О хроматине
Хроматин является носителем генетической информации в клетках эукариот. Благодаря хроматину поддерживается механическая стабильность ядра и его форма. Изменение формы ядер клеток во многих случаях является диагностическим маркером рядом заболеваний человека.
Повреждение хроматина или изменение его физических свойств может изменить или восстановить форму ядра. У самой клетки имеются ресурсы для модулирования компактности и прочности ядра.
Хроматин представляет собой комплекс ДНК, гистонов и негистоновых белков. Гистоны, в свою очередь, являются белками, которые ответственны за процесс упаковки ДНК в клеточном ядре. В них содержится большое количество (до 30% аминокислот) лизина и аргинина.
Гистоны содержат основную часть белков хромосом, они формируют структуру хроматина, принимают участие в контроле регуляции генной активности.
Были впервые выделены в 1884 году. Первичная структура (то есть последовательность аминокислотных остатков) некоторых гистонов одинаковы почти у всех эукариот.
Негистоновые белки являются в основном ядерными белками и обнаруживаются в интерфазеых ядрах и в хромосомах в период митоза.
Негистоновые белки выполняют различные функции: стимуляция начала транскрипции, а также ее ингибирование, связь с аминокислотными последовательностями ДНК.
К негистоновым белкам относятся также катализаторы метаболизма нуклеиновых кислот, белков хроматина и т.д.
Синтез гистонов происходит в цитоплазме перед репликацией ДНК, затем гистоны переносятся в ядро клетки и связываются с ДНК.
Может иметь место замена гистонов на их варианты, процесс, необходимый для эмбриогенеза, дифференцировки клеток и тканей.
Упаковка хроматина в ядре реализуется за счет взаимодействия ДНК с негистоновыми белками, но центральная роль в этом процессе принадлежит нуклесомам. Нуклеосомы представляют собой единицу хроматина из участка ДНК и восьми гистоновых белков.
Именно взаимодействия между нуклеосомами определяют степень компактности ДНК, которая служит для «управления» доступом для регуляторных факторов.
Высокие уровни уплотнения ДНК связаны с образованием особой петлистой структуры, представляющей собой в конечном итоге упорядоченное скопление петлевых доменов ДНК, которые связывают специальные белки.
Литература
- Stephens A.D. et al. “Chromatin’s physical properties shape the nucleus and its functions.” Curr Opin Cell Biol. 2020 Jun 1