Строение хроматина. Клеточная биология

В этой статье мы разберем строение хроматина с точки зрения клеточной биологии. Больше научной информации по тематике, можно найти в специализированных научных журналах по биологии.

Строение хроматина. Клеточная биология

Длина ДНК в ядре клетки намного больше, чем размер компартмента, в котором она расположена. Следовательно, генетический материал должен существовать в организованной и упакованной форме, сохраняя при этом возможность протекания многих важных процессов.

 

ДНК - носитель генетической информации эукариот, не существует в клетках в виде «голой» молекулы, но связана с белками, образуя нуклеопротеидный комплекс, называемый хроматином . Хроматин имеет иерархическую, упорядоченную структуру, основной организационной единицей которой является нуклеосома, состоящая из октамера гистонов, вокруг которой намотан участок ДНК длиной примерно 147 пар оснований. Гистоновый октамер состоит из восьми ядер гистоновых белковых молекул, по две молекулы гистонов H2A, H2B, H3 и H4 каждая. Гистоны ядра состоят из глобулярного домена, который составляет ядро нуклеосомы, и неструктурированных N-концевых участков, которые выходят за пределы структуры нуклеосомы, как так называемые «гистоновые хвосты».

 

Основная природа гистоновых белков позволяет им прочно связываться с дезоксирибонуклеиновой кислотой, придавая нуклонам компактную и стабильную структуру. Между нуклеосомами есть участки линкерной ДНК, с которыми связываются молекулы гистона H1 , называемые линкерным гистоном . Гистон H1 позволяет хроматину принимать более высокую форму организации, которая представляет собой соленоидную структуру диаметром 30 нм.

Строение хроматина. Клеточная биология

Присоединение дополнительных структурных белков позволяет создавать более высокие организационные структуры, высшей из которых является метафазная хромосома, которая возникает во время деления клетки. Связывание ДНК в рибонуклеопротеидный комплекс придает генетическому материалу эукариот компактную и упорядоченную структуру. С другой стороны, наличие структурных белков делает ДНК недоступной для многочисленных белковых факторов, участвующих в метаболических процессах, происходящих на уровне ДНК.

 

По этой причине эукариотические организмы разработали ряд механизмов, позволяющих точно регулировать структуру хроматина, таких как АТФ-зависимое ремоделирование хроматина или посттрансляционные модификации гистонов.