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
 

Петли и домены ДНК для ее спирализации

• В интерфазном хроматине ДНК отрицательно суперспирализована и образует независимые домены размерами около 85 тпн

• Метафазные хромосомы обладают опорной белковой структурой, к которой присоединены петли суперспирализованной ДНК

Характерная полосатость структуры каждой хромосомы вызвана скручиванием дезоксирибонуклеопротеидной фибриллы. При участии белкового матрикса фибрилла образует петлеобразные структуры. Нуклеоид бактерий также организован в форме петель, однако молекулярные основы этой организации носят иной характер. Это обнаруживается при исследовании свойств хромосомного материала, который высвобождается при мягком лизисе клеток бактерий и эукариот.

При лизисе клеток Е. coli происходит высвобождение фибрилл, имеющих форму петель, связанных с фрагментами клеточной оболочки. Как можно видеть из рисунке ниже, ДНК в этих петлях находится не в виде протяженных двунитевых структур, а связана с белками в компактные образования. Нуклеоид может быть выделен в виде быстроседиментирующего комплекса, по весу содержащего около 80% ДНК.

Характерная особенность ДНК изолированного нуклеоида бактерий состоит в том, что она проявляет свойства замкнутого дуплекса. Об этом свидетельствует ее отношение к бромистому этидию. Небольшие молекулы этого красителя интеркалируют между парами оснований и генерируют положительные супервитки в «замкнутых» циркулярных (кольцевых) молекулах ДНК В такой молекуле не нарушена целостность обеих цепочек ДНК (В «открытой» циркулярной (кольцевой) молекуле, содержащей разрыв в одной из цепочек, или в случае линейных молекул ДНК при интеркаляции вращается свободно, тем самым снимая напряжение.)

ДНК бактерий
При лизисе клеток Е. coli нуклеоид выделяется в виде собранных в петли фибрилл.

В процессе выделения в компактной структуре нуклеоида могут возникать разрывы; также они образуются при его ограниченной обработке ДНКазой. Однако это не влияет на способность бромистого этидия генерировать в ДНК положительные супервитки. Способность генома реагировать с бромистым этидием при наличии разрывов в ДНК, свидетельствует о существовании множества независимых хромосомных доменов; степень суперспирализации в каждом домене не зависит от состояния суперспиралей в соседних доменах.

Каждый домен состоит из цепи ДНК, концы которой каким-то (неизвестным) образом фиксированы, что не позволяет вращательному усилию распространяться на другие домены.

В клетке, где ковалентно-замкнутая ДНК суперпирализована отрицательно, при интеркаляции бромистого этидия вначале удаляются отрицательные супервитки, а затем образуются положительные. Количество интерка-лятора, необходимое для полной релаксации супервитков, зависит от исходной плотности отрицательных супервитков. Раньше считалось, что каждый домен содержит примерно 40 тпн ДНК, однако, согласно последним данным, размер каждого домена может быть меньше и составляет около 10 тпн.

Это означает, что в геноме Е. coli содержится порядка 400 доменов. По-видимому, концы доменов не фиксируются на определенных сайтах хромосомы, а расположены случайно.

Такие же отдельные домены характерны для хромосом эукариот. При лизисе ядер на поверхности градиента сахарозы геном может быть получен в виде компактной структуры. Так, из ядер клеток D. melanogaster, могут быть выделены структуры, состоящие из плотно упакованных фибрилл (диаметром около 10 нм), содержащих ДНК, которая находится в комплексе с белками.

Плотность суперспирализации, измеренная при титровании бромидом этидия, примерно соответствует одному отрицательному супервитку на 200 пн. При обработке ДНКазой эти супервитки удаляются, однако структура 10-нм фибриллы остается. Это позволяет предполагать, что суперспираль представляет собой форму пространственной организации фибриллы, и образование ее обусловлено возникновением скручивающего усилия.

Для полной релаксации суперспирали требуется один разрыв на 85 тпн, что соответствует средней длине «замкнутой» ДНК Эта область может представлять собой петлю или домен, аналогичный обнаруженным в геноме бактериям. После экстракции из митотических хромосом большей части белков эти петли становятся видимыми. Они состоят из ДНК, содержащей примерно 8% исходного количества белка. Как следует из рисунка ниже, частично лишенные белка хромосомы выглядят как структуры, содержащие внутри каркас и окруженные гало ДНК.

Каркас метафазной хромосомы представляет собой плотную сеть фибрилл. От него, в виде петель средней длины, 10-30 мкм (30-90 тпн), распространяются нити ДНК. Эта ДНК может быть удалена при ферментативной обработке без нарушения целостности каркаса, который содержит набор определенных белков. Таким образом, можно предполагать, что ДНК организована в виде петель размером порядка 60 тпн, которые прикреплены к центральному белковому каркасу.

Внешне каркас напоминает митотическую пару сестринских хроматид. Обычно сестринские каркасы тесно примыкают друг к другу, но иногда располагаются раздельно, соединяясь между собой посредством лишь нескольких фибрилл. Могут ли они представлять собой структуры, ответственные за поддержание формы митотических хромосом? Образуется ли каркас при объединении тех белков, которые обычно фиксируют основания петель в интерфазном хромаине?

Петли ДНК
Хромосома, лишенная гистонов, состоит из белкового каркаса,
к которому присоединены петли ДНК.

Редактор: Искандер Милевски. Дата обновления публикации: 18.3.2021

- Также рекомендуем "Механизм соединения ДНК с ядерным матриксом при помощи MAR (matrix attachment regions)"

Оглавление темы "Ядро клетки":
  1. Малые ядерные РНК (UмяРНК) и малые ядерные рибонуклеопротеидные частицы (мяРНП)
  2. Механизм транспорта микроРНК
  3. Перспективы изучения ядра клетки
  4. Строение хромосом и их размеры
  5. Строение хроматина и его формы
  6. G-полосы хромосом и их значение
  7. Петли и домены ДНК для ее спирализации
  8. Механизм соединения ДНК с ядерным матриксом при помощи MAR (matrix attachment regions)
  9. Локализация и функции центромер хромосом
  10. Функции ДНК центромер Saccharomyces cerevisiae
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.