2.3.1.4. Интеграция хроматиновых волокон в хромосомную структуру

Интерфаза. Интерфазная хромосома представляет собой элементарную фибриллу, состоящую из нуклеосом, соединенных линкерами. Эта фибрилла пронизывает не все ядро, а лишь определенные его области. Возможно, однако, что транскрибируемые хромосомные сегменты распространяются до центра ядра. В норме хроматин сильно спирализован. Относительно точного числа уровней спирализации еще ведется дискуссия. Волокна, соответствующие возрастающим порядкам спирализации, можно описать следующим образом [1042]:

Фибрилла	Степень укорочения:		Диаметр
	по сравнению с предшествующей единицей	с ДНК
ДНК	1	1	10 Å
Нуклеосома	7	7	100 Å
Нуклеопротеиновое волокно (сфероид, бусина, элементарная фибрилла)	6	42	200-300 Å
Интерфазная хромонема	40	1600	1000-2000 Å
Метафазная хроматида	5	8000	5000-6000 Å

Митотические и мейотические хромосомы. Как видно из этой таблицы, хромосомы в митозе и в мейозе обнаруживают значительно большую степень спирализации, чем в интерфазе (разд. 2.1.2). Рисунок их сегментации обсуждался в разд. 2.1.2.3. Число субсегментов, которые можно идентифицировать в составе сегментов, зависит от степени конденсации хромосомы (от митотической профазы до метафазы) и качества окрашивания. Это особенно отчетливо можно продемонстрировать при помощи метода преждевременной конденсации хромосом. Верхний предел задается числом хромомер 30000–100 000 нуклеотидных пар в длину (см. ниже [201а]). Учитывая, что число нуклеотидных пар на гаплоидный геном приблизительно равно 3,5·10⁹, а число сегментов, видимых даже в лучших препаратах, не превышает ≈ 2 000 (разд. 2.1.2.3), можно сделать вывод, что нет даже близкого приближения к такому уровню разрешения. Хромосомные сегменты выявляются и во время ранних фаз мейоза.

Изучение рисунка репликации митотических хромосом показало, что ДНК темных G-сегментов (идентичных светлым Rсегментам и, как правило, ярко флуоресци-

120 2. Хромосомы человека

рующим Q-сегментам) реплицируется обычно во второй половине S-фазы. Отдельный сегмент в прометафазной хромосоме является, по-видимому, единицей репликации (которая сама состоит из многих репликонов). Видимо, репликация начинается в одно и то же время. Предполагалось, что такая организация единицы репликации может иметь какое-то функциональное значение. Эти единицы содержат много высокоповторяющихся и нетранскрибируемых последовательностей ДНК. Количество видимых сегментов зависит от степени конденсации хромосом, как показано на рис. 2.82. В полностью деспирализованной хромосоме каждая функциональная единица, содержащая повторяющиеся, некодирующие участки и

Рис.2.82. Формирование паттерна хромосомной сегментации (G-сегменты) путем скручивания хроматидных нитей, которые состоят из слабоокрашенных (обогащенных эухроматином), а также из темных (гетерохроматиновых) областей. Обратите внимание, что число видимых G-сегментов уменьшается с увеличением плотности спирализации [201а].

уникальные транскрибирующиеся участки, в идеальном случае могла бы распознаваться как структура, состоящая из G-сегмента вместе с R-сегментом. Из этого следует, что R-сегменты должны иметь большую плотность генов, чем G-сегменты и яркие Q-сегменты. В геноме человека такие районы с выраженными R-сегментами найдены в участках 3р, 6р, 11q, 12q, 17q и 19 (р или q). При изучении сцепления (разд. 3.4.3) действительно именно в этих районах оказалось больше генов, чем должно быть при случайном распределении. Кроме того, количество диагностируемых абортов, обусловленных трисомией по этим районам, меньше ожидаемого, следовательно, такая аномалия кариотипа приводит к очень ранней и потому невыявляемой гибели плода [1481]. Существует представление, согласно которому хромосома в метафазе состоит из чередующихся «областей сжатия» (вероятно, идентичных темным G-сегментам) и тех областей, в которых при определенных условиях могут образоваться петли [535]. Районы хромосомы, называемые в классической цитогенетике эухроматическими и гетерохроматическими, вероятно, по тонкой структуре друг от друга отличаются.