Геном

Хроматин

У ядрі еукаріот (схема на с. 98) ДНК (DNA) пов’язана з білками і РНК. Третина Нуклеопротеїдні комплексу, званого хроматином, становить ДНК.

Хроматин можна бачити в оптичний мікроскоп лише під час поділу клітин (див. С. 380), коли він знаходиться в конденсованому вигляді у складі хромосом. Під час інтерфази більша частина хроматину неконденсоване. Морфологічно розрізняють еухроматин і гетерохроматин, який більш конденсованих, ніж еухроматин. Еухроматин відповідає ділянкам хромосом з активною транскрипцією.

Білки хроматину підрозділяються на гістонові і негістонові. Гістони (Б) – невеликі, сильно основні білки, асоційовані безпосередньо з ДНК. Вони беруть участь у структурній організації хроматину, нейтралізуючи за рахунок позитивних зарядів амінокислотних залишків негативно заряджені фосфатні групи ДНК, що робить можливою щільну упаковку ДНК в ядрі. Завдяки цьому 46 молекул ДНК диплоидного генома людини загальною довжиною близько 2 м, що містять в сумі 6-109 пар основ [п.о. (Bp)], можуть поміститися в клітинному ядрі діаметром всього 10 мкм.

За дві молекули кожного з гістонів Н2А, Н2В, Н3 і Н4 складають октамер, обвитий сегментом ДНК довжиною 146 п.о., утворюючим 1,8 витка спіралі поверх білкової структури. Ця частинка діаметром 7 нм називається нуклеосоме. Ділянка ДНК (лінкерних ДНК), що безпосередньо не контактує з гістонових октамер, взаємодіє з гістонів Н1. Цей білок закриває приблизно 20 п.о. і забезпечує формування суперспіральной структури (соленоїда) діаметром 30 нм. Коли хроматин конденсується з утворенням метафазної хромосоми, соленоїдні структури утворюють петлі діаметром 200 нм, що містять ДНК довжиною 80000 п.о. Петлі пов’язані з остовом з білків (ядерний остов), причому приблизно 20 петель утворюють мінідиски. Велике число мінідисків укладається в стопку, складаючи хромосому. Внаслідок цього ДНК виявляється згорнута настільки щільно, що навіть найменша хромосома людини містить близько 50 млн п.о.

Група негістонових білків високо гетерогенна і включає структурні ядерні білки, безліч ферментів і факторів транскрипції (див. С. 242), пов’язаних з певними ділянками ДНК і здійснюють регуляцію генної експресії та інших процесів.

Б. Гістони

Гістонові білки цікаві з багатьох точок зору. Завдяки високому вмісту лізину і аргініну (на схемі синього кольору) вони, як уже згадувалося, проявляють сильно основні властивості. Крім того, послідовність амінокислот гістонів, т. Е. Їх первинна структура, мало змінилася в процесі еволюції. Це добре видно при порівнянні амінокислотноїпослідовності гістонів ссавців, рослин і дріжджів (див. С. 150). Так, Н4 людини і пшениці відрізняються лише кількома амінокислотами. До того ж розмір молекули білка і її полярність досить постійні. З цього можна зробити висновок, що гістони були оптимізовані ще в епоху загального попередника тварин, рослин і грибів (більше 700 млн років тому). Хоча з тих пір в гістонових генах відбувалися незліченні точкове мутації, всі вони, очевидно, приводили до вимирання мутантних організмів

Гістони в октамер мають рухливий N-кінцевий фрагмент («хвіст») з 20 амінокислот, який виступає з нуклеосоми (А) і важливий для підтримки структури хроматину та контролю за генної експресією. Так, наприклад, формування (конденсація) хромосом пов’язано в фосфорилированием (Р) гістонів, а посилення транскрипції – з ацилированием (А) в них залишків лізину. Деталі механізму регуляції до кінця не з’ясовані.

Посилання на основну публікацію