Упаковка ДНК (гистоны, нуклеосома, нуклеосомная нить, соленоид.и.т.д.)

Хромосомы сильно варьируют в размерах в зависимости от клеточного цикла. Их размер максимален в интерфазе и минимален во время клеточного деления. Изменения размеров в 10000 раз. Причина в вариантах спирализации, количестве нитей ДНК, входящих в хромосому. В 1961 г. Рис предложил полимерную модель: каждая хромосома состоит из двух хроматид, каждая хроматида – из двух полухроматид. Каждая полухроматида – из двух фибрилл, каждая фибрилла – из двух субфибрил, субфибрилла – из нуклеогистонных молекул, которые состоят из м-РНК. Эта модель противоречила генетике. Мутации обычно рецессивны. Чтобы реализоваться в фенотипе, мутации должны перейти в гомозиготное состояние. Эта мутация при многонитчатости ДНК почти не имеет шансов проявится в фенотипе, так как она действует на одну копию мутантного аллеля. Тем не менее, многонитчатые хромосомы были обнаружены в ядрах клеток слюнных желез двукрылых насекомых. Они получили название политенные хромосомы.

В 1963 г. Тейлор предложил унилинейную модель хромосом, в основе которой лежали представления, что хромосома состоит из одной двухцепочечной модели ДНК. Анализ химической структуры показал, что в составе хромосомы есть ДНК, гистоновые, негистоновые белки, РНК и липиды. Количество гистонов пропорционально количеству ДНК. В состав хромосом входит 5 основных гистонов Н₁, Н_2А, Н_2В, Н₃, Н₄. Количественно преобладает в 2 раза Н₁, остальные присутствуют примерно в равных количествах. Гистоны образуют структуру из восьми штук, которая называется гистоновый кор (нуклеосома). Вокруг него обмотана нить ДНК. Вокруг каждой нуклеосомы ДНК делает 1,75 витка. Линкер – участок ДНК между двумя нуклеосомами.

Компактизация продолжается до того, что нуклеосомная нить становится плотнее из-за того, что гистоны Н₁ подтягивают нуклеосомы так, что формируются розетки. В результате такой упаковки образуются первичные фибриллы толщиной 30 нм. Полагают, что в формировании соленоидной структуры спирали принимают участие Н₁, Н₃, и негистоновые белки.

Соленоидная структура в свою очередь петельные домены первого порядка. В каждую петлю входит 20-80 тысяч нуклеотидов. Эти петельные домены удерживаются за счет негистоновых белков. Из петельных доменов первого порядка формируются петельные домены второго порядка. формирование петельных доменов 2-го порядка идет за счет фосфорилирования гистонов. Полагают, что в центре митотической хромосомы располагаются белки – металлопротеиды, которые образуют остов, к которым крепятся петельные домены второго порядка. Таким образом, компактизация последовательно включает в себя:

1. β-форма (2 нм) ДНК, где имеется 10 пар оснований на виток.

2. ДНК накручено на нуклеосому (толщина нити – 10 нм).

3. Гистоны Н₁ подтягивают нуклеосомы друг к другу.

4. В нуклеосоме формируют розетку, и они располагаются друг над другом в виде соленоида. Толщина соленоидной нити – 90 нм.

5. Формирование петельного домена первого порядка.

6. Формирование петельного домена второго порядка.

7. Формирование хроматиды с участками металлопротеидов. Диаметр – 4 мкм.

Дата добавления: 2015-04-24