МедУнивер - MedUniver.com Все разделы сайта Видео по медицине Книги по медицине Форум консультаций врачей  
Рекомендуем:
Генетика:
Генетика
Аномалии хромосом
Биология клетки
Генетика врожденных пороков
Генетика рака - опухолей
Молекулярная генетика
Наследственные синдромы
Цитогенетика - исследование хромосом
Лечение наследственных болезней
Фармакогенетика
Форум
 

Строение октамера гистонов нуклеосомы

• Октамер гистонов состоит из ядра, включающего тетрамер Н32-Н42, связанного с двумя димерами Н2А-Н2В

• Каждый гистон плотно переплетается со своими партнерами

• Все коровые гистоны имеют структурный мотив гистоновой складки

• N-терминальный конец гистона выходит из нуклеосомы

До сих пор мы рассматривали строение нуклеосомы с точки зрения организации ДНК на ее поверхности. Для того чтобы понять организацию белковой части нуклеосомы, мы должны знать, каким образом гистоны взаимодействуют друг с другом и с ДНК. Способны ли они к взаимодействию только в присутствии ДНК или могут независимо образовывать октамеры? Большая часть данных о межгистоновых взаимодействиях получена на основании исследований способности этих белков к образованию стабильных комплексов и из экспериментов по образованию белковых сшивок.

Коровые гистоны образуют два типа комплексов. Н3 и Н4 образуют тетрамер (Н32-Н42). Гистоны Н2А и Н2В образуют различные комплексы, наиболее часто димеры (Н2А-Н2В).

Гистоны нуклеосомы
В симметричной модели нуклеосомы тетрамер гистонов Н32-Н34 обладает формой ядра.
Один димер Н2А-Н2В виден сверху, второй находится снизу.

Интактные октамеры гистонов можно получить или экстрагируя их из хроматина, или при ассоциации концентрированных растворов белков in vitro, содержащих много солей. Октамер может диссоциировать с образованием гексамера, и Н2А-Н2В димера гистонов. Это говорит о существовании в нуклеосоме центрального «ядра», содержащего тетрамер Н32-Н42. In vitro тетрамер участвует в организации ДНК в частицы, обладающие некоторыми свойствами коровых.

Эксперименты с применением сшивающих агентов показали, какие пары гистонов в нуклеосоме располагаются рядом. (Трудность интерпретации полученных данных состоит в том, что сшивается лишь небольшая часть белков, и поэтому следует с осторожностью экстраполировать эти данные на ядро нуклеосомы in vivo) Полученные данные использовались для построения модели организации нуклеосомы. Схематически она представлена на рис. 6.40.

Структурные исследования показывают, что изолированный октамер гистонов по форме напоминает коровую частицу. Это свидетельствует о том, что общая структура частицы задается в результате гистон-гистоновых взаимодействий. Расположение отдельных гистонов в октамере было установлено на основании их способности к взаимодействию друг с другом и экспериментов со сшивающими агентами.

На основании анализа кристаллической структуры (с разрешением 3,1 А) была предложена модель строения октамера гистонов. Исследование направления отдельных полипептидных элементов кристаллической структуры предполагает, что гистоны не организованы в виде индивидуальных глобулярных белков, а взаимосвязаны со своими партнерами: Н3 с Н4, и Н2А с Н2В. Таким образом, в модели отдельно выделены тетрамеры Н32-Н42 (белым цветом) и димеры Н2А-Н2В (голубым цветом), и не показаны индивидуальные гистоны.

На верхнем рисунке в таком же ракурсе представлена модель, схематически изображенная на рисунке ниже. Тетрамер Н32-Н42 составляет диаметр октамера. Он обладает формой подковы. Пара Н2А-Н2В представлена двумя димерами, но на рисунке показан один из них. Вид сбоку представлен в том же ракурсе, как и на рисунке ниже. На этом изображении можно четко видеть расположение тетрамера Н32-Н42 и двух димеров Н2А-Н2В. Белок образует некое подобие бобины, по поверхности которой проходит суперспиральная ДНК, делающая почти два полных витка вокруг нуклеосомы.

Модель характеризуется осью симметрии второго порядка, расположенной перпендикулярно боковой плоскости.

На рисунке ниже расположение гистонов представлено более подробно (кристаллическую структуру исследовали при разрешении 2,8 А). На верхнем рисунке представлено расположение молекулы гистона каждого типа по отношению к витку вокруг нуклеосомы (пронумерованы от 0 до +7). Все четыре коровых гистона имеют одинаковую структуру, в которой три а-спирали связаны двумя петлями. Такая структура называется гистоновым фолд-доменом. Эти регионы взаимодействуют между собой с образованием гетеродимеров серповидной формы; каждый гетеродимер связывается с 2,5 оборотами двойной спирали ДНК (Н2А-Н2В связывается с +3,5 ± 6; Н3-Н4 с +0,3 ± 3, расположенными на периферии, как показано).

В основном связывание происходит с фосфодиэфирным скелетом (что обусловлено необходимостью упаковки любой ДНК, независимо от нуклеотидного состава). Как можно видеть в нижней части рисунка, тетрамер Н32-Н42 образуется за счет взаимодействия между двумя субъединицами Н3.

Каждый из коровых гистонов рассматривают как глобулярный белок, определяющий массу центрального белка нуклеосомы. Каждый гистон также обладает гибким N-концевым хвостом, способным модифицироваться, что играет важную роль в функциональной активности хроматина. Расположение хвостов, составляющих примерно четверть от массы белка, твердо не установлено, и на рисунке ниже показано произвольно.

Однако хвосты гистонов Н3 и Н2В проходят между витками суперспирали ДНК и выходят за пределы нуклеосомы, как показано на рисунке ниже. Под действием УФ между хвостами и ДНК образуются сшивки. При этом нуклеосомы образуют большее количество продуктов, чем коровые частицы. Это означает, что хвосты контактируют с линкерной ДНК. По-видимому, хвост гистона Н4 контактирует с димером Н2А-Н2В, находящимся в соседней нуклеосоме. Это взаимодействие может служить важным фактором, обеспечивающим общую структуру нуклеосомы.

Октамер коровых гистонов
Пространственная модель кристаллической структуры октамера коровых гистонов.
Тетрамер Н32-Н42 выделен белым цветом, а Н2А-Н2В димеры голубым.
Вид сверху показывает только один из Н2А-Н2В димеров, поскольку второй расположен снизу.
ДНК выделена зеленым цветом.
Дополнительная симметрия нуклеосомы
Вид половины нуклеосомы сверху, показывающий расположение пар гистонов Н3-Н4 и Н2А-Н2В.
При наложении второй половины можно видеть симметричную организацию нуклеосомы.
Хвосты гистонов
Глобулярные участки молекул гистонов локализуются внутри гистонового октамера коровой частицы,
однако расположение N-терминальных «хвостов», на которых располагаются сайты модификации,
неизвестно и может быть не столь строго фиксировано.
Хвосты гистонов
N-терминальные «хвосты» гистонов организованы беспорядочно
и могут выходить между витками спирали ДНК, обвивающей коровые частицы.

Редактор: Искандер Милевски. Дата обновления публикации: 18.3.2021

- Также рекомендуем "Строение фибрилл хроматина и их нуклеосомы"

Оглавление темы "Нуклеосомы":
  1. Структура ДНК нуклеосом
  2. Строение октамера гистонов нуклеосомы
  3. Строение фибрилл хроматина и их нуклеосомы
  4. Сборка нуклеосом при репликации ДНК и хроматина
  5. Позиционирование нуклеосом на ДНК
  6. Структура домена ДНК с активными генами
  7. Все ли гены организованы в нуклеосомы?
  8. Механизм удаления гистонов с нуклеосом при транскрипции
  9. Факторы удаления и сборки гистонов нуклеосом
  10. Сайты ДНК с повышенной чувствительностью к ДНКазе (нуклеазе)
Медунивер Мы в Telegram Мы в YouTube Мы в VK Форум консультаций врачей Контакты, реклама
Информация на сайте подлежит консультации лечащим врачом и не заменяет очной консультации с ним.
См. подробнее в пользовательском соглашении.