ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Упругие торзионные напряжения в ДНК в составе активного хроматина и их возможная роль в регуляции транскрипции из "Гены высших организмов и их экспрессия" Еще одной особенностью транскрипционно активного хроматина, возможно объясняющей ряд его свойств, является наличие в его ДНК эластических торзионных, или вращательных, напряжений. Мы остановимся на этом вопросе несколько подробнее. [c.172] Экспериментальные данные подтверждают существование таких переходов. В неперекрученной ( релаксирован-ной ) кольцевой молекуле ДНК, скажем SV40, Z-форма отсутствует. Однако после внесения в нее негативных супервитков она появляется в областях, где есть чередующиеся пуриновые и пиримидиновые основания, в частности, в регуляторной области. [c.174] Топоизомераза И (топо II) при своем действии разрывает обе цепи ДНК и протаскивает одну ветвь двухцепочечной ДНК через разрыв в другой. В результате также происходит сбрасывание супервитков в молекуле ДНК. Топоизомераза II играет важную роль в репликации, обусловливая, в частности, разъединение реплицировавших дочерних ДНК, которые при инактивации этого фермента остаются сцепленными. [c.174] Используя обработку топо I в присутствии бромистого этидия, можно получать негативно суперспирализованную ДНК. Дело в том, что бромистый этидий внедряется плоскостью своего кольца между основаниями ДНК, в результате чего происходит уменьшение угла сдвига между соседними основаниями и в результате — раскручивание двойной спирали ДНК. Топо I фиксирует эту равновесную ситуацию. Когда топо I и бромистый этидий удаляют, кольцевая ДНК восстанавливает, хотя и не полностью, свою исходную структуру, и одновременно в ней появляются негативные супервитки. Меняя концентрацию бромистого этидия при обработке топо I, можно получить разную степень суперспирализации. Финальная равновесная структура ДНК будет включать определенное число супервитков плюс вызванные суперспирализацией конфор-мационные изменения в разных участках молекулы. [c.174] Торзиоиное напряжение ДНК в транскрипционно активном хроматине [188, 189]. При депротеинизации ДНК мини-хромосом вируса SV40 она негативно супер-спирализована. То же самое справедливо и для ДНК петель хроматина. Это не удивительно, поскольку в хроматине ДНК намотана на нуклеосомы, давая около двух негативных витков на нуклеосому (т. е. на 200 п. н.). [c.175] Однако, как показали исследования лабораторий Б. Хирта (Швейцария) и П. Шамбона (Франция), ДНК в составе хроматина находится в релаксированном состоянии, она не имеет упругих напряжений. Это связано именно с ее намоткой на нуклеосомы, где взаимодействия с гистонами полностью компенсируют ее напряжение. [c.175] Однако, исходя из ряда косвенных теоретических соображений, жно было предполагать, что в транскрипционно а зном хроматине ситуация иная. Поэтому А. Н. Луч1 да из лаборатории И. Б. Збарского и В. В. Бакаевым предприняты опыты по ревизии вышеописанных данных (рис. 32). [c.175] Каким образом в транскрипционно-активных минихромосомах генерируются упругие торзионные напряжения Вопрос этот остается открытым, но можно рассмотреть некоторые возможные механизмы. Один из них — это уже обсуждавшееся выше (см. разд. 4.2) разворачивание нуклеосом в тяж или в полунуклеосомы. При этом легко можно представить возникновение упругих напряжений в развернутой структуре. Поскольку суперспираль-ные витки проявиться при этом не могут, то напряжение может быть полностью поглощено вторичной структурой ДНК (переходы В 1, В А или др.). [c.179] Опыты X. Вайнтрауба (США) по чувствительности активных генов к нуклеазе Si (см. разд. 4.3) можно интерпретировать как косвенное указание на наличие торзионных напряжений в ДНК. Действительно, в модельных опытах на свободной ДНК чувствительность к нуклеазе S1 появляется в результате связанных с суперспирализацией локальных изменений в конформации ДНК. Наконец, связь между степенью суперспирализации ДНК и транскрипционной активностью была получена в опытах с плазмидами дрожжей. [c.181] Следует упомянуть, что некоторые авторы выступили с данными, противоречащими изложенным выше. Однако в их опытах были использованы условия эксперимента, не позволяющие извлечь истинные транскрибирующиеся мини-хромосомы из комплекса с ядерным матриксом. [c.181] Рази ер парк еров,п.н. [c.183] Таким образом, мы видим, что ряд свойств транскрипционно активного хроматина теряется, если индуцировать тем или иным способом релаксацию ДНК, входящей в его состав. [c.185] Интересно, что чувствительность транскрипции к рентгеновскому облучению у данного вида хорошо коррелирует со средними размерами репликонов, а также с размерами петель, определенными разными методами. Соответствующие результаты приведены в табл. 6. Корреляция между размерами топологических доменов и чувствительностью процесса транскрипции хорошо согласуется с постулируемым механизмом действия рентгеновского облучения. Более того, недавно на клетках культуры дрозофилы была установлена разная чувствительность к рентгеновскому облучению для разных генов, коррелирующая не с размерами самих генов, а с размерами доменов, в состав которых входят эти гены. [c.189] Вернуться к основной статье