Хроматиновая матрица
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.
Ацетилирование и метилирование коровых гистонов, особенно НЗ и Н4, были одними из первых описанных ковалентных модификаций, и долгое время предполагалось, что они коррелируют с положительными и отрицательными изменениями в транскрипционной активности. Со времени пионерских работ Олфри и сотрудников ( Allfrey et al., 1964 ) были идентифицированы и охарактеризованы многие типы ковалентных модификаций гистонов; в их числе - фосфорилирование , убиквитинирование , сумоилирование , АДФ-рибозилирование , биотинилирование гистонов, изомеризация пролина и другие вероятные типы, ожидающие своего описания ( Vaquero et al., 2003 ). Эти модификации происходят в специфических сайтах и остатках, некоторые из них изображены на рис. 3.6 . Эту ковалентную маркировку катализируют специфические ферменты и ферментные комплексы. И в ближайшие годы эти перечни будут продолжать расти.
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:
