Наднуклеосомная укладка ДНК

Процесс компактизации ДНК, приводящий в конце концов к построению плотного тела митотической хромосомы, проходит через несколько структурных уровней.

ü Первый уровень – нуклеосомный - обеспечивает сверхскручивание ДНК по поверхности гистоновой сердцевины.

ü Второй – нуклеомерный (сверхбусина), где идёт объединение 6 нуклеосом в виде глобулы. Так как все эти уровни компактизации происходят на огромных линейных молекулах ДНК, то ряд сближенных нуклеомеров и образует 30-нанометровую фибриллу ДНП.

ü Третий уровень - хромомерный: петли фибрилл ДНП, объединённые скрепками из негистоновых белков, образуют компактные тела (0,1 - 0,2 мкм), которые при искусственной деконденсации дадут розетковидные структуры. Расположение петлевых доменов, хромомеров, может быть неравномерным: участки тела митотической хромосомы, обогащенные ими, могут соответствовать полосам при дифференциальной окраске хромосомы.

ü Четвёртый уровень – хромонемный: сближенные в линейном порядке хромомеры образуют толстые (0,1 – 0,2 мкм) нити, которые можно уже наблюдать и в световом микроскопе. Характер упаковки этой нити в теле хроматиды ещё недостаточно выяснен: возможна спиральная укладка хромонемы, но не исключено образование ею и ещё одного уровня петлевых структур. Конечно, такая общая схема организации митотических хромосом очень неполно отражает особенности строения их специализированных участков, таких как ядрышковый организатор, теломеры и центомеры.

В заключение этого обзора можно прийти к выводу, что при изучении
ультраструктуры хромосом исследователи сталкиваются с парадоксальной ситуацией: чем ближе мы подходим к высшим структурным уровням организации митотических хромосом, тем меньшей по объёму и более низкой по надёжности становится информация об этой важнейшей клеточной структуре.

Большим шагом в моделировании структуры метафазной хромосомы оказалось изучение структуры хроматина после удаления гистонов из хромосом обработкой 2М NAC1. В таких случаях удаляются все гистоны и большая часть негистоновых белков. После этой обработки на месте метафазной хромосомы остается остов (scaffold) из негистоновых белков, из которого выходят и распределяются петлеобразные нити ДНК длиной 10-30нм (рис. 4).

Центральный скаффолд сохраняет очертания метафазной хромосомы, даже после полного переваривания ДНК нуклеазами. Петли, выходящие из скаффолда, часто называют "петлевыми доменами".

Если обработать ДНКазой препараты хромосом с петлями, то можно получить белковые остовы и анализировать их состав. Оказалось, что в них присутствует около 20 видов белков негистоновой природы, сходных с белками интерфазного ядерного матрикса. Действительно, в теле хромосомы есть негистоновые белковые скрепки, сшивающие основания боковых петель ДНК, но эти связки разбросаны рыхло по объему хромосомы.

Скаффолды формируются только в экспериментальных условиях и реальное существование их в нативных хромосомах не продемонстрировано.

Рис. 4.Латеральные петли ДНК (1) и осевые компоненты - скаффолд (2) метафазной хромосомы после полного удаления гистонов