Современное представление об организации хромосом

В хромосоме выделяются центромера и теломеры и все остальное. Возможно, это тоже надо упомянуть в ответе;-)).

Первый уровень укладки. Нуклеосомы. Открыты в 1973 году Olins, Noodcook et al. Если обработать хромосомы формалином, то хроматин выглядит как петли шириной 2 нм – фибрилл, соединяющих белковые глобулы («бусины на нитке»). Каждая глобула получила название нуклеосома с коэффициентом седиметации 10,5-12 S, и молекулярной массой 300 кДа.

1974 г. – Корнберг установил, что хроматин включает повторяющиеся последовательности из гистонов и ДНК. На участок 200 пн приходится по 2 молекулы H2A, H2B, H3, H4. H1 обнаружен в половинном количестве и при воздействии соли или трипсина экстрагируется из хроматина. Следовательно H1 не участвует в формировании нуклеосом.

Нуклеосомы – частица, внутренняя часть которой состоит из 2 (H2A+H2B) и (H3+H4). Нуклеосому обвивает 1,75 витка ДНК, 146 пн. Общее количество ДНК на нуклеосому – 160-240 пн. Нуклеосомный комплекс дает структуру в 11 нм в диаметре. Сердцевина нуклеосомы – нуклеосомный кор (core).

Центральная глобула H1 контактирует с нуклеосомой, а вытянутые участки – с линкерной ДНК. По отношению друг к другу нуклеосомы могут располагаться линейно и зигзагообразно. Угол наклона ~ 20 град. Эволюционно консервативны. Нуклеосомный уровень укладки обеспечивает укорочение нити ДНК в 7 раз. Осуществляется за счет взаимодействия гистонов с ДНК и между собой без Н1 и кислых белков. Весь гаплоидный набор хромосом человека связан с 15·10⁶ нуклеосом. 1 ген человека (1000 пн) – с 50 нуклеосомами. Сборка нуклеосом происходит менее чем за 1 миллисекунду.

Второй уровень укладки. Выявляются фибриллы диаметром 30 нм, которые образуются из 11 нм фибрилл. Ряд моделей для описания фибрилл:

Модели дискретной 30 нм фибриллы. Нуклеосома организована в нуклеомеры.

Модели непрерывной фибриллы, т.е. соленоид.

Промежуточные модели в виде непрерывной фибриллы, но представляющей не суперспираль.

Нуклеомерная модель. Пригожин, 1977 г, Кирьянов, 1982. Образуются супергранулы, содержащие 6-8 или 8-12 нуклеосом. В каждую гранулу входит 1600 н ДНК. Эти гранулы – нуклеомеры или супербиды. В составе нуклеомера образуются 2 витка нуклеосом. Н1 находится в центре, организуя нуклеомер.

Соленоидная модель. Цепь нуклеосом может быть закручена сама на себя. Диаметр 25-30 нм. На виток – 6-7 нуклеосом. Допущения:

1.Симметричность нуклеосомного гистонного остова с ДНК длиной 146 пн.

2.Одиночность контактов для любой пары.

ДНК расположена в нуклеосоме в форме левовращающей спирали.

3.Расположение нуклеосомной ДНК на внешней стороне фибриллы при закручивании в соленоид. На внутренней поверхности нити максимально сближены.

4.Вариабельность нитей. При изменении числа пар оснований на нуклеосомный повтор, изменяется и число нуклеосом на виток. Следовательно, изменяется диаметр фибрилл.

Факторы, ведущие к закручиванию в спираль:

1.Взаимодействие между собой Н1.

2.Взаимодействие Н3 и Н1. Стабилизация

3.Участие NaCl и негистоновых белков.

Возможно на разных участках разные модели справедливы.

Промежуточная модель. Subirana, 1985 г. Нуклеосомы располагаются слоями, в каждом слое 5-6 частиц. Внутри слоя пары нуклеосом соединены линкерами и расположены зигзагообразно, следовательно компенсация напряжения. Оказалось, что эта модель адекватна для нативного состояния. Коэффициент укладки = 40.

Третий уровень укладки. Гипотезы:

1.Принцип спиральной укладки. Фибриллаàсуперсоленоидà хроматида.

2.Принцип складывания петель.

Ряд данных свидетельствует в пользу петлевой модели. Петлевую укладку можно видеть при активации генов в световой микроскоп в составе колец Бальбиани на хромосомах типа «ламповых щеток».

Доказательства тотальной организации хромосом в виде петель получены в работах Лэммли и др.

Длина петель 20-30 мкм. Нуклеогистоновая нить через каждые 0,5-2 мкм связана с блоком молекул кислых белков. Это связывание изгибает супернуклеосомную нить в петли, выходящие из одной точки на белковом каркасе. Укладка этих петель может происходить путем закручивания вокруг своей оси. Образуются фибриллы 50-60 нм.

Не существует цельной осевой структуры, а белковый остов сегментирован. Система скрепок. Коэффициет = 1000

Четвертый уровень укладки. При упаковке профазной хроматиды в метафазную ДНК укорачивается в 10⁷ раз. Модель регулярной спирали – 10 витков на хроматиду. 15-20 петлевых доменов на виток. Спиральная структура метафазных хромосом проявляется при разнообразном специфическом воздействии и видна с помощью сканирующего микроскопа. Актин и виментин обеспечивают плотную упаковку. Неизвестны механизмы конденсации и деконденсации.

Дата добавления: 2015-07-19