Особенности наследственных структур у эукариот

В клетках не бывает чистой ДНК. На всех этапах клеточного цикла молекулы ДНК в той или иной степени упакованы в нуклеопротеиновые структуры. При этом, при формировании митотической хромосомы, ДНК эукариотической клетки упаковывается в несколько тысяч раз "с такой точностью, что в каждом клеточном цикле воспроизводятся размеры хромосом, отношения плеч, особенности продольной дифференциации, подразделение на эу- и гетерохроматин, а также полосы, возникающие при дифференциальном окрашивании". Несомненно, что в основе этой точности лежит какой-то удивительный по надежности механизм компактизации.

Хроматин имеет компактную упаковку, в которой ДНК функционально неактивна. Фундаментальная субъединица хроматина – нуклеосома – имеет один и тот же тип организации у всех эукариот. Нити нуклеосом находят в ядрах, обработанных растворами низкой ионной силы. Каждая нуклеосома содержит примерно 200 п.н. ДНК, связанной с октамерной частицей, состоящей из белков-гистонов. Это сердцевинные гистоны (рис. 1.).

Рис. 1.Структура нуклеосомы (а) и взаимодействие гистона HI и нуклеосом.

Нуклеосома выглядит в виде цилиндра, вокруг которого ДНК делает два оборота (рис. 2.).

Участок ДНК между двумя нуклеосомами называется линкером. ДНК длиной 146 п.н. обматывается вокруг октамера, еще около 50 п.н. приходится на линкер.

Более 90% ДНК в клетке присутствует в составе нуклеосом. После упаковки ДНК в нуклеосомные структуры она укорачивается в 6 раз.

Когда изучают ультраструктуру хроматина под электронным микроскопом, обычно находят два типа нуклеопротеиновых нитей: 10 нм и 30 нм в диаметре. Первая представляет собой нить из нуклеосом, расположенных друг за другом. Нить диаметром 30 нм представляет собой спираль, свернутую из нити диаметром 10 нм. В каждом витке спирали находятся 6 нуклеосом (рис. 3).

Рис. 2.Схема расположения ДНК на белковой сердцевине

Рис. 3.Структура нити хроматина диаметром 30 нм

В фибрилле диаметром 30 нм коэффициент упаковки ДНК составляет примерно 36-40, т.е. каждый микрометр вдоль оси этой нити содержит 40 мкм ДНК.

В некоторых генах, например, в блоках генов рибосомной 18 и 28 S РНК, нуклеосомная укладка исчезает полностью.