96.Молекулярная организация хроматина.

Хроматин состоит из ДНК, РНК, гистоновых и в меньшей степени негистоновых белков. В качестве функциональных элементов хроматина выступают ДНК-белковые (нуклеосома) и белок-белковые комплексы, каждый из таких комплексов способен к самосборке в ответ на специфический регуляторный сигнал. Нуклеосома — это структурная часть хромосомы, образованная совместной упаковкой нити ДНК с гистоновыми белками , , и . Нуклеосомное ядро представлено гистонным октамером. ДНК опоясывает гистонный октамер. Последовательность нуклеосом, соединенная гистоновым белком , формирует нуклеофиламент (нуклеосомную нить). Участок ДНК между нуклеосомами называется линкерной ДНК. В геноме присутствуют: участки, свободные от нуклеосом (места связывания регуляторных белков); участки, где положение нуклеосомы строго фиксировано; участки, в которых нуклеосомная укладка подвержена регуляции белками. Одной из интересных особенностей структурно-функциональных комплексов  хроматина является тот факт, что помимо специализированных элементов, присущих каждому комплексу, в их составе очень часто встречаются одни и те же универсальные белковые молекулы, функциональное назначение которых зависит не от их аминокислотной последовательности, а от типа конечного комплекса.

97.Гистоновые и негистоновые белки: их роль в компактизации ДНК. Гистоны — основной класс нуклеопротеинов, ядерных белков, необходимых для сборки  и  упаковки нитей ДНК в хромосомы. Основные гистоновые белки: , , , и Гистоны синтезируются на полисомах(полирибосомах) в цитоплазме, этот синтез начинается несколько раньше редупликации ДНК. Синтезированные гистоны мигрируют из цитоплазмы в ядро, где и связываются с участками ДНК. Гистоновые белки интересны со многих точек зрения. Благодаря высокому содержанию лизина и аргинина они проявляют основные свойства. Кроме того, последовательность аминокислот гистонов, то есть их первичная структура, мало изменилась в процессе эволюции. Так, человека и пшеницы отличаются лишь несколькими аминокислотами. Роль гистонов -обеспечение специфической укладки хромосомной ДНК и регуляция транскрипции.Гистоны в октамере имеют подвижный N-концевой фрагмент («хвост») из 20 аминокислот, который выступает из нуклеосом и важен для поддержания структуры хроматина и контроля за генной экспрессией. Так, например, конденсация хромосом связана с фосфорилированием гистонов, а усиление транскрипции — с ацетилированием в них остатков лизина. Детали механизма регуляции до конца не выяснены.

Негистоновые белки - наиболее плохо охарактеризованная фракция хроматина. Кроме ферментов, непосредственно связанных с хроматином (ферменты, ответственные за репарацию, редупликацию, транскрипцию ДНК), в эту фракцию входит множество других белков. Сюда входят специфические белки - регуляторы, узнающие определенные нуклеотидные последовательности в ДНК.

98.Уровни структурной организации хромосом.

Предложена Ченцовым. Выделяют 5 уровней:

Х ромосома неудобна для микроскопии: в электронной она огромная, в световой – маленькая. Здесь используется конфокальная микроскопия, предназначенная для толстых срезов, отражающая пространственную структуру. Наиболее изучен нуклеосомный уровень.

Нуклеосомный. Нуклеосома — это структурная часть хромосомы, образованная совместной упаковкой нити ДНК с гистоновыми белками , , и . Они образуют напоминающие по форме шайбу белковые тела — коры, состоящие из восьми молекул (по две молекулы каждого вида гистонов) – гистонный октамер. Хроматин на этой стадии имеет вид «бусин», нанизанных на «нить» (ДНК), формирует нуклеофиламент (нуклеосомную нить). Участок ДНК между нуклеосомами называется линкерной ДНК, линкерные ДНК играют важную роль в дальнейшей упаковке хроматина, так как содержат нуклеотидные последовательности, специфически узнаваемые различными негистоновыми белками. Молекула ДНК комплектируется с белковыми корами, спирально накручиваясь на них. Благодаря нуклеосомной организации в основе структуры хроматина лежит нить, представляющая собой цепочку повторяющихся единиц — нуклеосом. В результате нуклеосомной организации хроматина диаметр двойной спирали ДНК в 2 нм увеличивается до 10 нм. Нуклеомерный. Дальнейшая компактизация нуклеосомной нити обеспечивается гистоном , который, соединяясь с линкерной ДНК и двумя соседними белковыми телами, сближает их друг с другом и сворачивает нуклеосомную фибриллу в спираль наподобие соленоида, формируя толстую нить сверхбусинок, толщина нити=30нм. Нуклеомер – глобула, образованная нуклеосомами. Хромомерный. Наиболее сложный. Спираль складывается, образуя петли различной длины, соединенные негистоновыми белками. Петли образуют розетковидные структуры. Диаметр такой структуры составляет 300 нм. Наиболее типична для интерфазной хромосомы. Хромонемный. 300 нм-фибриллы дополнительно сворачиваются, происходит сближение петель с образованием петлевых доменов. Диаметр такой структуры – 700 нм. Хроматида. Происходит спиральная укладка хромонемных нитей. Диаметр – 1400 нм.