• При действии микрококковой нуклеазы из хроматина высвобождаются индивидуальные нуклеосомы, представляющие собой частицы размером 11S
• Нуклеосома содержит примерно 200 пн ДНК, по две копии каждой из молекул гистонов Н2А, Н2В, Н3 и Н4, а также одну копию молекулы гистона Н1
• ДНК обернута по поверхности октамера белков
Хроматин и хромосомы состоят из дезоксирибонуклеопротеиновой фибриллы, которая имеет несколько уровней организации. Структура митотических хромосом с их характерной дифференциальной окраской соответствует наиболее сложному, полностью конденсированному состоянию этой фибриллы. У всех эукариот основная структурная единица хроматина одинакова — это нуклеосома, содержащая около 200 пн ДНК и гистоны. Негистоновые белки принимают участие в скручивании цепочки нуклеосом в структуру более высокого порядка.
Когда интерфазные ядра суспендируют в растворе низкой ионной силы, они набухают и разрушаются. При этом высвобождаются фибриллы хроматина. На рисунке ниже представлен лизат ядер, содержащий вышедший из них хроматин. Отдельные участки состоят из плотно упакованных фибрилл, однако видно, что области, содержащие релаксированный хроматин, содержат дискретные частицы. Это нуклеосомы. В полностью деспирализованных участках отдельные нуклеосомы соединены между собой тонкой нитью двойной цепи ДНК. Эта непрерывная двойная цепь проходит через группу частиц.
Индивидуальные нуклеосомы можно получить, обрабатывая хроматин одной из эндонуклеаз — микрококковой нуклеазой. Она разрезает нити ДНК между нуклеосомами. Вначале высвобождаются группы нуклеосом, а затем отдельные нуклеосомы. Изолированные нуклеосомы выглядят как компактные частицы. Они обладают коэффициентом седиментации ~11S.
При переваривании хроматина с помощью микрококковой нуклеазы
высвобождаются индивидуальные нуклеосомы.
Нуклеосома содержит 200 пн ДНК, связанной с октамером гистонов, который состоит из двух копий молекулы каждого гистона Н2А, Н2В, Н3, и Н4. Эти гистоны называются коровыми (англ, core — сердцевина). Расположение их в нуклеосоме схематически показано на рисунке ниже. Эта модель объясняет стехиометрию коровых гистонов в хроматине: Н2А, Н2В, Н3, и Н4 присутствуют в эквимолекулярных количествах, по 2 молекулы каждого белка на 200 пн ДНК.
Гистоны Н3 и Н4 принадлежат к числу наиболее консервативных из известных белков. Это позволяет предполагать, что они обладают одинаковыми функциями в клетках всех эукариот. Гистоны Н2А и Н2В обнаружены во всех эукариотических клетках, однако отмечены существенные видоспецифические различия в их первичной структуре.
Гистон Н1 включает группу близких по структуре белков, которые показывают выраженную тканевую и видовую вариабельность (и не обнаружены у дрожжей). Функция гистона Н1 отличается от функции коровых гистонов. Этот гистон присутствует в хроматине в половинном от коровых гистонов количестве и может быть удален из него наиболее полно (обычно с помощью экстракции разбавленным (0,5 М) солевым раствором). Удаление гистона Н1 не нарушает структуру нуклеосомы. Это позволяет предполагать, что гистон располагается вне нуклеосомной частицы.
По форме нуклеосома соответствует плоскому диску или цилиндру диаметром 11 нм и высотой 6 нм. Длина ДНК примерно в два раза превышает ~34 нм окружность нуклеосомы. ДНК проделывает симметричный путь вокруг октамера. На рисунке ниже схематически представлен путь ДНК в виде спирали, делающей два оборота вокруг цилиндрического октамера. Заметьте, что ДНК «входит» на поверхность нуклеосомы и «покидает» ее в точках, расположенных близко друг к другу. В этой области может располагаться гистон Н1.
На поперечном сечении предложенной модели мы видим, что витки двух оборотов нити ДНК лежат вплотную друг к другу. Высота цилиндра 6 нм, из них 4 нм занято двумя витками ДНК (диаметр нити ДНК составляет 2 нм).
Наличие на нуклеосоме двух витков ДНК, возможно, имеет функциональное значение. Поскольку один виток вокруг нуклеосомы составляет 80 пн ДНК, две точки, разделенные расстоянием 80 пн в свободной двойной спирали, в действительности, на поверхности нуклеосомы могут располагаться близко друг к другу, как это показано на рисунке ниже.
Хроматин, который высвобождается при лизисе ядер,
состоит из компактно организованных дискретных частиц.
Нуклеосомы состоят из примерно одинаковых количеств ДНК и гистонов (включая гистон Н1).
Рассчетная маса нуклеосомы составляет 262 кДа
Два витка ДНК на нуклеосоме расположены близко друг к другу.
Нуклеосома может представлять собой цилиндр,
снаружи которого располагаются два витка ДНК.
Последовательности ДНК, локализованные на разных витках,
на нуклеосоме могут располагаться близко друг к другу.
