Молекулярная структура хромосом эукариотов

 


 Возникает вопрос: каким образом хромосомная ДНК упаковывается в интерфазную и митотическую хромосому? В последнее десятилетие выяснено, что эукариотические хромосомы имеют несколько уровней организации, соответствующих уровням компактизации ДНК. От этой организации в значительной мере зависят и другие элементарные генетические процессы. Комплекс ДНК с белками, имеющий специфическую структурную организацию, получил название хроматина, которое ранее применялось для обозначения вещества хромосом. Существенные элементы хроматина — нуклеосомы, дисковидные частицы 10 нм в диаметре. Нуклеосомы образуются в результате взаимодействия четырех классов основных белков — гистонов Н2А, Н2В, НЗ и Н4, причем молекулы двух последних гистонов могут in vitro формировать тетрамер, к которому присоединяются два димера — Н2А и Н2В. Участок двойной спирали ДНК образует 1 3/4 оборота вокруг так называемой сердцевины нуклеосомы. Этот участок ДНК, непосредственно связанный с сердцевиной, имеет постоянную длину, равную 140 п.н. В то же время межнуклеосомные линкеры (связки) варьируют по длине от 15 до 100 п.н. и даже больше. Таким образом, закручивание ДНК вокруг нуклеосомы уменьшает ее длину в семь раз. Еще один тип гистонов — Н1 — непосредственно в формировании нуклеосом не участвует. Он прикреплен к линкеру обоими своими концами и стабилизирует связь нуклеосом, образующих спираль более высокого порядка — соленоид, диаметр которого 25—50 нм. Конденсация ДНК в структуре соленоида дополнительно (к нуклеосомному уровню) уменьшает ее длину в шесть раз. В интерфазных хромосомах путем еще одного цикла конденсации соленоиды образуют полые трубочки диаметром 200 нм, что уменьшает длину ДНК еще в 18 раз.

         В метафазе вследствие дальнейшей конденсации возникает большая образованная дезоксинуклеопротеидом спираль диаметром около 600 нм. В результате строго упорядоченной иерархии спиралей, в основе которой лежит нуклеосома, в митозе и мейозе хромосомы эукариот совершают цикл компактизации — декомпактизации. Следствие этого цикла — укорочение метафазных хромосом по сравнению с размерами заключенной в них молекулы ДНК в 103—104 раз. По-видимому, цикл компактизации — декомпактизации регулируется белками хроматина негистонового типа. Возможно, что некоторые из них выполняют и структурную роль, образуя элементы каркаса метафазных хромосом.

Предыдущие материалы: Следующие материалы: