Газета "Наш Мир" br> Правильная упаковка ДНК с хромосомными белками осуществляется под
наблюдением вспомогательных ферментов. Для корректировки упаковки
ферменты-помощники используют энергию АТФ.
Схематическое изображение нуклеосомы: на комплекс разноцветных гистонов намотана серая нить ДНК (иллюстрация pennstatelive). |
Исследователи из Университета Пенсильвании (США) сумели искусственно воспроизвести сворачивание хромосомы, и, как говорят учёные, решающим фактором оказалась энергия — наличие в реакционной смеси молекул АТФ. Результаты экспериментов опубликованы в журнале Science.
Вся ДНК в клетке очень плотно уложена в хромосомы, у которых есть различные уровни упаковки. Структурной единицей хромосомы является нуклеосома, комплекс ДНК с белками. Белки-упаковщики, гистоны, представляют собой очень древнее и почти неизменное среди живых организмов семейство. Одна нуклеосома — это фрагмент нити ДНК,
намотанный на шайбу из нескольких гистонов, слепившихся друг с другом.
Гистоны с ДНК вместе образуют нить с нанизанными
«бусинками»-нуклеосомами, которые связаны между собой несвёрнутыми
участками ДНК.
Исследователи давно знали, что, если смешать гистоны и ДНК в
пробирке, получится такая нить с нуклеосомными узелками; однако
получающиеся комплексы не были похожи на те, что присутствуют в живой
клетке. В лаборатории Франклина Пуга нашли способ, как «довести»
получающуюся in vitro структуру до той, которая есть в клетках.
Исследователи предположили, что существует некий доводчик, фермент (или
набор ферментов), корректирующий взаимодействие гистонов и ДНК; кроме
того, эти ферменты будут требовать энергии для своей работы. Модельным
объектом была ДНК хромосом дрожжей, и вот, когда к смеси гистонов и ДНК
добавили ещё и дрожжевой экстракт, сформировавшиеся нуклеосомы повторили
картину, которую видели в живых дрожжах. Причём правильно процесс шёл
только при наличии энергетических молекул АТФ.
В процессе упаковки дрожжевой хромосомы на ДНК образуется более
60 000 нуклеосом. Их расположение на ДНК анализировали компьютерным
способом, после чего сравнивали с тем, что получилось в искусственной
системе. Без ферментов и АТФ нуклеосомы формировались в случайных
участках ДНК, тогда как в присутствии молекул-помощников они вставали в
начало генов. Предположительно, ферменты помогают гистонам преодолеть
некие барьеры, которые встречают их в начальных точках генов, для чего и
требуется энергия.
В хромосоме ДНК защищена от повреждений, поэтому многие
заболевания, включая онкологические, могут иметь причиной погрешности в
упаковке хромосомы. Следовательно, зная детали механизма такой упаковки,
можно помочь клетке следить за собственным генетическим здоровьем.
|