Back to chapter

5.6:

Нуклеосома

JoVE Core
Molecular Biology
A subscription to JoVE is required to view this content.  Sign in or start your free trial.
JoVE Core Molecular Biology
The Nucleosome

Languages

Share

Белки играют ключевую роль роль в определении физической структуры хромосомы. Наиболее ораспространённые из них небольшие, положительно заряженные белки называются гистонами. Этот положительный заряд позволяет их тесным образом ассоциировать с отрицательно заряженной ДНК.На определенных этапах цикла клетки, ДНК плотно намотаны вокруг конкретных гистонов, формируя структуры, которые называются нуклеосомами. Нуклеосомы часто сравнивают с бисером на нитях ДНК Нуклеосома состоит из нескольких ключевых элементов. Первый из этих это октамер белков гистона, по две молекулы каждого из H2A, H2B, H3 И H4.Далее, нуклеосома также имеет от 145 до 147 пар оснований, и ДНК намотана вокруг белка октамера почти вдвое.Вместе, гистон Октамер и ДНК вокруг него известны как частица ядра нуклеосомы. Каждый из гистонов в ядре нуклеосомы содержит небольшой, положительный заряженный хвост, включающий от 11 до 27 аминокислот. Хвосты выдвигаются наружу из частицы ядра нуклеосомы и помогают в удержании отрицательно заряженной ДНК и связанных с ней гистонов.Кроме того, гистонные хвосты могут взаимодействовать с хвостами соседних частиц ядра, кчто облегчает упаковку ДНК. Пятый тип гистона, H1, играет ключевую роль в нуклеосомной структуре, хотя он не является частью ядра нуклеосомы. Н1 связывается с ДНК, где она присоединяется, и лоставляет октамер, действующий в качестве зажима, удерживая ДНК на месте.Наконец, нуклеосома также включает в себя растяжку линкерной ДНК, прилегающей к частице ядра нуклеосомы. Линкерная ДНК, которая отделяет каждую частицу ядра может отличаться по длине, от от 30 до 40 пар оснований между типами клеток. А термины нуклеосома”и ядерная частица нуклеосомы”часто используются как взаимозаменяемые, на самом деле нуклеосома относится к ядерной частице нуклеосомы и соседней линкерная ДНК.В целом нуклеосомы способны сокращать длинную ДНК молекулу в нить хроматина, которая составляет около одной трети исходной длины.

5.6:

Нуклеосома

ДНК в человеческой клетке составляет почти 2 метра в длину, и она упакована внутри крошечного ядра, всего несколько микрон в диаметре. Уровень компактизации ДНК внутри ядра поражает. Она упорядочена на нескольких последовательно более высоких уровнях компактизации, чтобы поместиться в такое крошечное пространство. Самая компактная форма ДНК — хромосома, которую можно увидеть под микроскопом в делящейся клетке.

ДНК дважды наматывается вокруг белкового комплекса, называемого гистоновым кором, который состоит из 8 гистоновых белков. Этот комплекс ДНК и гистонового белка называется нуклеосомой, фундаментальной и функциональной единицей упаковки ДНК. Нуклеосомы могут дополнительно наматываться вокруг себя, образуя компактизацию более высокого порядка.

Когда ДНК извлекается из клетки в условиях низкого содержания соли и исследуется под микроскопом, она напоминает бусины на нити. Нить представляет свободную ДНК, называемую "линкерной ДНК", связывающую похожие на бусины нуклеосомы. Если ДНК выделяется в физиологических солевых условиях (0,15 М KCl), она принимает форму волокна с диаметром 30 нм, которая связана с H1, негистоновым белком. Белок H1 плотно связывается с обеими нуклеосомами и не позволяет ДНК скользить.

Гистоны — это высококонсервативные белки

Аминокислотные последовательности коровых гистоновых белков высоко консервативны у отдаленно родственных видов. Например, аминокислотные последовательности гистона H3 вилочковой железы теленка и растения горох имеют только четыре различия в аминокислотах.

Негистоновые белки

Нуклеосомный комплекс также связан с небольшой долей негистоновых белков, которые помогают сохранять упаковку и организовывать длинные петли хроматина. Негистоновые белки также участвуют в регуляции репликации ДНК и синтезе РНК.

Suggested Reading

  1. Molecular Cell Biology, Lodish, 8th edition, Pages 328-339
  2. Annunziato, A. "DNA packaging: nucleosomes and chromatin." Nature Education 1, no. 1 (2008): 26.