Молекулярная биология, избранные разделы - Ашмарин И.П.
Скачать (прямая ссылка):
селезенки, представленные на рис. 49 (Wang, 1971). С этим хорошо сочетаются указания на то, что именно кислые белки определяют тканевую иммуноспецифичность хроматина (Hytil, Spels-berg, 1971). Способность кислых, негистоновых белков определять специфичность транскрипции ДНК хроматина из тканей печени и тимуса по тестам конкурентной
гибридизации с РНК следует из данных Paul и Gilmor, а также
Spelsberg и сотр., по перекрестному переносу гистонов (Spelsberg, Hnilica, 1971; Spelsberg et al., 1971). Показано, что вклад кислых белков в ограничение транскрипции хроматина довольно значителен— до 20—40%. По-видимому, они каким-то образом разделяют с гистонами функции ограничителей транскрипции, но заведомо превосходят последних по специфичности. Вместе с тем, представления о регуляторной роли кислых белков противоре-
Рис. 49. Различия спектров кислых белков хроматина печени (L), почки (К) и селезенки (S) (Wang, 1971).
чивы или неоднозначны в том отношении, что, наряду с данными об их репрессорной активности, имеется много указаний на их способность активировать транкрипцию, если они добавляются к хроматину или нуклеогистону извне (Wang, 1969; Wang, 1970; И. П. Ашмарин и сотр., 1968) или вводятся в хроматин при его реконструкции (Stein etal., 1972). С этими наблюдениями хорошо согласуются и многочисленные данные о повышенном содержании кислых белков в активных областях хроматина (Frenster, 1965; Г. П. Георгиев, 1971; И. П. Ашмарин и Н. А. Федорова, 1973, и др.). Можно полагать, что активация транскрипции в упомянутых экспериментах — это неспецифическое явление, обусловленное частичной нейтрализацией гистонов, и что обогащение кислыми белками активных областей хроматина — это не причина, а следствие включения механизмов транскрипции. Больше, однако, оснований для предположения, что в хроматине высших организмов функционирует целый ряд разных систем регуляции, и любая попытка упрощения этих представлений заведомо обречена на неуспех. Если у бактерий мы уже насчитываем не менее четырех различных механизмов регуляции транскрипции (с-факто-рами, комплексами цАМФ — ЦРБ гуанозинполифосфатами и белками типа Lac-penpeccopa), то тем больше оснований к множественности систем регуляции у многоклеточных. Поэтому предположения о наличии среди негистоновых белков как репрессоров, так и активаторов транскрипции не могут быть отклонены на основании лишь априорных соображений. Недавно С. Р. Уман-ским и сотр. (1972) предложена гипотеза о механизме активирующего действия кислых белков на хроматин, важной особенностью которой является то, что она не предполагает связывания и «отрыва» гистона от того или иного локуса и, более того, не требует допущения о частичной нейтрализации последнего. По этой гипотезе кислые белки связываются с основаниями ДНК водородными и (или) гидрофобными связями, причем это взаимодействие облегчается тем, что фосфорильные группы ДНК экранированы гистонами. Исходя из новых данных о прочности связей гистонов с однонитевой ДНК, авторы предполагают, что присоединившийся кислый белок способствует локальной денатурации ДНК без отрыва гистонов. Как показано Ю. И. Козловым и сотр. (1972), гистоны, связанные одноцепочечной ДНК, действительно не препятствуют транскрипции.
Исследования по фракционированию и изучению свойств отдельных кислых белков хроматина ведутся с большим размахом, и, если среди них имеются специфические ингибиторы или активаторы транскрипции отдельных генов или оперонов, то можно надеяться на их выделение в ближайшем будущем.
Очень деликатным представляется вопрос о существовании специальных регуляторных РНК. Многих привлекала возможность строго специфического взаимодействия РНК с теми или иными участками ДНК. Этому способствовала очевидность механизмов взаимного узнавания нуклеиновых кислот. В то же время имеется
немало данных о синтезе в ядре больших количеств РНК, не являющихся мРНК и не покидающих ядра (Г. П. Георгиев, 1970; Goldstein, Prescott, 1970, и др.). Закономерным было предположение о регуляторных функциях такой РНК-Существует немало гипотез такого рода (Peigen, 1964; Miller, Sobel, 1966; Dawidson, Britten, 1969). Согласно большинству из них, регуляторные РНК, связываясь с одной из цепей ДНК, вызывают плавление ДНК на определенном участке или же (и) снимают репрессию, частично нейтрализуя гистоны и открывая путь для инициации транскрипции. Frenster (1965) в эксперименте показал способность ядерной РНК активировать транскрипцию хроматина. Tanaka и сотр. (1972) сообщили о выделении хромосомной РНК, обладающей особым сродством к гистонам и способной активировать транскрипцию, связывая часть гистонов хроматина. Однако известные пока эксперименты по дерепрессии с помощью РНК не могут быть признаны решающим аргументом, так как такой же эффект дают и многие другие полианионы как биологического, так и небиологического происхождения. Кроме того, трудно объяснить, почему разнообразные м-, р-, и тРНК, синтезируемые на ДНК и заведомо комплементарные определенным участкам, довольно легко их покидают, в то время как регуляторные РНК имеют столь высокое сродство к ДНК, что успешно конкурируют с белками хроматина, блокирующими транскрипцию. Все это привело к формированию гипотез о том, что регуляторная РНК функционирует не сама по себе, а лишь в комплексе с белками-активаторами или репрессо-рами (см. литературу к разделу «РНК хроматина» в гл. VI). Последние не обладают высокой специфичностью в выборе места на ДНК, но зато энергично активируют или ингибируют транскрипцию. РНК выполняет при этом функции «наводчика» на строго определенный участок ДНК. Применительно к такой гипотетической РНК часто употребляют термин векторная РНК — вРНК. В предыдущей главе уже рассматривались данные группы Bonner о выделении своеобразной хромосомной РНК такого типа, находящейся в прочной (ковалентной?) связи с белком. Авторы демонстрировали регуляторную роль этого комплекса следующим образом. После диссоциации хроматина в 2М NaCl и 5М мочевине возможна его реассоциация при постепенном удалении солей. При этом восстанавливаются физико-химические свойства хроматина, в том числе сложная форма кривой плавления и спектр транскрибируемых на хроматине РНК (если судить по такому критерию, как конкурентная гибридизация с ДНК в смеси с аналогичными РНК нативного хроматина). Если же РНК хроматина повреждали РНК-азой или нитратом цинка, то реассоциировать хроматин, идентичный исходному, не удавалось. В последнее время авторы дополнили эти аргументы данными о тканевой специфичности хромосомной РНК (Mayfield, Bonner, 1971). Мы уже упоминали в главе VI многочисленные сообщения, опровергавшие существование специализированной хромосомальной РНК. К этому следует добавить, что воздействие нитрата цинка может быть направлено
