Линкерные гистоны семейства Н1 суперкомпактного хроматина спермиев : Конформационные особенности и взаимодействие с ДНК

• Автор: Чихиржина, Елена Всеволодовна
• Шифр специальности: 03.00.25
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 130 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность проблемы
Цели и задачи исследования
Научная новизна и научно-практическая ценность
ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.
1.1. СОВРЕМЕННЫЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ
О СТРУКТУРЕ ХРОМАТИНА
1.1.1. Первый уровень организации хроматина
1.1.2.30-нм фибрилла
1.1.3. Модели 30-нм фибриллы. ъУБл-. '
1.1.4. Петельный уровень организации хроматина
1.1.5. Метафазная хромосома
1.2. ГИСТОНЫ
1.2.1. Гистоны семейства Н1
1.2.2. Постсинтетические модификации гистонов
семейства Н1
1.2.3. Взаимодействие гистонов семейства Н1 с ДНК
1.3. НЕГИСТОНОВЫЕ БЕЛКИ ХРОМАТИНА
1.3.1. НМИ белки
1.3.2. Белки семейства НМ01/2
1.3.3. Взаимодействие белков 11МО1 и 2 с ДНК и
хроматином
1.4. ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ.
2.1. Выделение спермий-специфических белков и
негистоновых белков НМ01 и
2.2. Выделение глобулярных фрагментов белков
2.3. Анализ белков
2.5. ДНК
2.6. Искусственные комплексы ДНК с гистонами
семейства Н1
2.7. Метод кругового дихроизма
2.7.1. Применение метода кругового дихроизма в исследовании структуры нуклеиновых кислот
2.6.2. Применение метода кругового дихроизма в исследовании структуры белков
2.6.3. Регистрация спектров кругового дихроизма
2.7.2. Компьютерный анализ спектров кругового
дихроизма
2.8. Спектрофотометрическое плавление
ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ.
3.1. Электрофоретический анализ белков
3.2. Особенности вторичной и третичной структуры
гистонов семейства Н1
3.2. Конформационные особенности вторичной
структуры негистоновых белков НМС1 и
3.3. Компактизация хроматина на модельной системе ДНК-белковых комплексов
3.4. Термостабильность ДНК при взаимодействии с
гистонами семейства Н1
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ.

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность проблемы.
Исследование структуры хроматина находится в центре проблем современной молекулярной биологии и биофизики. Белки хроматина обеспечивают компактную упаковку ДНК в ядре и принимают участие в процессе управления дифференциальной экспрессией генов [ТеНепБеЫ И., 1992]. В настоящее время важная роль в организации структуры хроматина приписывается гистонам семейства Н1. Эта фракция, связанная с линкерным участком ДНК, отвечает за поддержание высших уровней его структурной организации и, таким образом, по-видимому, участвует в процессах компактизации-декомпактизации хроматина при его функционировании.
Удобной моделью для исследования влияния структуры хроматина на экспрессию генов являются клетки спермиев, в которых хроматин находится в транскрипционно неактивном состоянии. В таких клетках ДНК упакована более плотно, чем в соматических клетках.
В процессе сперматогенеза типичные соматические клетки претерпевают биохимические и морфологические изменения: элиминируется цитоплазма и образуются жгутики, прекращается репликация ДНК, осуществляется высокая степень компактизации ядерной ДНК, достигается полная репрессия активности генов. Ядро спермия в отличие от ядер терминально дифференцированных клеток после оплодотворения должно быть реактивировано. Поэтому эти структурные изменения ДНК в сперматозоидах должны быть обратимыми.
В упаковке ДНК спермиев принимают участие различные типы белков. В противоположность относительно постоянному набору из четырех гистонов нуклеосомного кора (Н2А, Н2В, НЗ и Н4) и линкерного гистона Н1, образующих комплекс с ДНК в хроматине соматических

Hl равномерно распределяются по всей ДНК. При увеличении ионной силы раствора образуется другой тип комплексов, которые существуют вместе с ДНК, несвязанной с белком. Кларк и Томас [Clark and Thomas, 1986] предположили, что во взаимодействие Н1 с ДНК вовлечены гидрофобные взаимодействия глобулярных доменов гистона. Однако Сингер и Сингер [Singer and Singer, 1978] считают, что глобулярные участки Н1 (гидрофобные домены) не являются необходимыми для кооперативного связывания.
Кооперативность связывания Н1 с ДНК зависит от размера молекулы ДНК. Ренз и Дэй [Renz and Day, 1976] показали, что гистон Н1 предпочитает связываться с более длинными фрагментами ДНК. По-видимому, это связано с тем, что кооперативное распределение гистоновых молекул вдоль ДНК энергетически более выгодно для длинных фрагментов ДНК.
До сих пор неясно для какого процесса является важным вопрос кооперативности взаимодействия Н1 с ДНК: для образования более высоких уровней организации хроматиновой фибриллы или для осуществления регуляции генов посредством гистона Hl [Zlatanova, 1990]. Кооперативность связывания может быть важной для гетерогенности участков в структуре и функции хроматина. Если связывание Н1 с хроматином кооперативно, то кооперативным должен быть механизм инактивации. Это означает, что Н1-связывание приводит к образованию суперструктур и в общепринятом механизме репрессии может выполнять функцию только как "long-range" [Zlatanova and Yaneva, 1991]. Однако в процессе кооперативного связывания могут принимать участие несколько молекул Н1, изменяя структуру некоторой ограниченной области ДНК. Например, ряд из шести Н1-содержащих нуклеосом является достаточным для образования структур более высокого порядка [Bates et al., 1981; McGhee et al., 1983]. С другой стороны в кооперативное связывание может быть включено несколько