Молекулярная биология, избранные разделы - Ашмарин И.П.
Скачать (прямая ссылка):
1971). Возможно, в этих именно участках нет гистонов или же их связь с ДНК крайне ослаблена за счет комплексообразования с кислыми белками и модификации самих гистонов.
Неравномерность распределения кислых белков и РНК вдоль ДНК хроматина подчиняется определенной закономерности — наиболее метаболически активные участки значительно богаче этими компонентами. Это следует, во-первых, из сравнительного анализа продуктов поперечного дробления хроматина ультразвуком. В частности, при этом достигается разделение хроматина на компактный и диффузный. Следует подчеркнуть, что разделение только лишь на гетеро- и эухроматин далеко не исчерпывает проблемы. Есть много оснований полагать, что различие этих типов хроматина отражает не столько состояние генов, сколько специализацию гетерохроматина на структурно-механических функциях, которые у высших организмов являются очень сложными (Yunis,
Yasminch, 1971). Достаточно вспомнить превращения и движение хромосом при митозе.
Вывод о богатстве кислыми белками активных участков следует и из наблюдений над пуффами — зонами активности в гигантских хромосомах дрозофилы (Ritossa, 1964; Frenster, 1965, Г. П. Георгиев, 1971; И. П. Ашмарин и Н. А. Федорова, 1973). Особенно обращает на себя внимание высокое содержание в активных участках фосфопротеинов. Вместе с тем, нет убедительных данных
ГИ СТОНЫ у,
о том, что отношение — ¦ в этих участках снижено. Гораздо
больше указаний на то, что они характеризуются иными соотношениями фракций гистонов. Об этом свидетельствуют, во-первых, данные о неравномерном распределении разных фракций гистонов вдоль ДНК хроматина. К ним относится чрезвычайная сложность кривых плавления нативного хроматина и хроматина, освобожденного от части гистонов обработкой различными концентрациями NaCl (Li, Bonner, 1971), а также результаты экстракции гистонов при постепенно снижающихся значениях pH (Murray, 1969). Неравномерность распределения гистона f 1 вдоль ДНП хроматина подтверждается и тем фактом, что гетерогенность препаратов ДНП по плавучей плотности резко возрастает после избирательного его удаления (Ю. В. Ильин и сотр., 1971). Показано зна-
лизин -
чительно меньшее отношение ------------- в основных белках тех
аргинин
ультразвуковых фрагментов хроматина, которые содержат небольшое количество кислых белков и РНК (И. П. Ашмарин и Н. А. Федорова, 1973). Недавно Я- М. Варшавским и Г. П. Георгиевым получены прямые свидетельства того, что гистоны /2а1 и f.3 располагаются группами (кластерами), которые отделены друг от друга участками ДНК по 900 пар нуклеотидов в среднем (Varshavsky, Georgiev, 1972).
Представления о неравномерности распределения вдоль хроматина разных фракций гистонов находят также поддержку в модельных экспериментах по взаимодействию гистонов с ДНК различного состава. Они указывают на большую подвижность фракции f 1 и в то же время свидетельствуют о повышенном ее сродстве с ДНК АТ-типа (Leng, Felsenfeld, 1966; И. П. Ашмарин и И. П. Муратчаева, 1969). Напротив, аргинин-богатые гистоны прочно связываются преимущественно с участками ДНК, богатыми ГЦ-парами (Clark, Felsenfeld 1972). Все это хорошо согласуется и с предполагаемой регуляторной функцией наиболее подвижных гистонов, очень богатых лизином, и с тем обстоятельством, что, судя по всем накопленным данным, активация хроматина связана с первоочередным деблокированием участков, обогащенных АТ-парами.
Таким образом, неравномерность распределения вдоль ДНК хроматина кислых белков, гистонов и РНК не вызывает сомнений. Было бы заведомо ошибочным предположение, что каждый из компонентов взаимодействует с ДНК вне связи с другими, но наши
знания о природе таких комплексов in vivo еще весьма ограничены. Особенно интересны в этой связи последние данные Frenster о том, что лишь в компактном хроматине гистоны связаны преимущественно с ДНК, в то время как в диффузном преобладают связи с другими полианионами (Frenster, 1972).
Важным критерием правильности уже сформировавшихся представлений о надмолекулярной структуре хроматина является возможность его реконструкции из продуктов диссоциации. Идеалом была бы полная реконструкция физиологически активного хроматина из высокоочищенных компонентов — так, например, как это сделано в настоящее время с субчастицами рибосом. Однако, как следует из всего изложенного в настоящей главе, еще очень далеко до обладания полным набором недеградированных и недена-турированных высокоочищенных молекулярных компонентов хроматина. Поэтому возможны либо эксперименты по воссозданию и изучению модельных структур из заведомо неполных наборов высокоочищенных компонентов, либо по реконструкции хроматина из полной смеси неразделенных компонентов, образующихся при различных способах его диссоциации.
Весьма плодотворным оказалось получение и исследование нуклеогистонов. Нуклеогистоны, образующиеся при сведении ДНК и гистонов в растворах высокой ионной силы с последующим постепенным ее снижением, во многом неплохо моделируют хроматин, во-первых, по ряду физико-химических свойств, во-вторых, по ограничению матричной активности ДНК. Нуклеогистоны с соотношением ДНК: гистон, близким к существующему in vivo, подобно ДНП хроматина, существенно превосходят чистую ДНК по температуре плавления, практически нерастворимы при физиологических значениях ионной силы и значительно уступают ДНК по характеристической вязкости и динамическому двойному лучепреломлению. Качественное моделирование многих физико-химических свойств хроматина ДНП показано при образовании комплекса ДНК с гистоном /1 (В. И. Воробьев, 1971). Особенно полное воспроизведение кривых плавления нативного хроматина достигается при последовательном присоединении гистонов к ДНК в присутствии не только солей, но и мочевины (Kleinman, Huang,
