Нуклеосома як структурна одиниця хромосоми

• При дії мікрококковой нуклеази з хроматину вивільняються індивідуальні нуклеосоми, що представляють собою частинки розміром 11S

• нуклеосоме містить приблизно 200 пн ДНК, по дві копії кожної з молекул гістонів Н2А, Н2В, Н3 і Н4, а також одну копію молекули гистона Н1

• ДНК обгорнута по поверхні октамера білків

Хроматин і хромосоми складаються з дезоксірібонуклеопротеіновой фібрили, яка має кілька рівнів організації. Структура митотических хромосом з їх характерною диференціальної забарвленням відповідає найбільш складного, повністю конденсованого стану цієї фібрили. У всіх еукаріот основна структурна одиниця хроматину однакова - це нуклеосома, що містить близько 200 пн ДНК і гістони. Негістонові білки беруть участь в скручуванні ланцюжка нуклеосом в структуру більш високого порядку.

Коли інтерфазних ядра суспендують в розчині низької іонної сили, вони набухають і руйнуються. При цьому вивільняються фібрили хроматину. На малюнку нижче представлений лизат ядер, що містить вийшов з них хроматин. Окремі ділянки складаються з щільно упакованих фібрил, однак видно, що області, які містять релаксувати хроматин, містять дискретні частинки. Це нуклеосоми. У повністю деспіралізованние ділянках окремі нуклеосоми з'єднані між собою тонкою ниткою подвійного ланцюга ДНК. Ця безперервна подвійний ланцюг проходить через групу частинок.

Індивідуальні нуклеосоми можна отримати, обробляючи хроматин однією з ендонуклеаз - мікрококковой нуклеазами. Вона розрізає нитки ДНК між нуклеосомами. Спочатку вивільняються групи нуклеосом, а потім окремі нуклеосоми. Ізольовані нуклеосоми виглядають як компактні частки. Вони мають коефіцієнт седиментації

Нуклеосома як структурна одиниця хромосоми
При перетравленні хроматину за допомогою мікрококковой нуклеази
вивільняються індивідуальні нуклеосоми.

Нуклеосома містить 200 пн ДНК, пов'язаної з октамер гістонів, який складається з двох копій молекули кожного гистона Н2А, Н2В, Н3, і Н4. Ці гистони називаються корів (англ, core - серцевина). Розташування їх в нуклеосоме схематично показано на малюнку нижче. Ця модель пояснює стехіометрію корови гістонів в хроматині: Н2А, Н2В, Н3, і Н4 присутні в еквімолекулярних кількостях, по 2 молекули кожного білка на 200 пн ДНК.

Гістони Н3 і Н4 належать до числа найбільш консервативних з відомих білків. Це дозволяє припускати, що вони мають однакові функціями в клітинах всіх еукаріот. Гістони Н2А і Н2В виявлені у всіх еукаріотичних клітинах, однак відзначені істотні видоспецифічні відмінності в їх первинну структуру.

Гістон Н1 включає групу близьких за структурою білків. які показують виражену тканинну і видову варіабельність (і не виявлені у дріжджів). Функція гистона Н1 відрізняється від функції корови гістонів. Цей гистон присутній в хроматині в половинному від корови гістонів кількості і може бути вилучений з нього найбільш повно (зазвичай за допомогою екстракції розбавленим (0,5 М) сольовим розчином). Видалення гистона Н1 чи не порушує структуру нуклеосоми. Це дозволяє припускати, що гистон розташовується поза нуклеосомної частки.

За формою нуклеосома відповідає плоскому диску або циліндру діаметром 11 нм і висотою 6 нм. Довжина ДНК приблизно в два рази перевищує

34 нм окружність нуклеосоми. ДНК проробляє симетричний шлях навколо октамера. На малюнку нижче схематично представлений шлях ДНК у вигляді спіралі, що робить два оберти навколо циліндричного октамера. Зауважте, що ДНК «входить» на поверхню нуклеосоми і «залишає» її в точках, розташованих близько один до одного. У цій області може розташовуватися гистон Н1.

На поперечному перерізі запропонованої моделі ми бачимо, що витки двох оборотів нитки ДНК лежать впритул один до одного. Висота циліндра 6 нм, з них 4 нм зайнято двома витками ДНК (діаметр нитки ДНК становить 2 нм).

Наявність на нуклеосоме двох витків ДНК. можливо, має функціональне значення. Оскільки один виток навколо нуклеосоми становить 80 пн ДНК, дві точки, розділені відстанню 80 пн у вільній подвійної спіралі, в дійсності, на поверхні нуклеосоми можуть розташовуватися близько один до одного, як це показано на малюнку нижче.

Нуклеосома як структурна одиниця хромосоми
Хроматин, який вивільняється при лизисе ядер,
складається з компактно організованих дискретних частинок.
Нуклеосома як структурна одиниця хромосоми
Нуклеосоми складаються з приблизно однакових кількостей ДНК і гістонів (включаючи гистон Н1).
Розрахункова маса нуклеосоми становить 262 кДа
Нуклеосома як структурна одиниця хромосоми
Два витка ДНК на нуклеосоме розташовані близько один до одного.
Нуклеосома як структурна одиниця хромосоми
Нуклеосома може являти собою циліндр,
зовні якого розташовуються два витка ДНК.
Нуклеосома як структурна одиниця хромосоми
Послідовності ДНК, локалізовані на різних витках,
на нуклеосоме можуть розташовуватися близько один до одного.