Молекулярная биология, избранные разделы - Ашмарин И.П.
Скачать (прямая ссылка):
Для достижения наибольшей степени очистки методы, основанные на фракционирований органическими растворителями, как правило, приходится дополнять хроматографической очисткой.
Не следует, однако, переоценивать стабильность гистонов. Так, гистоны относительно быстро расщепляются различными протеа-зами, в том чйсле тканевыми, что требует ряда предосторожностей при выделении. Кроме того, более тонкий анализ действия органических растворителей показывает, что они могут несколько изменять третичную и вторичную структуру гистонов.
Наличие гистонов в хроматине доказано для всех многоклеточных организмов и для многих одноклеточных эукариотов: прото-зоа, некоторых грибов и др. В последнем случае нередко отмечаются существенные отличия во фракционном составе и в содержании аминокислот (Tonino, Rozijri, 1966; И. А. Крашенников и сотр., 1970). Более того, у некоторых одноклеточных эукариотов наличие гистонов пока дискуссионно. У прокариотов наличие ги: стонов или гистоноподобных белков долгое время отрицалось. Видимо, бактериальные хромосомы практически не содержат основных белков. Однако, как уже отмечалось, у ряда ДНК-содержащих вирусов (Т-четные фаги, аденовирусы) показано наличие довольно высокой доли (5—*20%) так называемого внутреннего белка, очень
близкого по составу и ряду свойств гистонам многоклеточных (Russel et al., 1968. Н. К. Кокурина и сотр., 1969).
В начале раздела уже указывалось, что фракционный состав и структура гистонов из разных тканей одного и того же вида многоклеточного организма и даже разных видов многоклеточных живых существ имеют больше общих черт, нежели отличий. Детальное сопоставление состава и свойств гистонов из различных животных и растений, а также из разных тканей одного и того же организма имеет принципиальное значение, поскольку с проблемой тканевой и видовой специфичности гистонов связаны гипотезы об их регуляторных функциях. Представления по этому вопросу проделали очень сложную эволюцию, и лишь к настоящему времени можно считать установленным ряд общих закономерностей. Существуют фракции гистонов, чрезвычайно консервативные по своему составу. Так, фракция f2al оказалась практически одинаковой по первичной структуре в таких далеких объектах, как тимус теленка и горох (De Lange et al., 1969). Различия отмечены лишь в двух из 102 аминокислот (60-й и 77-й). Если учесть огромный путь, проделанный в филогонезе с момента, когда разошлись направления эволюции растений и животных, до образования указанных видов организмов, то становится очевидной беспрецедентная консервативность структуры этой фракции.
К такому же выводу приводит и сравнение электрофоретических свойств этой фракции у большого числа видов позвоночных. Столь же консервативной представляется по этому последнему признаку и фракции f3. Более вариабельны фракции f2a2 и f2b. Наконец, наиболее вариабельной у позвоночных по составу и по электрофоретической подвижности является фракция /1- (Panyim et al., 1971; Zweidler, Gotchel, 1971). Нельзя не сопоставить этот факт с данными о преимущественной локализации этой фракции в регуляторных зонах ДНК (Г. П. Георгиев, 1971). У высших растений при наличии фракций, весьма близких по структуре к гистонам животных, распределение наиболее консервативных и наиболее вариабельных по физико-химическим свойствам фракций может быть иным (В. Г. Конарев и сотр., 1972).
Различия одноименных фракций гистонов в пределах одного и того же организма определяются прежде всего существованием описанных выше модификаций (ацитилирование, метилирование, фосфорилирование и окисление Stf-групп). Однако для отдельных тканей выявлено наличие специфических фракций гистонов. Такова, например, дополнительная фракция f2c в гистонах ядерных эритроцитов птиц, амфибий и рыб, достаточно своеобразная по электрофоретической подвижности и составу (Greenway, 1971).По содержанию лизина она близка к фракции /1 (24%), но, кроме того, в ней велика доля аргинина (11%) и сравнительно много ароматических аминокислот—тирозина и фенилаланина (суммарно 4%). Имеются также сообщения о выделении из различных тканей радужной форели еще одной необычной гистоновой фракции— Т, отличающейся от всех описанных выше по первичной
структуре, но близкой к f2b по молекулярному весу и отношению лизин : аргинин, а к /1 — по молярной доле лизина (Huntley, Dixon, 1972).
В особых случаях вместо гистонов фигурирует качественно отличный катионный белок. Имеется в виду замещение гистонов про-таминами при созревании спермиев ряда животных. Протамины существенно богаче аргинином — его содержание достигает 30—50 и более молярных %, они примитивнее по составу,—г во многих из них набор аминокислот ограничен 7—15. По молекулярному весу они относятся к наименее полимерным белкам — 4000 или несколько выше. Интересной особенностью протамина одного из млекопитающих (бык) является наличие цистеина, причем доля его относительно велика — 6 остатков из 47. Благодаря этому образуется сеть дисульфидных связей, спаивающих отдельные молекулы протамина в высокополимерное, нерастворимое образование, которое защищает ДНК спермия (Coelingh et al., 1972). Рассматривая особенности основных белков хроматина спермиев, необходимо в то же время подчеркнуть, что замена гистонов на протамины отмечена не у всех животных. У некоторых из них происходит, по-видимому, лишь изменение соотношения фракций гистонов (Hnilica, 1967). Таким образом, нам известны лишь единичные . примеры наличия в разных тканях одного и того же организма новых фракций гистонов или других катионных белков, причем присутствие гистона f2c и протамина характерно для тканей, не способных или мало способных к пролиферации. Главным же источ-. ником гетерогенности служат, видимо, рассмотренные выше модификации гистонов.
