Введение к работе
АКТУАЛЬНОСТЬ ПРОБЛЕМЫ. В настоящее время бурно развиваются исследования, связанные с поведением нуклеосом как субьедениц хроматина в процессах репликации, транскрипции и регуляции экспрессии генов. С целью выяснения механизмов функционирования нуклеосом в процессах матричного синтеза и при конденсации хроматина были проведены многочисленные эксперименты, направленные на выяснение динамических возможностей нуклеосом. Для этого изучалась температурная денатурация ДНК-гистоновых комплексов, взаимодействие нуклеосом с низкомолекулярными лигандами, взаимодействие с антибиотиками и другими лекарственными веществами, влияние модифицированных гистонов на структуру нуклеосом, разворачивание нуклеосом под действием рН и в мочевине. Электростатические взаимодействия положительно заряженных аминокислотных остатков гистонов и сахарофосфатного остова нуклеосомнои ДНК играют важную роль в поддержании структуры нуклеосом. Конденсация хроматина, по-видимому, также в значительной степени определяется электростатическими взаимодействиями. Влияние ионной силы раствора на структуру минимальных нуклеосом представляет собой удобную модель для изучения этих взаимодействий. В настоящее время существует большое число разногласий по поводу того, в чем заключаются зарегестрированные конформационные изменения, к каким последствиям они приводят, и в какой ионной силе наблюдается тот или иной конформационный переход.
ЦЕЛЬ РАБОТЫ. Основной целью настоящей работы является поиск различных возможных конформационных состояний минимальных нуклеосом. Для этого были поставлены модельные эксперименты по влиянию ионной силы раствора на структуру нуклеосомного кора, используя метод картирования гистоновых контактов вдоль нуклеосомнои ДНК с помощью ДНК-белковых сшивок, индуцированных диметилсульфатом.
НАУЧНАЯ НОВИЗНА. Используя данный метод, были получены карты ДНК-гистоновых контактов в минимальных нуклеосомах (первичная организация минимальных нуклеосом) с высоким разрешением, что позволило изучить тонкие изменения в структуре нуклеосомного кора в зависимости от ионной силы раствора. В данной работе был обнаружен ряд новых конформационных состояний минимальных
нуклеосом в растворах с различной ионной силой. Было впервые показано, что взаимодействие ДНК-связывающих доменов гистонов с нуклеосомной ДНК может локально изменяться без нарушения ДНК-гистоновых взаимодействий в других участках нуклеосомного кора. Два из обнаруженных в данной работе конформационных перехода затрагивают области резких изгибов нуклеосомной ДНК, один из которых (в участке -1) контактирует с N-концевым фрагментом гистона Н4, играющим принципиальную роль в экспрессии ряда генов. Кроме того, впервые было показано, что освобождение концевых фрагментов гистонов нуклеосомного кора также приводит к конформационному переходу в минимальной нуклеосоме. Существование указанных конформационных состояний было подтверждено в других работах по изучению структуры нуклеосом в зависимости от суперструктуры хроматина, проведенных в нашей лаборатории. Кроме того, в результате изучения ступенчатой диссоциации нуклеосом в высокой ионной силе был предложен механизм стабилизации частицы, образующейся после освобождения димеров (Н2А, Н2В) из состава минимальных нуклеосом.
АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Материалы диссертации были доложены на 14 Международном биохимическом конгрессе в Праге в 1988 году. СТРУКТУРА РАБОТЫ. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, описания методов исследования, изложения полученных результатов, их обсуждения, ~ выводов и списка цитируемой литературы. Работа изложена на 93 страницах машинописного текста и содержит 12 рисунков и 3 таблицы.