ДНК-гистоновый комплекс

ДНК-гистоновые комплексы образуют похожие на бусинки нуклеосомы [c.875]

Рецептору, выделенному из хроматина, можно вновь вернуть высокое сродство к Гд, добавив гистоны или экстракт хроматина. Этот эффект, вероятно, весьма специфичен. — он не воспроизводится при замене гис-тонов на кислые или щелочные неядерные белки, АТФ, НАД+, ионы. Из белков хроматина наиболее выраженное влияние на тиреоидный рецептор оказывают гистоны Нз и Н/ а -гистон Hi и полный гистоновый комплекс имеют крайне слабый эффект. По-видимому, в ядре гистоны Нз или Я4 связаны с тиреоидным рецептором и поддерживают ту конформацию рецептора, в которой он имеет большое сродство к 7з. [c.218]

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]

Между гомологичными генами одного мультигенного семейства (см. гл. ГХ) также возможны рекомбинационные обмены, например генная конверсия или неравный кроссинговер. Такие обмены могут иметь ряд любопытных следствий. Некоторые мультигенные семейства, например гистоновые гены, состоят из высокогомологичных генов. Реко.мбинационные обмены между ними должны способствовать унификации последовательности всех генов семейства, так что такие семейства должны эволюционировать как единое целое, без значительной дивергенции отдельных членов се.мейства. Напротив, у тех семейств, члены которых сильно дивергировали, рекомбинация может множить разнообразие существующих вариантов, поскольку при обмене между двумя генами может получиться третий, ранее не существовавший вариант. Такие события обнаружены не только в случае специализированных рекомбинационных систем, например в генах поверхностного гликопротеина трипаносом, но и в вариабе ть-ных мультигенных семействах млекопитающих, например среди У-генов и.м.муноглобулинов и среди генов главного комплекса гистосовместимости. [c.109]

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]

Гербицид вызывает фрагментацию и при непосредственном воздействии на нативный препарат хроматина. Значительно слабее иа структуру хроматина действует гиббереллин и очень слабо — кинетин. При этом ни один из этих физиологически активных веществ в опытах с изолированным нативным хроматином не дает эффекта уплотнения или усиления его метилофилии. Надо полагать, что уплотнение хроматина в клеточном ядре под влиянием высоких доз физиологически активных веществ представляет собой сложный физиологический и биохимический процесс. Он сопровождается исчезновением лабильной ДНК и изменением состава белкового комплекса за счет уменьшения количества негистоновых и прироста гистоновых белков. [c.17]

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]

Роль гистонов в процессе дифференцировки. Функции постоянно действующих репрессоров частично или полностью выполняют гисто-ны — сильноосновные белки, связанные с ядерной ДНК в эукариотических клетках с молекулярной массой 10 ООО—21 ООО молярное содержание лизина и аргинина в молекулах гистонов достигает 25—30 %. Гетеро-генность гистонов по первичной структуре сравнительно невелика. В большинстве клеток эукариотов содержится пять основных гистоновых фракций, некоторые из которых можно разделить еще на 3—5 субфракций, гомогенных по аминокислотной последовательности. Общее число гомогенных по первичной структуре гистоновых фракций не превышает 10—12. Высокий, равномерно распределенный положительный заряд молекул гистонов обусловливает образование прочных комплексов гис-тон — ДНК. В ядрах эукариотических клеток значительная часть ДНК находится в форме дезоксирибонуклеогистонных комплексов. Например, прокариоты не обладают способностью к дифференцировке по причине отсутствия в них сильноосновных белков. Итак, присутствие больших количеств гистонов в ядрах эукариот указывает на существенную роль гистонов в процессе дифференцировки. [c.395]

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]

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]

Гистоны составляют около половины массы хромосомы, где они участвуют в организации нескольких уровней упаковки двойной спирали ДНК. Вместе с другими белками гистоны образуют с ДНК комплексы, названные хроматином. Впервые Р. Корнберг в 1974 г. выделил повторяющуюся структурную единицу хроматина и вместе с Дж. Томасом установил, что она состоит из белковой сердцевины октамерного кора, содержащего по две молекулы каждого из гистонов Н2А, Н2В, НЗ и Н4, и фрагмента двойной спирали ДНК [402, 403]. Р. Симпсон предположил, что двухцепочечная ДНК закручена вокруг гистонового кора и образует два витка суперспирали из 165 пар оснований [404]. Позднее эта цифра была исправлена А. Клагом и соавт. на 146 [405]. Обнаруженная структурная единица хроматина получила название нуклеосомы [406]. Исследования гистонового кора с помощью различных физико-химических методов показали, что октамер представляет собой гетерогенный белковый ансамбль (Н2А-Н2В-НЗ-Н4)2, состоящий из трех структурных субъединиц тетрамера (НЗ-Н4)2 и двух димеров (Н2А-Н2В). Двойная спираль ДНК в хроматине тянется как непрерывная нить от одной нуклеосомы к другой. Расположенные между нуклеосомами линейные линкерные участки ДНК имеют разную длину, которая обычно невелика и в среднем составляет 60 нуклеотидов. Нуклеосомная нить определяет более высокие уровни компактизации хроматина. В конечном счете, он предстает в электронном микроскопе в виде так называемой ЗОнм-хроматиновой фибриллы. [c.110]

Некоторым авторам трехмерная структура гистонового кора напоминает плоский диск, другим шпильку или катушку, третьим клин. При таком разновидении ясно лишь одно - структура октамера достаточно сложна и не имеет прямых аналогий. Более детальное обсуждение геометрии комплекса (Н2А-Н2В-НЗ-Н4)2 может опираться только на результаты последующих исследований, так как они получены с разрешением 3,1 A, уже позволяющим идентифицировать конформационные состояния аминокислотных остатков и даже отдельных боковых цепей [417, 418]. [c.111]

В связи с установлением трехмерной структуры гистонового октамера (Н2А-Н2В-НЗ-Н4)2 и его стерических взаимоотношений с ДНК встает ряд вопросов принципиального порядка. Например, каковы механизмы и причины спонтанного возникновения белкового комплекса и самосборки нуклеосомы в целом Не менее интересен и вопрос о том, каким образом происходит освобождение нуклеотидной цепи от гистонового кора Дело в том, что доступность ДНК, входящей в состав нуклеосом, существенно ограничена на тех участках, где двойная спираль соприкасается с поверхностью октамера. Присоединение специфических регуляторных белков к функционально активным нуклеотидным последовательностям становится возможным только при освобождении соответствующих участков связывания ДНК от нуклеосом. Поэтому выяснение причины распада нуклеопротеиновых комплексов столь же важно, как и исследование причины их возникновения. Можно полагать, что после того, как механизм создания и разрушения нуклеосом получит свою количественную трактовку, будет решен и один из наиболее интригующих вопросов, касающихся гистоновых белков, а именно, почему гистоны Н2А, Н2В, НЗ и Н4 в отношении своих аминокислотных последовательностей являются самыми консервативными в природе белками (табл. 1.7) Не исключено, что нуклео-сома представляет собой уникальную по своей структурной организации клеточную субъединицу. Из общих соображений очевидно, что в ней должны сочетаться идеальная согласованность внутри- и межмолекулярных взаимодействий белков, образующих гистоновый октамер, комплементарность поверхности нуклеосомного кора контактной поверхности суперспирали ДНК и в то же время наличие тонкого баланса сил противоположной направленности, нарушение которого при соответствующих изменениях внешних условий ведет к быстрому смещению равновесия в сторону возникновения или распада нуклеопро-теинового комплекса. Консервативность гистонов Н2А, Н2В, НЗ и Н4 указывает на то, что нормальное функционирование такой системы практически исключает аминокислотные замены. [c.112]

Предшествующая глава была посвящена рентгеноструктурным исследованиям белков, научная значимость и новизна которых обусловлены не столько методологическими и техническими достижениями кристаллографии, сколько важностью самих объектов анализа. В ней рассмотрены ставшие впервые известными лишь в 1990-е годы пространственные структуры молекул мембранных рецепторов, иммунных белков Т-лимфоцитов, гистонового октамерного кора нуклеосом, ДНК-топоизомеразы, аспартатных протеиназ ретровирусов и белков актомиозинового комплекса скелетных мышц. Рентгеноструктурный анализ получил широчайшее распространение и в течение более тридцати лет практически безраздельно определяет экстенсивное развитие морфологии биосистем атомно-молекулярного уровня. К настоящему времени с его помощью расшифрованы трехмерные структуры нескольких тысяч белков, полипептидных фрагментов и макромолекулярных комплексов. Вне сомнения, даже при сохранении сегодняшнего состояния рентгеноструктурного анализа изучение пространственного строения белков будет продолжаться в обозримом будущем с возрастающей интенсивностью как в отношении количества, так и сложности исследуемых объектов. Между тем, работы такого плана не дают полного представления о конформационных возможностях белковых молекул и не всегда приводят к объективным заключениям о [c.137]

Чтобы определить, за счет чего возникают эти дополнительные полосы, был разработан вариант двумерного электрофореза. В первом направлении разделение велось, как описано выше, а затем гель обрабатывали детергентом, додецилсульфатом натрия (ДСН), разрушающим нуклео-протеидные комплексы во втором направлении разгонка велась в присутствии ДСН. После окончания электрофореза определялось положение ДНК и белка. Оказалось, что наиболее быстро бегущая полоса мононуклеосом, названная МН-1 (мононуклеосома 1), содержит ДНК длиной 145 п. н. и по две молекулы гистонов Н2а, Н2Ь, НЗ и Н4, т. е. гистоновый октамер. Следующие компоненты — МН-2 и МН-3 — содержат ДНК длиной 165 и 195 п. н. и все [c.88]

Молекула каждого из них в общем октамере повторена дважды. Участок ДНК длиной в 140 п. н. вокруг гистонового октамера делает 1,75 витка. Диаметр нуклеосомы около 10 нм. Еще одна молекула гистона Н1 ассощ1ирована с комплексом гистоновое ядро—ДНК и служит для стабилизащ1и спиральной наднуклео-сомной структуры — соленоида диаметром около 300—500 нм (рис. 6.20). [c.140]

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]

Выделены белки, которые связываются с EN и образуют комплекс -примитивный кинетохор, т.е. место прикрепления нитей веретена. Присоединение к EN тубулинов микротрубочек происходит за счет взаимодействия с центромерными белками. Важную роль в организации уникальной структуры центромеры играют гистоновые белки. Репрессия гистонов Н2В или Н4 делает клетки неспособными к сегрегации хромосом, повышает чувствительность кора к нуклеазам, меняет сайты атаки нуклеаз в ДНК, фланкирующей EN. Это свидетельствует о том, что гистоновые белки вовлечены в сборку хроматиновой структуры центромеры, отличающейся от нуклеосомной организации. Показана связь репликации ДНК с функцией центромеры и возможность ее транскрипционной инактивации (Hegeman, Fleig, 1993 larke, 1998). [c.68]

О. Нуклеосома состоит примерно из 146 нуклеотидных пар, уложенных двумя витками вокруг гистонового октамера, представляющего собой комплекс из восьми нуклеосомных гистонов. [c.129]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология