Молекулярная биология клетки: Учебно-методическое пособие по спецкурсу, страница 11

2.  ДНК умеренных повторов (промежуточная) – число повторов – 101–103. Функции: синтез т-РНК, р-РНК, некоторых м-РНК (например, м-РНК для синтеза белков тубулинов, гистонов, т. е. тех белков, в которых клетка ощущает высокую потребность в короткие конкретные периоды клеточного цикла: синтез ахроматинового веретена, репликация хромосом). Эти гены можно разделить на две группы: рассыпано повторяющиеся (гены т-РНК рассыпаны по разным участкам многих или даже всех хромосом) и тандемно повторяющиеся (собраны в группы, кластеры, например гены р-РНК – чаще всего в зоне вторичной перетяжки, зоне ядрышкового организатора). Место локализации – вторичная перетяжка (ядрышко) и другие участки хромосом.

3.  Уникальная ДНК (неповторяющаяся) – это ДНК всех генов. Функции – синтез м-РНК.

Для анализа молекулярной организации хромосом важно рассмотреть структуру молекулы ДНК и ее взаимодействие с другими хромосомными молекулами.

Первичная структура ДНК – это в первую очередь последовательность нуклеотидов в цепочке ДНК (однако сюда же относят и типы связей между мономерами и даже составными компонентами мономеров: азотистых оснований, пентоз и фосфатов).

Вторичная структура ДНК – это тип двойной спирали: А-, В-, С-, Z- или другие формы спиралей, которые отражают особенности функционального состояния молекулы ДНК.

Третичная структура ДНК – это формирование «петель», крестообразных и других дополнительных структур на «гладкой» молекуле двойной спирали ДНК в связи с «перекручиванием» или «недокручиванием» отдельных участков ДНК или, например, в связи с наличием обращенных (палиндромных) последовательностей ДНК.

Четвертичная структура ДНК – это формирование дезоксирибонуклеопротеидных структур в результате взаимодействия ДНК с хромосомными белками, приводящие к формированию нуклеосом.

2.3.2.  Гистоны

Гистоны – это основные ядерные белки, они имеют положительный заряд за счет высокого содержания диаминомонокарбоновых аминокислот (аргинина, лизина), функционально активные аминогруппы которых при физиологических значениях рН в клетке диссоциируют с образованием положительно заряженных групп. Это позволяет молекулам гистонов взаимодействовать с отрицательно заряженными фосфатными группами ДНК. Гистоны не обладают свойствами узнавать определенные последовательности ДНК, а взаимодействуют с любыми ее участками, приводя к репрессии генетической активности ДНК (подавляя как репликацию, так и транскрипцию). Таким образом, функция гистонов заключается в неспецифической репрессии (ингибировании) ДНК.

Различают пять основных фракций гистонов: Н1, Н2а, Н2b, Н3 и Н4. Есть еще гистон Н5, который встречается в ядрах эритроцитов птиц. Также выделяют гистон НМ – гистон мейоза. Он важен в процессе конъюгации хромосом. В принципе, существует около двух десятков подфракций гистонов. Четыре из этих фракций способны формировать нуклеосомы: Н2а, Н2b, Н3 и Н4. По две молекулы каждой из фракций, в сумме восемь молекул формируют октаэдр или тороидную структуру определенной конфигурации, напоминающей приоткрытую ракушку двустворчатого моллюска.

Гистон Н1 не входит в состав октаэдра, но играет очень важную роль в формировании нуклеосомы, так как он связывает концы витков ДНК, обернутой вокруг октаэдра.

Кроме того, гистон Н1 обеспечивает все последующие уровни спирализации и компактизации ДНК в хромосомах, поскольку его молекула имеет высокую концентрацию положительных зарядов на N- и C-концах (для взаимодействия с ДНК), а срединная часть молекулы обеспечивает белок-белковые взаимодействия.

2.3.3.  Негистоновые белки

Предполагается, что именно негистоновые белки не только принимают участие в формировании тела хромосомы вместе с гистоновыми белками, но и играют важную роль в регуляции генетической активности. Это предположение базируется на том, что существует очень много фракций негистоновых белков, поэтому они могут взять на себя функцию специфических регуляторов (узнавать определенные гены в комплексе с другими молекулами).

2.3.4.  Уровни упаковки ДНК в хромосомах