13. Первый уровень упоковки днк в хромосомею Минимальная нуклеосома( нуклеосомный кор). Нуклеосома. Гистон-ацетилтрансфераза нат.

Существует 4 уровня компактизации нити ДНК: 1 ур.-нуклеосомный(обеспечивает всвер скручивание ДНК по поверхности гистоновой сердцевины); 2 ур.- нуклеомерный ( идет объединение 6 нуклеосом в виде глобулы); 3 ур.-хромомерный (петли фибрилл ДНП, объединенные скрепками из негистоновых белков, образуют компактные тела, которые при искусственной деконденсации дадут разетковидные структуры); 4 ур.-хромонемный ( сближение в линейном порядке хромомеры образуют толстые нити (0,1-0,2)мкм.

Хроматиновые волокна, имеющие диаметр 10 нм, часто обнаруживаются в двух альтернативных формах: в форме сплошного волокна, либо чаще в форме более вытянутого волокна с утолщениями – «бусинками», нанизанными по всей длине нити с определенными интервалами. Каждая из таких «бусинок» представляет собой организованную структуру, которая получила название нуклеосомы. Индивидуальные нуклеосомы соединены тонкой нитью – это свободная двухцепочечная ДНК. Мономерная нуклеосома содержит ДНК связанную с гистонами пяти типов.

Так как все нуклеосомы состоят из одинакового набора гистонов, связанных с ДНК определенной длины, характерной для конкретного вида организма – существует в организации хроматина структура, отличающаяся неизменностью строения. Такая структура существует, и называется она минимальной нуклеосомой или нуклеосомным кором.

Минимальная нуклеосома была идентифицирована по действию ДНК-азы микрококков на нуклеосомный мономер. Сначала фермент вносит разрезы в ДНК между нуклеосомами, а затем, если реакцию продолжить, нуклеаза подравнивает концы ДНК до образования минимальной нуклеосомы, при этом происходит ступенчатое уменьшение длины сегмента ДНК в составе данной структуры.

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.

Гистон-ацетилтрансфераза НАТ— фермент, ацетилирующий остатки лизина в гистонах. Донором ацетильной группы является ацетил-кофермент А, при этом образуется ε-N-ацетил-лизин. Роль-Ацетилирование гистонов связано с активацией транскрипции ДНК. Гистон-ацетилтрансфераза связывается с эухроматином, когда к последнему присоединяется фактор транскрипции. Последующее ацетилирование гистонов вносит отрицательный заряд на их поверхность, что приводит к отталкиванию гистонов друг от друга. В результате закрытая до этого ДНК становится доступной для ферментов, осуществляющих транскрипцию.

14. Значение ацетилирования в регуляции процессов сборки нуклеосом de novo. Сайты модификации N-концевых последовательностей гистонов Н3 и Н4 с участием цитоплазматической гистон-ацетилтрансферазы HAT1.

Полипептидные цепи гистонов содержат структурные домены нескольких типов. Центральный глобулярный домен и гибкие выступающие N- и С- концевые участки, обогащенные основными аминокислотами, получили название плеч. С-концевые домены полипептидных цепей, участвующие в гистон-гистоновых взаимодействиях внутри кoровой частицы, находятся преимущественно в виде альфа-спирали с протяженным центральным спиральным участком, вдоль которого с двух сторон уложено по одной более короткой спирали. N- концевые плечи гистонов обеспечивают их взаимодействие со специфическими участками ДНК. Так, N-концевые домены гистона Н3 контактируют с участками ДНК на входе в кoровую частицу и выходе из нее, тогда как соответствующий домен гистона Н4 связывается с внутренней частью ДНК нуклеосомы.

Ацетилирование гистонов. N- концевые "хвосты" гистонов содержат остатки аминокислоты лизина. Аминокислотная последовательность "хвостов", особенно местоположение остатков лизина, строго консервативна в эукариотических клетках, от дрожжей до человека. Лизин имеет положительно заряженную аминогруппу на эпсилон- атоме углерода (эпсилон- аминогруппа). Она ацетилируется гистоновой ацетилтрансферазой (HAT). Обратная реакция проходит под действием деацетилазы (HDA). Положительный заряд на амино - группе лизина взаимодействует с отрицательным зарядом фосфатных групп ДНК и отрицательно - заряженными фрагментами гистонового октамера. Нейтрализация основного заряда гистоновых "хвостов" ацетилированием снижает их сродство с ДНК и меняет гистон - гистоновые взаимодействия между соседними нуклеосомами, а также взаимодействия гистонов с др. регуляторными белками. Это делает возможной транскрипцию.

При онкологических заболеваниях и некоторых вирусных инфекциях нарушается свойственный нормальной клетке баланс между ацетилированием и деацетилированием гистонов. Так, аденовирусный онкобелок Е1А ингибирует активность гистоновой ацетилтрансферазы, и, следовательно, гистоны остаются без ацетильной метки. В результате невозможно действие деацетилазы, а от ее взаимодействия с определенным белком зависит подавление роста клеток раковой опухоли.

Также выявлено, что от уровня ацетилирования гистонов зависит уровень активности генов супероксиддисмутазы, а следовательно, и защита клетки от оксидативного стресса, который, согласно некоторым теориям, и является фактором старения.