Молекулярная биология, избранные разделы - Ашмарин И.П.
Скачать (прямая ссылка):
торое преимущество лизин-богатых гистонов, если гистоны взаимодействуют в первую очередь с ДНК-матрицей, и аргинин-богатых гистонов, если вначале с гистонами контактирует РНК-полимераза (Spelsberg, Hnilica, 1969, и др.). В-третьих, более тонкий анализ наличия гистонов у различных живых существ позволил выявить их у одноклеточных эукариотов, т. е. там, где не было оснований предполагать сложные межклеточные регуляторные отношения. Затем гистоноподобные белки были обнаружены у ряда вирусов (см. соответствующие ссылки в гл. VI)—там, где наиболее оче-вйдна необходимость в плотной упаковке ДНК. Все эти аргументы наряду с отказом от гипотезы о гистонах как о специфических ре-прессорах, привели к предположениям о преимущественно структурной роли гистонов хроматина. Эти функции гистонов рассматривались в главе VI. Одновременно, однако, накопились многочисленные экспериментальные данные, позволившие по-новому определить место гистонов в системах регуляции. Особенное значение имело выявление разнообразных м одификаций гисто-нов при посредстве ацетилирования, метилирования, фосфорили-рования, а также замыкания дисульфидных мостиков. Не повторяя опять-таки характеристики этих модификаций, представленных в главе VI, рассмотрим данные об их роли в регуляции транскрипции.
В модельных системах in vitro Allfrey и сотр. (1964) показали, что ацетилирование гистонов значительно снижает их способность тормозить транскрипцию, хотя и не сказывается на общем сродстве гистонов к ДНК. Далее последовало большое число сообщений о более или менее определенной корреляции ацетилированности гистонов (главным образом, аргинин-богатых [3 и /2а1) и интенсивности транскрипции хроматина как разных тканей, так и одной ткани, находящейся в различных функциональных состояниях (Pogo et al., 1966; Alfrey, 1970; А. А. Мюль-берг и сотр., 1968; И. П. Ашмарин и сотр., 1970, и др.). Однако, когда было накоплено достаточно большое число данных и прошло первое увлечение гипотезами о роли этого механизма 'дерепрессии, выявился целый ряд ситуаций, когда изменения интенсивности транскрипции заведомо не коррелировали с ацетили-рованием гистонов (Ellgaard, 1967; Takaku et al., 1969; П. И. Тищенко и сотр., 1971; А. А. Мюльберг и сотр. 1972; De Lange, Smith, 1971, и др.). Следовательно, активация транскрипции через ацетилирование либо служит не единственным путем активации, либо она является лишь звеном и притом не конечным в каком-то сложном активационном процессе. Возможно также, что целый ряд затруднений в выяснении роли ацетилирования гистонов в регуляции связан с тем, что часть фракций гистонов —fl, f2a2 — аце-тилируется еще при их синтезе и далее остается в этом отношении стабильной, в то время как другие — f3 и /2а 1—обратимо ацети-лируются, меняют степень ацетилирования уже в составе ДНК (Marzluff, McCarty, 1970; Gallwitz, Sekeris, 1969; Racey, Byvoet,
1971).
Оценивая возможное место ацетилирования в системах регуляции, нужно еще раз обратить внимание на то, что для тех гистонов, которые ацетилируются уже в ДНП, должен существовать механизм, ведущий ацетилтрансферазу к определенным местам ДНП или разрешающий ацетилирование только в этих местах. Пока об этом механизме ничего не известно.
Можно было полагать, что процесс метилирования гистонов близок по эффекту к ацетилированию. Однако эксперимент не подтвердил априорных аналогий. Относительно немногочисленные исследования в этом направлении показали, что метилирование гистонов коррелирует с какими-то поздними процессами созревания клетки после очередного деления и с подготовкой ее к митозу (Tidwell et al., 1968; Gershey et al., 1969, и др.).
Немало данных накопилось о корреляции отношения тиольных групп к бисульфидным в аргинин-богатом гистоне f3 с функциональной активностью хроматина. Так, это отношение оказалось ниже в конденсированном, относительно неактивном, хроматине; Выдвинуто предположение, что замыкание бисульфидных связей между молекулами гистонов /3, связанных с ДНК, способствует образованию плотных надмолекулярных структур, связыванию различных нитей ДНП, что может быть сопряжено и с механизмами митоза, и с влиянием на транскрипцию обширных участков хроматина (Ord, Stocken, 1966; De Lange, Smith, 1971, и др.).
Относительно более определенное место в системе регуляции транскрипции занимает фосфорилирование гистонов. Исследования фосфорилирования гистонов прошли примерно те же начальные фазы, что и работы по ацетилированию: выявление дерепрессирующего действия фосфорилирования, установление положительной корреляции между фосфорилированием (главным образом гистонов f 1) и проявлениями функциональной активности различных клеток и тканей (Kleinsmith et al., 1966; Gutierrez, Hnilica, 1967; Ord, Stocken, 1968; Marushige et al., 1969; H. В. Ельцина, H. А. Вересотская, 1969, и др.). Весьма важным явился тот факт, что при изучении субфракций гистонов разных тканей (а также тканей в разных функциональных состояниях) были выявлены существенные отличия во фракции fl, исчезающие при ее дефосфорилировании. Иначе говоря, тонкие вариации фосфорилированности гистона fl коррелируют с тканевой специфичностью (Pipkin, Larson, 1972; Balhorn et al., 1972, и др.). Наконец, в отличие от исследований по ацетилированию, вскоре наметилась связь фосфорилирования гистонов с гормональными механизмами регуляции — через циклическую АМФ.
