Хроматин. Роль гистонов, негистоновых и HMG-белков...

Хроматин. Роль гистонов,

негистоновых и HMG-белков,

липидов в обеспечении уровней

компактизаци ДНК.

Эпигенетическая регуляция

активности генома.

ДНК-связывающие белки ядра

7

Гистон H1 Гистон H1 соединяется с нуклеосомой ДНК и участвует в образовании 30-нм

фибриллы. Присутствует у животных, растений и грибов.

У некоторых архебактерий имеются схожие аналоги.

Н1 соединяется с нуклеосомой ДНК и участвует в образовании 30-нм фибриллы.

У некоторых архебактерий имеются схожие аналоги.

Взаимодействие Н1 с нуклеосомами приводит к компактизации хроматина,

ограничивая доступ факторов регуляции, комплексов ремоделирования

нуклеосом и модификаторов гистонов к их сайтам связывания

Варианты ковалентных модификаций гистонов

А. Модель нуклеосомы по данным рентгеноструктурного анализа в двух проекциях. Гистоны H2A, H2B, H3 и H4 в составе ядра нуклеосомы обозначены разными цветами. Б. Варианты ковалентных модификаций гистонов.

Варианты нуклеосомных гистонов, влияющих на

последовательность считывания информации с ДНК ядра

Наименование

гистона Свойства

1. Н2А, Н2В, Н3, Н4

Канонические гистоны

нуклеосомного кора

(с «хвостами»)

2. Архаичные

гистоны (АН)

Единичные гистоноподобные

белки без «хвостов»

3. CenH3

Центромерная форма гистона

Н3 с N-терминальным

«хвостом» (разные по длине»

4. Н 3.3

(Н3.2 - только

у растений)

Вариант гистона Н3, который

может вытеснять канонический

Н3 из нуклеосом (отличается по

нескольким аспектам)

5. H2A.Z Вариант гистона H2A, имеет

отличия в N-концевом «хвосте»

6. Н2А.Х Вариант гистона H2A, имеет

отличия на С-конце

7. Гистоны

пыльцы

Коровые и линкерные

варианты, адаптированные для

сверхплотной упаковки ДНК 8

Модификации гистонов представляют

дополнительную эпигенетическую информацию

хроматина, который изменяет функциональные

свойства текущей генетической информации.

Требования к эпигенетическому

(хроматиновому) коду: •Система должна инициировать генерацию

эпигенетического кода.

•Система должна транслировать модификации в

различные состояния хроматина.

•Система должна разрешать копирование

модификационного паттерна от старых гистонов к

новосинтезированным.

Негистоновые белки – агенты, определяющие транскрипцию

Высоко гетерогенная группа негистоновых белков (НГБ) включает

в себя структурные белки и ферменты, обеспечивающие протекание

процессов репликации и транскрипции, а также регуляторные белки.

Негистоновым белкам (НГБ) придают важную роль в

регуляторных процессах, обусловливающих биологическую

специфичность.

HMG-белки – специфический тип негистоновых

белков Регулируют и содействуют ДНК-связанным процессам – транскрипции,

репликации, репарации (декомпактизируют хроматин)

Электрофореграммы гистонов и HMG-белков

Электрофореграммы двумерного

разделения гистонов ячменя (А) и ржи (Б)

Н1, Н2А, Н2В, Н3 Н4 гистоны, 1 – 6 –

HMG-белки

А

Б

Липиды хроматина ржи мкг на мг ДНК

Липиды Тип хроматина Зародыш Проростки (24 ч.) Проростки (72 ч.)

1. Общие липиды Конденсированный

диффузный 270,0

следы

270,0

370,0

180,0

220,0

2. Фосфолипиды Конденсированный

диффузный 50,0

следы

220,0

360,0

160,0

210,0

3. Фосфатидилэтаноламин Конденсированный

диффузный 17,7

следы

79,2

98,6

58,7

78,3

4. Фосфатидилхолин Конденсированный

диффузный 17,4

следы

77,9

174,9

55,3

84,2

5. Фосфатидилинозитол Конденсированный

диффузный 14,9

следы

62,8

86,4

45,9

47,4

Примечание: числитель — конденсированный хроматин, знаменатель — диффузный хроматин.

21

К – лизин, S- серин

ДНК-связывающие белки ядра

Играют центральную роль во всех аспектах

генетической активности ядра

(гистоны, негистоновые белки матрикса,

регуляторные белки, ферменты)

ДНК-связывающие белки (цинк-координирующие)

Энзимы ядра. Трансферазы (субстрат-ДНК)

Энзимы рестрикции (гидролазы)

Структурные группы в составе белков, используемые для распознания ДНК (классификация по структуре белка в комплексе с ДНК)

Группы белков Число

семейств в

группе

Число белков (записей с PDB) в группе

Прока-

риоти-

ческие

Эукарио- тические

Вирусны

е Общее

число

1. Белки типа спираль –

поворот (петля) -

спираль

16 32 28 - 60

2. Белки с цинк-

координирующим

мотивом

4 0 23 - 23

3. Белки типа застежки 2 0 10 - 10 4. Белки с модулем -

спирали (гистоны, HMG) 7 1 5 2 8

5. Белки типа -листка 1 0 8 - 8 6. Белки типа -

шпильки-ленты 6 10 1 - 11

7. Прочие ДНК-

связывающие белки 2 0 8 - 8

8. Ферменты 16 43 68 2 113

Общее число 54 86 151 4 241