Молекулярная биология, избранные разделы - Ашмарин И.П.
Скачать (прямая ссылка):
Особая роль именно гистонов, богатых лизином, в образовании связей между элементарными нитями ДНП следует из того, что избирательное их отщепление 0,6 М NaCl ведет к распаду фибрилл хроматина диаметром 100—200 А на нити диаметром 40 А. Напротив, возвращение этих белков восстанавливает ассоциацию между участками нитей ДНП.
Рис. 41. Кривые плавления ДНП хроматина гороха.
а — нативного (/) и реконструированного после диссоциации в 2М NaCl и 5М. мочевине (2); б — реконструированного после диссоциации в 2М NaCl без мочевины (4), а также чистой ДНК (3) (Bekhor et al., 1969).
Гораздо меньше данных о роли негистоновых белков в надмолекулярной структуре хроматина. Высказывались предположения, что некоторые из них обеспечивают связывание молекул ДНК конец в конец (Bendich, Rosenkranz, 1962; Ris, 1966). Такая же роль рядом авторов приписывалась ковалентно связанным с ДНК полипептидам, упоминавшимся в предыдущем разделе. Однако достаточно строгих доказательств существования таких связей пока нет, а эксперименты по воздействию на ДНП протеазами противоречат этим предположениям (McGregor, Callan, 1962). С достаточной уверенностью можно лишь утверждать, что, по крайней мере, те из негистоновых белков, которые связаны с ДНК непосредственно и особенно прочно, должны вносить существенный вклад в надмолекулярную организацию хроматина.
Дальнейшее рассмотрение надмолекулярной структуры хромосом целесообразно увязать со второй функцией белков и РНК хроматина — регуляцией транскрипции и редупликации.
Гистоны, кислые белки и РНК неравномерно расположены вдоль ДНК хроматина. Эта особенность их расположения отражает то обстоятельство, что в каждой клетке транскрибируется только часть ДНК в соответствии со спецификой ткани, которой она принадлежит, фазой развития, а также ее взаимос)тношениями с внешней средой в данный момент. Стабильность выключения «не-
/
ДНК
Негистоновь* е белки
Рис. 42. Принципиальная схема расположения гистонов разных фракций на ДНК и некоторых межмолекулярных связей, которые они обеспечивают. На схеме
представлены также некоторые негистоновые белки.
/ — связанные непосредственно с ДНК в дву- и одноцепочечных участках; 2 — связанные с гистонами. А и А\ — симметричные регуляторные «отростки» ДНК в соответствии с гипотезой Crick (см. также рис. 38).
нужных» генов в свою очередь, должна быть различной в зависимости от того, связана ли репрессия с постоянной спецификой ткани, или гены выключены временно в связи с текущими изменениями метаболизма. Последнее связано с допущением о существовании различного типа систем репрессии и активации и хорошо согласуется с данными о чрезвычайной сложности надмолекулярной структуры хроматина. Крайним выражением неравномерности расположения белков (и РНК?) вдоль ДНК хроматина служат
зоны свободной или очень непрочно блокированной ДНК. К настоящему времени накоплено большое число данных о существовании в ДНП хроматина участков, ведущих себя при взаимодействии с акридиновыми красителями, актиномицином D, полилизином, нуклеазами и рядом других реагентов так же, как свободная ДНК. По оценкам с помощью упомянутых методов доля таких участков в различных тканях составляет 30—50% (Э. Е. Минят и сотр., 1971; В. А. Бердников и сотр., 1971; Clark, Felsenfeld, 1971, и др.). Об этом же свидетельствует и ряд косвенных указаний.
о ГИСТОНЫ
Заметим также, что отношение --------*—в этих участках, как пра-
ДНК ¦
вило, существенно ниже 1,35, т. е. величины, которая близка к расчетному отношению для случая полного «покрытия» гистонами ДНК. Правда, при этом нельзя не учитывать, что нам еще не известен возможный вклад в репрессию некоторых негистоновых белков. Данные о блокированности лишь определенной доли ДНК в принципе качественно согласуются с данными о том, что только часть хроматина функционально активна в интерфазной клетке. Однако количественная оценка доли участков, ведущих себя как свободная ДНК, плохо соответствует отношению матричной активности хроматина и полученной из него чистой ДНК, а также результатам гибридизации с РНК. Эти критерии приводят к заключению, что для транскрипции открыто лишь 4—11% ДНК хроматина (Hahn, Laird, 1971; Grouse et al., 1972). Пока неясно, связано ли это несоответствие с несовершенством методов оценки или же с тем, что для репрессии оперона нет нужды блокировать его на всем протяжении (Glark, Felsenfeld, 1971). Нельзя безоговорочно принять и гипотезу о наличии «брешей» в белковом покрытии ДНК хроматина. Больше оснований предполагать существование участков, в которых прочность связи с белками столь невелика, что они не могут служить препятствием для транскрипции и ряда других реакций. Анализ кривых тепловой денатурации ДНК хроматина, а также способности ДНК-йз дробить хроматин, склоняют к такому представлению (Ansevin et al., 1971; Mirsky,
