Гилберт с. Биология развития: в 3-х т. Т. 2: Пер. С англ. – м.: Мир, 1994. – 235 с.

170_______________ ГЛАВА 12________________________________________________________________________

Рис. 12.33. Возможные вторичные структуры, образуемые областью промотора гена α2 коллагена курицы. Последовательности ТАТА и ЦААТ заключены в прямоугольники; + 1 указывает место инициации синтеза РНК. А. Стандартное соединение комплементарных оснований. Б. В. Стабильные «шпилечные» структуры, содержащие одноцепочечные участки. Изображена только одна из комплементарных цепей, другая цепь образует аналогичную петлю. (По Vogeli et al., 1981.)

ДНК может привести к образованию «левозакрученной» Z-ДНК или петлевых структур. Образование петель постулируется в тех случаях, когда по термодинамическим причинам может происходить спаривание двух комплементарных участков одной цепи ДНК с большей вероятностью, чем спаривание двух цепей. На рис. 12.33 показано возможное спаривание оснований внутри одной цепи на 5'-конце гена коллагена 22 курицы. Высказано предположение (Larsen, Weintraub, 1982), что такие петлевые структуры являются сайтами узнавания для транс-регуляторных белков, и эти белки, будучи связанными, предотвращают образование нуклеосом в этой области ДНК.

Другой конформационный переход, который может происходить под действием скручивания, это переход в Z-ДНК (Johnston, Rich, 1985; Kohwi-Shigematsu, Kohwi, 1985). Большая часть ядерной ДНК представлена правозакрученной двойной спиралью в B-форме, описанной Уотсоном и Криком. Одна-

Гилберт с. Биология развития: в 3-х т. Т. 2: Пер. С англ. – м.: Мир, 1994. – 235 с.

__________________ МЕХАНИЗМЫ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОЙ ТРАНСКРИПЦИИ ГЕНОВ_____________________________ 171

Рис. 12.34. Сравнение правозакрученной (В) и левозакрученной (Z) ДНК. Видна разница в строении этих двух спиральных структур. (Из Wang et al., 1979: с любезного разрешения А. Rich.)

ко Рич и его коллеги обнаружили, что определенные ЦГ-богатые последовательности, такие как ЦГЦГЦГ, образуют предпочтительно левозакрученные двойные спирали (Wang et al., 1979). Физические свойства этой левозакрученной структуры отличаются от свойств стандартной ДНК. Левозакрученная спираль содержит 12 пар оснований на 1 виток (а не 10) и принимает конформацию «зиг-заг» (от· сюда название «Z-ДНК»). Помимо этого в Z-ДНК нет большой бороздки, которая обеспечивает присоединение ряда молекул к B-ДНК (рис. 12.34). Такая левозакрученная Z-ДНК обнаружена в геномах млекопитающих и дрозофилы. С помощью антител к Z-ДНК было показано, что Z-ДНК имеется на всем протяжении политенных хромосом дрозофилы (рис. 12.35). При этом она локализована в зонах между дисками. Считают, что эти междисковые зоны контролируют экспрессию генов, лежащих внутри дисков (Nordheim et al., 1981).

Вначале полагали, что переход из B-ДНК в Z-ДНК может происходить только в условиях высокой концентрации солей. Однако позже было показано (Behe, Felsenfeld, 1981), что Z-ДНК формируется естественным образом при физиологических концентрациях солей, если остатки цитидинов в чередующихся ГЦ-полимерах метилированы. Таким образом, метилирование цитидина может позволить B-ДНК перейти в Z-конформацию. Кроме того, в отличие от В-ДНК, которая ускоряет формирование нуклеосом из гистонов. Z-ДНК эффективно подавляет формирование нуклеосом (Nickol et al., 1982). На самом деле гистоны будут связываться с Z-ДНК, но они не будут ассоциироваться в нуклеосомный октамер.

РЕЗЮМЕ

В данный момент у нас в руках части одной или нескольких головоломок. Мы не уверены, что имеем все части, и даже не знаем, сколько всего головоломок. Вполне вероятно, что существует несколько способов активации транскрипции. За прошедшие пять лет выяснилось, что образования «активных генов» еще недостаточно для транскрипции. Помимо этого требуется «активный хроматин». В настоящее время изучается взаимоотношение между альтернативными структурами генов (метилирован-

Рис I2.35. Политенные хромосомы из слюнных желез дрозофилы, окрашенные флуоресцентными антителами к Z-ДНК. Антитела связываются с многочисленными междисковыми участками. (Из Nordheim et al., 1981; фотография с любезного разрешения A. Rich.)