Электронномикроскопическое исследование структуры хроматина разных уровней организации

• Автор: Попенко, Владимир Иванович
• Шифр специальности: 03.00.03
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 258 с.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1. ОРГАНИЗАЦИЯ ХРОМАТИНА У ПРОКАРИОТ

2. СТРУКТУРА ХРОМАТИНА И МЕТАФАЗНЫХ ХРОМОС ОМ ЭУКАРИОТ

2.1. Нуклеосомный уровень организации хроматина.

2.1.2. Динамические возможности нуклеосом i vi

Температурная денатурация нуклеосом.

Разворачивание нуклеосом под действием мочевины.

Конформаиионные изменения нуклеосом в растворах с разной

ионной силой.
Подвижность ДНК на октамере гистонов в корчастииах.
2.1.3. белки и нуклеосомы.
2.1.4. Модифицированные гистоны в составе нуклеосом.
2.1.5. Варианты гистонов в составе нуклеосом
2.1.6. Структура транскрипционноактивных участков генома.
2.2. нм фибриллы надпуклеосомный уровень организации хроматина.
2.2.1. Компактизация нуклеосомных фибрилл в нм фибриллы в растворе
2.2.2. Модели организации нм фибрилл
Соленоидные модели организации нм Фибрилл
Нуклеомерная супербидная модель.
Модель слоеного пирога
Модели на основе зигзаг струсгурь нуклеосомных фибрилл.
2.3. Высшие уровни организации хроматина.
2.3.1. Петельнодоменная организация хромосом.
Изучение участков геномной ДНК, связанной с ядерным матриксом и
интерфазнымметафазным скэффолдом .
Вырезание петель ДНКтопоизомеразой II ядерного матрикса.
2.3.2. Модели структурной организации метафазных хромосом.
Радиальнопетельная модель и иерархия спиралей
Модель дискретных уровней организации хромосом
3. ПРОСТРАНСТВЕННАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ ХРОМАТИНА В ЯДРЕ. ГИПОТЕЗА ХРОМОСОМНЫХ ТЕРРИТОРИЙ
4. МАКРОНУКЛЕУС ИНФУ ЗОРИЙ КАК МОДЕЛЬ ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ СТРУКТУРЫ ХРОМАТИНА
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
1. СТРУКТУРНАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ РАНСКРИНЩОНЮТРАНСЛЯЦИОННОГО АППАРАТА АРХЕ И ЭУБАКТЕРИЙ
1.1. Морфология клеток.
1.2. Морфология транскрипционных комплексов рибосомных и нерибосомных генов .iii и .i
1.3. Структурная организация бактериальной хромосомы
1.4. Распределение триптофанилРНКсинтетазы в клетках эубакгерий и архебактерий.
2. СТРУКТУРНАЯ ОРГАНИ ЗАЦИЯ НЕАКТИВНОГО ХРОМАТИНА ЭУКАРИОТ НА УЛЫ РАТОКИХ СРЕЗАХ И ВЫДЕЛЕННЫХ ПРЕПАРАТАХ.
3. СТРУКТУРА ТРАНСКРИПЦИОННОАКТИВНОГО ХРОМАТИНА ЭУКАРИОТ
ЭЛ. Рибосомные гены
3.1.1. Транскрибируемые рибосомные гены на ультратонких срезах ядрышек
3.1.2. Активность транскрипции ядрышек на различных стадиях созревания ооцитов.
3.1.3. Строение транскрипционных комплексов рибосомных генов
3.1.4. Структура фибрилл хроматина в транскрибируемых и спейсерных участках.
3.2. Нерибосомные гены.
3.3. Упругие напряжения в транскрибируемом хроматине.
4. СТРУКТУРА МЕГАФАЗНЫХ ХРОМОСОМ
5. СТРУКТУРНАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ ХРОМАТИНА МАКРОНУКЛЕУСА ИНФУЗОРИЙ
5.1. Структура хроматина . во время деления
5.1.1. Макронуклеус клеток . перед делением.
5.1.2. Зоны с различной морфологией хроматиновых глыбок в макронуклеусе инфузории
5.1.3. Стадия конденсации макронуклеуса.
5.1.4. Стадии образования перетяжки, вытягивания макронуклеуса и молодых клеток
5.2. Динамика формирования фибрилл типа хромонем в макронуклеусе
. при переходе к стадии цисты.
5.3. Ассоциация хроматиновых глыбок в структуры более высокого
уровня организации i vi.
5.4. Струкгурная организация хромомеров макронуклеуса
5.4.1. Размер ДНК в макронуклеусе
5.4.2. Размер ДНК, упакованной в хромомерах макронуклеуса.
5.4.3. Визуализация центров организации хроматиновых глыбок.
5.5. Модель структурной организации хроматина макронуклеуса
5.6. Хроматиновые i лыбки макронуклеуса . структурнофункциональные аналоги хромомеров высших зукариот.
5.7. Сравнение динамики декомпактизации
хромомеров i viv и i vi
6. ПРОСТРАНСТВЕННАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ ХРОМАТИНА В ЯДРЕ.
ГИПОТЕЗА ХРОМОСОМНЫХ ТЕРРИТОРИЙ.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
ВЫВОДЫ.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Вариации в размерах нуклеосом не очень велики, однако они могут играть существенную роль при упаковке хроматина в структуры более высоких уровней организации. В то же время большинство моделей не учитывает этот факт. Динамические возможности конформационных изменений нуклеосом были изучены в модельных экспериментах под действием различных агентов. При термической денатурации хроматина, выделенного из целых ядер, кривые поглощения ДНК в составе хроматина при 0 нм весьма сложны для интерпретации. Так, разные авторы регистрировали от одного , до шести . Кривые плавления мононуклеосом содержат всего два основных пика, первый из которых соответствует плавлению свободной ДНК. Это позволило предположить, что данный переход соответствует плавлению около п. ДНК корчастицы, которые относительно слабо взаимодействуют с гистоновым окзамером i . За первым температурным переходом в пике поглощения следует сильное увеличение эллиптичности, регистрируемое на спектрах кругового дихроизма КД, которое указывает на разрушение третичной структуры ДНК гистонового комплекса нуклсосомы. Непосредственно за этим следует второй пик плавления, соответствующий денатурации оставшихся приблизительно 0 п. На этом этапе на эпектронномикроскопических снимках видны линейные или различные формы частично разрушенных нуклеосом i, Рооп, . Было обнаружено, что нуклеосомы из разных организмов обладают разной устойчивостью к тепловой денатурации минимальные нуклеосомы спермиев морского ежа, содержащие особые высокоосновные варианты гистона Н2В, проявляют повышенную термостабильность по сравнению с корчастицами эритроцитов цыпленка, а обладающие от носительно более релаксированной структурой нуклеосомы дрожжей пониженную см. Бавыкин, . Разрушение регулярной структуры хроматина иод влиянием мочевины хорошо изучено методами электронной микроскопии , , , кругового дихроизма, нуклеазного гидролиза, плавления ДНК, малоуглового рассеяния рентгеновских лучей, спектральными и гидродинамическими методами ссылки Бавыкин, . Было покачано, что даже высокие концентрации мочевины 8 М в растворах с низкой ионной силой менее мМ и нейтральным значением не вызывают появление фракции свободных гистонов в растворе i, . Это означает, что в таких условиях гистоны остаются связанными с ДНК. Важно отметить, что даже в 5 М мочевине сохраняются обратимость денатурации хроматина, характерный ти нуклеотидный повтор во время ею гидролиза микрококковой нуклеазой или ДНКазой 1, а также специфичность большей части гистонгистоновых взаимодействий в нуклеосоме . Рис. Модель разворачивания нуклеосом ного кора в М мочевине б М в М г и 8 М мочевинед по . Миллера, существенно не меняется, гистоны нс удаляются, а при удалении мочевины и меркаптоэтанола фибриллы хроматина восстанавливали свою морфологию и выглядели интактными. Действие мочевины приводит к разворачиванию муклеосом Рис. Около минимальных нуклеосом в растворах М мочевины на электронных микрофотографиях, выглядят как запятая, в 6 М мочевине такая конформация становится преобладающей. Оставшаяся часть нуклеосом близка но виду к нативным частицам или развернута в кольца различного диаметра. В 8 М мочевине все нуклеосомы имеют вид вытянутых палочек , i, . Повышение концентрации мочевины в растворах, содержащих минимальные нуклеосомы, сопровождается с одной стороны монотонными изменениями гидродинамических величин, температуры плавления и спектральных характеристик при 0 нм, а с другой скачкообразными изменениями доступности тиоловых групп гистона НЗ, ультраструктуры частиц на электронных микрофотографиях, характеристик кругового дихроизма при 3 нм и подвижности целых минимальных нуклеосом при электрофоретическом разделении v , . Предполагается, что такие изменения соответствуют некооперативиым изменениям конформации нуклеосомной ДНК и кооперативным изменениям, происходящим в сгруктуре гистонового октамера. Используя градиент мочевины при фракционировании целых нуклеосом электрофорезом, было показано, что конформационный переход наступает в минимальной нуклсосоме при концентрации мочевины в растворе М , .