Молекулярная биология, избранные разделы - Ашмарин И.П.
Скачать (прямая ссылка):
fi
РНК ХРОМАТИНА
Доля РНК в хроматине варьирует очень широко в зависимости от метода извлечения и источника хроматина — в большинстве случаев от 4 до 15%. По крайней мере, часть РНК хроматина является продуктом текущих процессов транскрипции генов и регуляторных участков ДНК. Известно, что довольно значительный фрагмент вновь синтезируемой РНК (десятки нуклеотидов) остается связанным с матрицей до завершения транскрипции гена. Однако есть и косвенные, и прямые указания на существование специальных форм хроматиновой РНК, выполняющей регуляторные функции. Paigen (1964), Frenster (1965), Britten и Davidson (1969) и многие другие в различных вариантах развивали представления о существовании регуляторных РНК, активирующих комплементарные им «пусковые» участки генома. Tanaka и сотр. в ряде работ описали хромосомную РНК, обладающую особым сродством к гистонам и способностью активировать транскрипцию, связывая гистоны (Tanaka, Kanehisa, 1972; Kanehisa et al., 1971). Особенно широкой известностью пользуется гипотеза Bonner и сотр. (1968) о существовании РНК, обозначаемой далее как векторная — вРНК, функция которой состоит в том, чтобы направлять к комплементарному локусу ДНК прочно связанный с ней комплекс из гистонового и кислого белка. Они описали выделение таких комплексов из хроматина гороха, эмбрионов цыпленка и ряда других объектов, причем РНК в них оказалась необычной, чрезвычайно богатой дигидроурацилом (около четверти всех нуклеотидов) и относительно низкомолекулярной — 40—50 нуклеотидных остатков (правда, в последнее время обязательность дигидроурацила в составе вРНК ставится под сомнение самой группой Bonner). Содержание вРНК в хроматине составляло 1,3—1,7%. Остатки дигидроурацила, как полагают авторы, способны образовывать ковалентные связи с кислыми белками за счет раскрытия кольца. Соединение РНК с кислым белком образует в свою очередь соединение с гистонами, а в целом весь комплекс (РНК) — (кислый белок)-(гистон) содержит в себе все, что необходимо и для отыскания «своего» места на ДНК, и для подавления транскрипции. При всей соблазнительности гипотезы Bonner и сотр. число критикующих ее работ очень велико и продолжает возрастать
(Commerford, Delihas, 1966; Fillipes, 1970; Artman, Roth, 1971; Hey-den, Zachau, 1971; Hill et al., 1971). Существование вРНК оспаривается многими авторами, считающими ее артефактом, результатом загрязнения препаратов хроматина предшественниками или дериватами тРНК и т. п. Другие, допуская существование вРНК, считают количество ее заведомо недостаточным для осуществления предполагаемых Bonner и сотр. функций (по крайней мере, для некоторых тканей). Позже, в последней главе, мы подробнее остановимся на этой гипотезе.
НАДМОЛЕКУЛЯРНАЯ СТРУКТУРА ХРОМАТИНА
Хромосомы являются гигантскими надмолекулярными образованиями, компоненты которых объединяются нитевидными молекулами ДНК. Белки и другие отличные от ДНК компоненты хроматина выполняют две основные функции. Первая состоит в поддержании определенной архитектуры хроматина, вторая заключается в регулировании процессов транскрипции и редупликации ДНК.
Несомненной является роль гистонов в стабилизации ДНК. Ярким выражением этого является значительно более высокая температура плавления ДНП хроматина, а также искусственно получаемых нуклеогистонов, по сравнению со свободной ДНК. Превышение это составляет 10—20°, если температура плавления сравнивается при ионной силе порядка 10-1—10-2, и достигает 40° при измерениях в 2,5-Ю^М ЭДТА. Кривая плавления ДНП хроматина имеет несколько перегибов, которые соответствуют, видимо, участкам, связанным с различными гистонами в тех или иных модификациях или сочетаниях с негистоновыми белками (Li, Bonner, 1971). Например, для ДНП хроматина гороха первый перегиб кривой плавления, регистрируемый даже без помощи утонченных аналитических приемов, расположен при 59°, а второй — существенно выше, при 80° (рис. 41).
Гистоны взаимодействуют электростатически с остатками ортофосфата ДНК, причем все фракции, кроме f 1, расположены своими а-спиральными участками в большой борозде ДНК. Неспира-лизованные части молекул гистонов, вероятно, не находятся в тесной связи с ДНК. Если неспирализованным является концевой участок полипептидной цепи, то он ориентирован преимущественно вдоль оси ДНК. Несвязанные с ДНК участки гистонов f2b, /2а1, f2a2 и f3 могут служить для взаимодействия с некоторыми из кислых белков. Формируемая таким образом нить нуклеогистона вместе с негистоновыми белками имеет поперечник около 40 А. Соответствующая схема представлена на рис. 42. На этой же схеме отражены предполагаемые особенности расположения и структурных функций гистона /1. Как уже указывалось ранее, он почти полностью находится в p-конфигурации, что позволяет ему распо-
лагаться в малой борозде ДНК, но лишь той своей частью, которая особенно богата остатками лизина. Часть молекулы, относительно богатая дикарбоновыми аминокислотами и аминокислотами с неполярными радикалами, не связана с ДНК и может вступать во взаимодействие с аналогичными участками гистона fl, находящимися в других областях ДНП. Взаимодействие это осуществляется за счет водородных связей, но не электростатических, так как нарушается в растворах мочевины высокой концентрации.
