Молекулярная биология, избранные разделы - Ашмарин И.П.
Скачать (прямая ссылка):
1 По терминологии, которая будет обоснована позже, регуляторные участки этого типа лучше называть акцепторными.
высокой специфичности последовательностей оснований, как в структурных генах. Кроме того, при симметричном расположении отростков естественно предположение о двукратном, по крайней мере, повторении последовательностей, причем так, что на протяжении участка, способного к образованию «шпилек», последовательность оснований на одной цепи не только комплементарна таковой на другой цепи, но и полностью ее повторяет при прочте-
®
ГТТЦАЦТЦТГААЦ
тпт
ЦААГТГА ГАЦТТГ
Стабилизирующий
(узнающнй^Оелок
I I I I
I I
(А)
I I I *
I >
(В)
Петля
х
а
х
О
1“
и
¦S
3
О
Q.
зе
и
X
ч
ас
о
о
л*
«5
ну
О
е
и
\
Рис. 38. Гипотетические структуры регуляторных участков ДНК.
а и б— по Gierer (1966); в—по Crick (1971); пояснения см. текст.
нии с противоположного конца участка (так называемые палиндромы). Наконец, судя по ряду косвенных данных, ДНК в этих участках обогащена АТ-парами и связана преимущественно с ли-зин-богатыми гистонами (Ананьева, 1971; Э. Е. Минят и сотр., 1971; И. П. Ашмарин и Н. А. Федорова, 1973).
Богатство АТ-парами (свыше двух третей) должно облегчать локальную денатурацию и вести к большему разнообразию возможных пространственных структур.
Стройность изложенных выше представлений не должна создавать иллюзии их доказанности. Немало аргументов выдвигается
и в пользу противоположного предположения — о том, что регуляторные участки ДНК имеют линейную структуру и что узнавание регуляторными белками этих участков происходит не за счет особенностей третичной структуры, а за счет линейной системы водородных связей полярных радикалов аминокислот с основаниями ДНК (Adler et al., 1972; Paul, 1972). Подробнее последняя будет рассмотрена в главе VII.
Здесь уместно подчеркнуть, что в ДНК далеко не все участки непосредственно кодируют структуру белков и РНК. С этим связаны многие особенности их первичной структуры и нуклеотидного состава.
Так, для хромосом высших организмов особенно характерно наличие неспецифичных или малоспецифичных структур, которые необходимы для обеспечения сложного процесса симметрического расхождения парных гомологичных хромосом. Таковы центромеры, к которым прикрепляются тяжи, связывающие хромосомы с центральными телами, расположенными в полярных областях делящейся клетки. Центромер занимает довольно большую часть каждой хромосомы, ему может соответствовать 5—12% ДНК. Понятно, что, не будучи структурными; цистронами или участками, связанными с тонкими регуляторными процессами, эти зоны ДНК должны обладать особенно простым, строением. Действительно, они в значительной мере состоят из многократно повторяющихся, монотонных нуклеотидных последовательностей, что выражается в наиболее высокой скорости их ренатурации (С0/о,5= 10-12). Они существенно отличаются от остальной ДНК и по доле ГЦ-пар, а следовательно, и по плавучей плотности. Все это послужило основанием для выделения такой ДНК в Особую категорию' так называемых сателлитных ДНК. Сателлитная ДНК сосредоточена преимущественно или исключительно в гетерохроматине, с которым связывают не только роль хранителя наследственной информации, но и компонента, выполняющего в ядрах эукариотов ряд структурно-механических функций (Yunis, Jasminsh, 1971; Kram et al., 1972). В генетических нуклеиновых кислотах есть и другие участки с монотонной структурой, где многократно повторяется одно или два основания. Таковы, например, пиримидиновые блоки, к которым сродство РНК-полимераз особенно велико. Они расположены, видимо, в промоторных зонах, предшествующих структурным цистронам (de Talaer, Hanter, 1971; Rosset et at., 1972). Сателлитную ДНК и повторяющиеся последовательности такОго типа, т. е. бедные информацией и не несущие непосредственной генетической нагрузки, не следует смешивать с повторяющимися генами.
Гипотеза о существовании в ДНК целых батарей повторяющихся генов имеет серьезные экспериментальные основания. Изучение динамики ренатурации ДНК хроматина свидетельствует
о наличии большого числа не только простых, но и сложных повторяющихся нуклеотидных последовательностей (Britten, Kohne, 1967). Естественным является предположение, что повторяются
J
именно те гены, которые несут наибольшую функциональную нагрузку. Это подтверждается косвенными и прямыми оценками числа цистронов, кодирующих рибосомальную РНК у животных (свыше сотни на геном) и даже бактерий (5—10), у которых повторяющиеся последовательности относительно редки (Rittossa, Spigelman, 1965; Colli, Oishi, 1970; Amaldi, Atteardi, 1970).
Таким образом, ДНК хроматина состоит из молекул очень большого ^размера, возможно-свыше 100 • 10е дальтон, которые не на всем протяжении являются линейными биспиральными структурами, а содержат зоны с ответвлениями и, вероятно, стабильными одноцепочечными участками. Для ДНК хроматина многоклеточных организмов характерно наличие большой доли повторяющихся нуклеотидных последовательностей, зон, особеннд богатых АТ-парами, и пиримидиновых блоков. Вместе с тем, ряд кардинальных характеристик ДНК хроматина остается пока недостаточно определенным. К ним относятся точные данные о длине молекул ДНК, о характере связей между ними, о третичной структуре регуляторных участков ДНК и т. п.
