• При использовании некоторых приемов окрашивания на хромосомах можно наблюдать серию полос, которые называются G-полосы • По сравнению с промежутками, интенсивно окрашенные полосы характеризуются низким содержанием ГЦ-пар
• Гены преимущественно локализованы в промежутках, богатых ГЦ-парами
Из-за диффузного характера состояния хроматина мы не можем прямо оценить специфику его организации. Однако мы можем задаться вопросом, является ли упорядоченной структура (митотической) хромосомы? Всегда ли конкретные последовательности ДНК находятся на соответствующих местах или сворачивание фибриллы в определенную структуру происходит в значительной степени случайно?
Каждый компонент хромосомы имеет свою воспроизводимую ультраструктуру. После определенной обработки хромосом и последующем окрашивании красителем Гимза, на них обнаруживается серия G-полос. На в качестве примера представлен хромосомный набор человека.
До разработки техники специального окрашивания хромосомы можно было отличить только по размерам и по относительному расположению центромеры. Наличие G-полос дает возможность идентифицировать каждую хромосому по их характерному расположению. Благодаря этому оказалось возможным идентифицировать транслокации между хромосомами, сравнивая их с исходным диплоидным набором.
G-полосы образуют характерную поперечную исчерченность каждой хромосомы.
На рисунке ниже схематически представлено распределение полос на Х-хромосоме человека. Полосы представляют собой большие участки ДНК (около 107 пн), включающие многие сотни генов.
Техника обнаружения полосатости хромосом получила широкое распространение в практических целях, однако остается неизвестным, чем вызывается наблюдаемый характер окрашивания. Твердо установлено, что без предварительной обработки хромосом они прокрашиваются более или менее равномерно.
Таким образом, образование полос зависит от характера предварительной обработки, при которой изменяется окрашиваемость хромосомы (по-видимому, при предварительной обработке из неокрашиваемых областей удаляются компоненты, которые связывают краску). Однако при разной предварительной обработке хромосом можно получить одинаковое распределение полос.
Единственное различие между областями полос и промежутков состоит в том, что по сравнению с промежутками области полос характеризуются меньшим содержанием ГЦ-пар. Если большая хромосома, размером порядка 100 Мпн, содержит около 10 полос, то это означает, что она разделена на регионы, примерно 5 Мпн каждый, с низким (полоса) и высоким (промежуток) содержанием ГЦ-пар. Методом гибридизации с иРНК установлено, что гены преимущественно локализованы в промежутках. Все эти данные указывают на существование организации хромосом, которая зависит от первичной структуры ДНК и носит дистантный характер.
Результаты, полученные при секвенировании генома человека, подтверждают основные наблюдения. Рисунок ниже иллюстрирует, что при делении генома на небольшие доли отмечаются отчетливые флуктуации содержания ГЦ-пар. В среднем, геном типичной клетки млекопитающих содержит 41% ГЦ-пар. Существуют области с минимальным (30%) и максимальным (65%) их содержанием.
Если исследовать более крупные фрагменты, то наблюдаются меньшие вариации. Средняя величина фрагментов, содержащих более, чем 43% ГЦ-пар, составляет 200-250 тпн. Это позволяет сделать вывод, что структура типа полоса/промежуток не представлена однородными участками с различным содержанием ГЦ-пар, хотя полосы действительно содержат больше фрагментов с низким их содержанием. Гены преимущественно локализуются в областях с высоким содержанием ГЦ-пар. Пока остается неизвестным, какое отношение этот показатель имеет к структуре хромосом.
Полосы на Х-хромосоме человека соответствуют отдельным областям.
Короткое плечо обозначается р, а длинное плечо — q; каждое плечо подразделяется на большие области, а последние на более мелкие.
Эта карта хромосомы показывает ее структуру при низком разрешении;
при более высоком разрешении некоторые полосы подразделяются дальше, на более мелкие полосы и промежутки;
например р21, подразделяется на р21.1, р21.2, и р21.3
На протяжении коротких участков ДНК существуют значительные вариации в содержании ГЦ-элементов.
Каждый столбик представляет собой представленность в ДНК фрагментов длиной 20 тпн,
(в %) с определенным содержанием ГЦ-элементов.
