Нуклеосома: основные сведения
Нуклеосома (nucleosome) (лат. nucleus - ядро и греч. soma - тело) - дисковидная структура диаметром около 10 нм, являющаяся элементарной единицей упаковки хромосомной ДНК в хроматине, в формировании которой основную роль играют гистоны). В основе формирования нуклеосомы, открытой в 1973—1974 гг., лежат несколько принципов, сформулированных А. Корнбергом. Нуклеосома состоит из белкового ядра (включает октамер гистонов Н2А, H2B, Н3, Н4), «опоясанного» 7 / 4 оборота левозакрученной двойной спирали ДНК (около 146 п.н.); межнуклеосомные участки ДНК (линкеры) по длине варьируют от 50 до 200 п.н., с ними связан гистон Н1. Суммарная молекулярная масса одной нуклеосомы оценивается в 262 кДа (108 кДа приходится на гистоны, 130 кДа — на ДНК, 24 кДа — на небольшие негистоновые белки). Нуклеосомная структура универсальна для эукариотических организмов, она отсутствует только в некоторых сайтах, которые характеризуются сверхчувствительностью к ДНКазе. Структура нуклеосом впервые описана Р. Корнбергом в 1974 г., термин «Нуклеосома» предложен П. Шамбоном с соавт. в 1975 г.
Нуклеосома является фундаментальной повторяющейся единицей хроматина ( Kornberg, 1974 ). С одной стороны, эта базовая единица хроматина состоит из белкового октамера, содержащего по две молекулы каждого канонического (или корового) гистона ( H2A , H2B , H3 и H4 ), вокруг которого накручены 147 п.н. ДНК. Детальные межмолекулярные взаимодействия между коровыми гистонами и ДНК были определены в выдающихся исследованиях, приведших к получению рентгеновской картины (с атомным, 2.8 Е, разрешением) нуклеосомы, собранной из рекомбинантных частей ( рис. 3.5 ) ( Lugeret al., 1997 ). Картины мононуклеосом, а также возникающих структур более высокого порядка (тетрануклеосом), имеющие более высокое разрешение ( Schalch et al., 2005 ), продолжают привлекать внимание, обещая помочь в объяснении физиологически важного субстрата, на котором развертывается действие если не всего, то большей части ремоделинга хроматина и механизма транскрипции .
Коровые гистоновые белки, составляющие нуклеосому, являются очень небольшими и сильно основными. Они состоят из глобулярного домена и гибких (относительно неструктурированных) "гистоновых хвостов", торчащих с поверхности нуклеосомы ( рис. 3.5 ). Судя по аминокислотной последовательности, гистоновые белки крайне консервативны в диапазоне от дрожжей до человека. Такая высокая степень консервативности подкрепляет общий взгляд, согласно которому эти белки, даже неструктурированные хвостовые домены, вероятно выполняют критичные функции. Хвосты, особенно хвосты гистонов НЗ и Н4, в действительности содержат важный ключ к изменчивости нуклеосом (и, отсюда, хроматина), поскольку многие из остатков являются объектами экстенсивных посттрансляционных модификаций.
В определенных районах хроматина нуклеосомы могут содержать вариантные гистоновые белки вместо какого-нибудь корового (канонического) гистона. Текущие исследования показывают, что это различие в составе способствует выполнению специализированных функций этими маркированными районами хромосом. В настоящее время известны вариантные белки для коровых гистонов Н2A и НЗ, но не известно ни одного для гистонов Н2В и Н4. Есть предположение, что варианты гистонов , хотя они нередко являются минорными в смысле их количества и потому более трудными для исследования, весьма богаты в отношении содержащейся в них информации и играют весьма существенную роль в отношении их вклада в эпигенетическое регулирование.
Смотрите также:
