Молекулярная биология, избранные разделы - Ашмарин И.П.
Скачать (прямая ссылка):
Еще недавно такого рода исследования рассматривались как фантастические. Сейчас есть все предпосылки для получения гибридов чисто биохимическими методами. Трудно переоценить открывающиеся при этом перспективы для создания живых вакцин, а также агентов, тормозящих размножение вирулентных вирусов при посредстве интерференции.
Глава VI
ХРОМОСОМЫ, ХРОМАТИН1
Термин «хромосома» является не вполне однозначным. Каждое живое существо обладает хромосомами, если обозначать таким образом вещество или комплекс веществ, в которых сосредоточена основная часть генетической информации. Однако структурно обособленные хромосомы как относительно автономные клеточные органеллы существуют лишь у эукариотов. Основой хромосомы является генетическая нуклеиновая кислота (ГНК). Для наиболее примитивных живых существ представление о хромосоме сводится к ГНК. К таким живым существам относятся вирусы, причем, по-видимому, не все, а лишь наиболее просто устроенные (например, РНК-фаги). У более сложных вирусов можно обнаружить отдельные элементы, встречающиеся в хромосомах многоклеточных. Так, к настоящему времени установлено наличие в ДНК-содержащих вирусах так называемого внутреннего белка, подобного гистонам многоклеточных организмов (Russel et al., 1968; Н. К. Ко-курина и сотр., 1969). Есть основания полагать, что внутренний белок выполняет, по крайней мере, структурные функции, обеспечивая (наряду с полиаминами и двухвалентными катионами) чрезвычайно плотную и в то же время строго определенную упаковку ДНК. У бактерий нет белков, близких к гистонам многоклеточных, но организация наследственного вещества в этих организмах характеризуется большой сложностью. Бактериальная генетическая ДНК находится в интимной связи с мембранами. Эта связь имеет не только структурное значение. Она оказывает существенное влияние на функциональную активность ДНК (Жакоб и Моно, 1964; Marvin, Hallick, 1969). Высшей степенью сложности отличаются хромосомы эукариотов и особенно хромосомы многоклеточных организмов. Далее будет рассматриваться преимущественно организация хромосом или, точнее, хроматина — суммарного материала хромосом из тканей млекопитающих.
Хроматин состоит главным образом из нуклеопротеиновых нитей диаметром около 40 А. В хромосомах ДНП-нити образуют сложные структуры, включающие петли, спирали и, возможно,
1 Стремясь по возможности сократить число ссылок, затрудняющих восприятие текста, мы, как правило, не приводим в этой главе первичных ссылок на данные, широко апробированные в течение последних 5—7 лет и детально рассматриваемые в обстоятельных обзорах Г. П. Георгиева (1970, 1971), В. И. Воробьева (1971), Л. В. Гофштейн (1971), В. Г. Дебабова и Р. А. Ребентиша (1§71), А. А. Мюльберга (1970), Bonner и сотр. (1968), Ю. С. Ченцова (1971) и мн. др.
кольца. При этом возникают микрофибриллы диаметром 100—200 А. Характер и, главное, плотность ДНП-нитей варьирует в хромосомах, находящихся на разных стадиях клеточного цикла, и даже в пределах одной хромосомы. До настоящего времени не выработано единых представлений о характере укладки ДНП-нитей в микрофибриллах. Эта проблема обстоятельно рассматривается в ряде специальных обзоров (например, Ю. С. Ченцов,
1971). Важнейшим фактором, обеспечивающим определенную укладку ДНП-нити, является взаимодействие белковых компонентов ДНП, расположенных в разных участках нити. Есть основания считать, что ведущая роль в таких взаимодействиях принадлежит гистонам, богатым лизином. При этом имеется в виду не образование мостиков за счет электростатического взаимодействия одной молекулы гистона с двумя нитями ДНК, а образование водородных или гидрофобных связей между разными молекулами гисто-нов, принадлежащих к разным нитям ДНП (Г. П. Георгиев, 1971). Такие связи возникают за счет участков молекул гистонов, которые относительно бедны основными аминокислотами. Они, по-видимому, не связаны с ДНК и выступают над поверхностью ДНК-нити. Подробнее соответствующие особенности первичной структуры гистонов будут рассмотрены ниже. Воздействие 4—5 М мочевиной ослабляет связи такого типа и позволяет разделить микрофибриллы на отдельные ДНП-нити. К такому же результату приводит и удаление лизинбогатых гистонов 0,6 М NaCl или 0,01 М лимонной кислотой (Г. П. Георгиев, 1971; И. П. Ашмарин и сотр., 1973).
Главными компонентами ДНП-нитей являются: ДНК — от 30 до 45%, гистоны — основные, кислоторастворимые белки — от 30 до 50%, негистоновые белки — от 4 до 33% и РНК — от 1,5 до 10%. Эти же соотношения удобно выражать в виде ряда коэффициентов:
К сожалению, вариабельность данных о составе хроматина обусловлена. не только видовой или тканевой спецификой. Недостаточно определенными являются доли негистоновых белков и РНК. Имеется немало оснований для подозрений, что часть негистоновых белков довольно прочно сорбируется хроматином из ядерного сока и удерживается при последующей очистке (Goodwin, Johns, 1972) или (и) является продуктом неглубокой протео-литической деградации гистонов (Sonnenbicher, Mobis, 1970; Bertley, Chalkley, 1970). Весьма противоречивы также данные
