11. Характеристика волокон хроматина диаметром 10 нм и 30 нм. Мономерная нуклеосома. Структурирующая роль гистонов в организации генома эукариот.

Хроматиновые волокна(10 нм) в 2 альтернативных формах: А) в форме сплошного волокна; Б) (чаще) в форме вытянутого волокна с утолщениями – «бусинками», нанизанными по всей длине нити с определенными интервалами. утолщения нуклеопротеидные комплексы, связанные с cильнооснóвными белками– гистонами. Каждая из «бусинок» - организованная структура - нуклеосомы. Индивидуальные нуклеосомы соединены свободной двухцепочечной ДНК. Нуклеопротеидный комплекс:

-«Нуклеосомный кор»

-Хроматосома (базовый структ. элемент нуклеопрот. комплекса, сост. из 166 пар нуклеотидов суперспирализ. ДНК, обернутой дважды вокруг гистонового октамера. Фиксируется Н1)

Структура, отличающаяся неизменностью строения в организации хроматина - минимальная нуклеосома(=нуклеосомный кор). состоит из сегмента хромосомной ДНК длиной 146 пар оснований намотанной на гистоновый октамер, включающий гистоны Н2А, Н2В, Н3 и Н4 – по две молекулы каждого белка. минимальные нуклеосомы имеют дискообразную форму и представлены отрицательно суперспирализованной ДНК накрученной на октамер гистонового кора. Этот октамер состоит из центрального тетрамера построенного из двух прочно взаимодействующих гетеродимеров Н3:Н4. С каждой стороны тетрамера располагаются гетеродимеры Н2А:Н2В. Полинуклеосома – сост. из нуклеосом, связ. линкерной ДНК (166 пар оснований). Модель нуклеосомного кора: Сегмент ДНК длиной 146 пар оснований обвивает гистоновый октамер, делая вокруг него 1¾ оборота.

Гистоны:

богатые лизином (Н1),

умеренно богатые лизином (Н2А и Н2В)

богатые аргинином (Н3 и Н4).

Каждый гистон кора имеет компактный домен(70-100 АК-остатков) и гибкий (подвижный) N-концевой «хвост» (30 АК-остатков). Оснóвные N-концевые области белков ответственны за связывание с ДНК.

Нуклеоплазмин - белок сборки, контролирует реакцию ДНК с гистонами, ведет к образованию нуклеосом. «молекулярный сопровождающий».

В результате взаимодействия с нуклеосомными частицами происходит формирование волокна диаметром 10 нм (100Å) - нуклеофиламент. при повышении ионной силы спиральный соленоид d= 30 нм (300Å). Данный этап конденсации ДНК характеризуется плотностью упаковки со значением 40-50. спирализованный соленоид укладывается в спираль высшего порядка, впоследствии формирует «шпилькообразную» структуру диаметром 60 нм.

12. Классификация гистонов. Эволюционная стабильность гистонов н3 и н4. Роль оснóвных n-концевых «хвостов» гистонов в конденсации днк.

Гистоны- ядерные белки, необходимые для сборки и упаковки нитей ДНК в хромосоме.

По относительной доле основных АК ( Lys/Arg) существует 5 типов гистонов, имеющих разные размеры полипептидных цепей.

Гистоны, как основные белки, часто классифицируют:

1)богатые лизином (Н1)

2)умеренно богатые лизином (Н2А и Н2В)

3)богатые аргинином (Н3 и Н4)

Каждый гистон имеет компактный домен из 70-100 АК-ных остатков и гибкий N-концевой хвост, содержащий около 30 АК-ных остатков. Домены гистонов построены из Z-образных гистоновых складок, состоящих из одного длинного α-спирализованного участка и двух примыкающих к нему коротких α-спиралей. Анализ АК-ных последовательностей гистонов Н4, выделенных из проростков гороха и из тимуса теленка показал, что они различаются по двум положениям из 102 (Val вместо Ile и Lys вместо Arg). Т.о последовательность АК в Н4 сохранилась почти без изменений →эволюционная стабильность.

Гистон Н3 также мало изменился в ходе эволюции. Последовательность АК из проростков гороха и из тимуса различается по четырем положениям.

Для сравнения скорости изменения последовательности этих гистонов в ходе эволюции со скоростью изменения других белков используют величину единичного эволюционного периода, она равна времени, за которое последовательность АК в белке изменилась на 1%.

Н2А и Н2В менее консервативные, но все еще проявляют эволюционную стабильность, особенно в пределах неосновных последовательностей АК.

Н1 отличается от других гистонов тем, что они крупнее, более основные и характеризуются высокой видовой и тканевой специфичностью. В следствии высокого содержания в них Lys и Arg они обладают выраженными поликатионными свойствами и легко взаимодействуют с полианионным остовом ДНК, образуя незаряженные нуклеопротеидные комплексы.

N-концевые последовательности - высококонсервативные области, т.к они выполняют 2 основные функции: 1) дают возможность нуклеосомам упаковываться в волокно d=30нм., 2) специфические модификации этих концов используются для сборки хроматина и для регуляции доступности ДНК в составе хроматиновых волокон аппаратам транскрипции, репликации и репарации.