данном разделе мы изложим принципы механизма репликации эукариотической хромосомы, укажем время, необходимое для этого, и, кроме того, проанализируем взаимосвязь процесса репликации и структуры хромосомы. [c.133]

Каким образом можно проверить предположение, что изменение состояния хроматина часто связано с репликацией Системой нужного нам типа могла бы быть (к примеру) индукция в генах сверхчувствительных сайтов в ответ на действие гормонов. Однако четкий ответ на вопрос о том, как образуются активные районы, будет зависеть от разработки таких систем, которые можно будет использовать для активации структуры хроматина in vitro (что может оказаться трудным, если репликация ДНК действительно необходима). [c.393]

У эукариот эизимология репликации ДНК пока еще детально не изучена, главным образом потому, что получать здесь необходимые мутантные формы гораздо труднее. Однако схема репликации у прокариот и эукариот в основных чертах, включая геометрию репликационной вилки и потребность в РНК-затравке, по-видимому, одинакова. Главное различие заключается в том, что у эукариот ДНК реплицируется не как таковая, а в виде хроматина, в котором она прочно связана с белками, принадлежащими к классу гистонов. В гл. 8 мы узнаем, что гистоны образуют комплексы в форме дисков, вокруг которых обвивается эукариотическая ДНК, в результате чего возникают регулярно повторяющиеся структуры, называемые нуклеосомами. Нуклеосомы располагаются вдоль молекулы ДНК с интервалами 200 нар оснований. Быть может, именно этим объясняется тот факт, что новые фрагменты отстающей цепи ДНК закладываются у эукариот с интервалами в 10 раз более короткими (от 100 до 200 нуклеотидов), чем у бактерий (от 1000 до 2000 нуклеотидов). Кроме того, если нуклеотиды служат барьерами, на время останавливающими продвижение ДНК-полимеразы. присутствие хроматина (а не голой ДНК) может, вероятно, объяснить и то, что репликапионные вилки движутся у эукариот приблизительно в 10 раз медленнее, чем у бактерий. [c.299]

Первое доказательство биологической значимости сайтов, сверхчувствительных к нуклеазе, было получено в экспериментах с вирусом 8У40. Его хромосома помимо кольцевой ДНК содержит гистоны, продуцируемые клеткой-хозяин ом. В составе этой хромосомы имеется участок длиной 300 нуклеотидных пар, который свободен от нуклеосом и быстро разрушается под воздействием ДНКазы . Этот участок расположен очень близко от последовательностей ДНК, с которых начинается как репликация ДНК вируса, так и синтез его РНК. Здесь же локализуются и несколько сайт-специфических ДНК-связывающих белков, которые защищают лишь небольшой участок этой молекулы, по-видимому, совершенно лишенный нуклеосом, от нуклеазной деградации. Аналогичным образом, многие участки хроматина в клетке, обладающие гиперчувствительностью к ДНКазе, расположены в регуляторных областях генов (рис. 9-25) в клетках, где эти гены активны, таких сайтов больше, нежели в других клетках. Полагают, что за удаление нуклеосом ответственны сайт-специфические ДНК-связывающие белки, которые принимают участие в регуляции эукариотических генов (см. рис. 9-27). [c.113]

Структура хроматина на уровне одиночных нетель очень хорошо различима и в некоторых клетках насекомых Многие клетки личинок мух вырастают до необычайно большого размера, нретерневая несколько циклов репликации ДНК, которые не сопровождаются клеточным делением. В результате они содержат в несколько тысяч раз больше ДНК. чем обычная клетка. Такие гигантские клетки называются полшлоидиыми в том случае, если число наборов хромосом у них превышает норму. Ситуация может быть и иной гомологичные хромосомные пары могут не отделяться друг от друга, а формировать единые огромные хромосомы (политенные хромосомы). Тот факт что в отдельных гигантских клетках насекомых хромосомы могут переходить из политенного в по- [c.125]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология