Молекулярная биология, избранные разделы - Ашмарин И.П.
Скачать (прямая ссылка):
белок
ДНК
= 1,3 1,4 + 2;
= 0,8 -ь 1,3,
обычно 1,0 -г- 1,15;
обычно 0,04 -г- 0,15;
гистоны
о содержании и природе хромосомальной РНК (Artman, Roth,
1971, и др.).
Высокая доля ДНК в хроматине определяет относительно высокую его плотность, что облегчает его отделение от других компонентов клетки, например центрифугированием через слой раствора 1,7 М сахарозы. Однако это отличительное свойство еще . недостаточно, чтобы полностью исключить упомянутую опасность загрязнения препаратов хроматина в результате сорбции белков и. РНК ядерного сока. Небольшая доля загрязнений хроматина может создаваться также фрагментами внутренней мембраны ядра, с которой он интимно связан. Прочность этих связей такова, чтр при обычных методах выделения в остатке ядер еще содержится до 10% исходной ДНК, значительная часть которой относится к хроматину. Различные способы предварительной очистки и отмывания ядер пока еще не дают гарантий ни полноты удале-
- ния примесей, ни отсутствия некоторых повреждений хроматина. Создается порочный круг: загрязнение при выделении хроматина мешает выявить строго определенную норму его состава, а отсутствие такой жесткой нормы мешает выбору оптимальных способов очистки. Преодолеть его удастся в полной мере только тогда, когда сложатся критерии функциональной полноценности препаратов хроматина.
Все это создает большие трудности в описании состава и структуры хроматина. Нередко приходится выбирать между несколько субъективной стройностью изложения и бесстрастной, хотя и расплывчатой, объективностью. Дискуссионность ряда вопросов привела к тому, что настоящая глава в большей мере оснащена ссылками на литературу, несмотря на наше постоянное стремление упростить структуру и восприятие текста за счет ссылок преимущественно на обзорные работы.
Рассмотрим теперь каждый из компонентов хроматина отдельно.
ДНК ХРОМАТИНА
Несомненно, что ДНК хроматина состоит из гигантских молекул, вес каждой из которых, по-видимому, превышает 100* 10е дальтон. Более точные оценки размеров молекул ДНК крайне затруднены тем обстоятельством, что все более или менее щадящие методы освобождения ее от белков (обработка растворами с ионной силой до 2,5 в присутствии 5М мочевины и т. п.) не позволяют избавиться от небольших количеств остаточного белка (от 2 до 10%) и РНК. Поэтому всегда остается место для предположения, что наиболее высокомолекулярные препараты ДНК, полученные такими способами, состоят из молекул ДНК, прочно связанных конец в конец соединениями иной природы, например негистоно-выми белками (Bendich, Rosenkranz, 1962; Ris, 1966). Если же обратиться к более жестким методам выделения и очистки ДНК, то
неизбежны ее повреждения, поперечное дробление до частиц с молекулярным весом порядка 10—20 • 10® дальтон и менее. Пока можно ориентироваться, во-первых, на аналогии с максимальными размерами молекул ДНК, выделенных из вирусов и бактерий. Описано выделение ДНК из вирусов с весом 100—200 ¦ 10® и из бактерий — 200—400-10® дальтон (Closs et al., 1967; Jamagishi, 1968, и др.). Во-вторых, при особо щадящих методах отделения дрожжевой ДНК от белков — наслаивание сферопластов на сахарозный градиент в присутствии высоких концентраций солей и детергента — показано существование частиц с весом до 1400 миллионов (Petes, Fangman, 1972). Тогда каждой хромосоме даже у эукариотов соответствует единая молекула ДНК. Однако при этом не исключены полностью предположения, что такие молекулы являются составными, ибо указанные условия не гарантируют отделения от ДНК небольшой доли остаточного белка.
Вторичная структура ДНК в хроматине до последних лет считалась строго соответствующей классической модели Уотсона и Крика. Допускалась лишь возможность временной локальной денатурации в процессах транскрипции и редупликации. Данные
о специфическом блокировании определенных локусов ДНК ре-прессорами белковой природы породили предположения о наличии в ДНК хроматина мест, где биспираль образует складки или частично спирализованные отростки со стабильно денатурированными участками. Иначе очень трудно объяснить специфическое взаимодействие между третичными структурами белков и нуклеиновых кислот. Примерные схемы таких областей представлены на рис. 38. Гирер предполагал (схемы а и б), что специфичность взаимодействия белков с определенными локусами ДНК обусловлены соответствием между этими ветвистыми фигурами, с одной стороны, и конфигурацией борозд и углублений на молекулах белков, с другой стороны (Gierer, 1966). Крик считает (схема в), что именно денатурированные участки ДНК на вершинах отростков, которые могут быть более протяженными и сложными, чем в схеме Гирера, обуславливают специфичность взаимодействия с регуляторным белком. Эта точка зрения находит поддержку в данных последних лет о довольно высокой организованности и строгой
- определенности пространственных структур одноцепочечных нуклеиновых кислот (Rubin et al., 1972, см. также в гл. I). Предполагается, что значительная доля ДНК хроматина представлена структурами такого типа, необходимыми для регулирования транскрипции и редупликации, чередующимися с зонами обычной биспиральной нити ДНК, где сосредоточены структурные гены (Crick, 1971). Есть также основания полагать, что в таких регуляторных1 участках сосредоточена значительная доля повторяющихся последовательностей ДНК, так как структура «стеблей», несущих одноцепочечный участок, a priori не требует столь же
