Структура октамера гистонов в составе реконструированных полинуклеосом в присутствии гистона H1 и двухвалентных катионов
Методами флюоресцентной спектроскопии исследованы влияние гистона H1 и двухвалентных катионов на структуру октамера гистонов (Н2А— Н2В—НЗ—Н4)₂ в комплексе с высокомолекулярной ДНК. Изменения в положении спектра тирозиновой флюоресценции гистонов свидетельствуют o наличии трех структурных состояний о...
Збережено в:
| Дата: | 1987 |
|---|---|
| Автори: | , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Russian |
| Опубліковано: |
Інститут молекулярної біології і генетики НАН України
1987
|
| Назва видання: | Биополимеры и клетка |
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/154644 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Структура октамера гистонов в составе реконструированных полинуклеосом в присутствии гистона H1 и двухвалентных катионов / А.В. Сиволоб, С.Н. Храпунов // Биополимеры и клетка. — 1987. — Т. 3, № 4. — С. 192-201.— Бібліогр.: 38 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-154644 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-1546442019-06-16T01:31:08Z Структура октамера гистонов в составе реконструированных полинуклеосом в присутствии гистона H1 и двухвалентных катионов Сиволоб, А.В. Храпунов, С.Н. Структура и функции биополимеров Методами флюоресцентной спектроскопии исследованы влияние гистона H1 и двухвалентных катионов на структуру октамера гистонов (Н2А— Н2В—НЗ—Н4)₂ в комплексе с высокомолекулярной ДНК. Изменения в положении спектра тирозиновой флюоресценции гистонов свидетельствуют o наличии трех структурных состояний октамера в составе нуклеосом в отсутствие гистона H1: «рыхлый» октамер (I)—30—600 мМ NaCl; «компактный» октамер (II)—3–10 мМ NaCl; «развернутый» октамер – менее 1 мМ NaCl (III). Катионные агенты различной природы (ионы Na⁺, Mg²⁺, Са²⁺, гистон H1) как независимо, так и при комбинированном действии оказывают сходное влияние на структурные перестройки нуклеосомы. Полученные результаты позволяют заключить, что структура октамера гистонов в 2 М NaCl сходна с его структурой в составе диспергированной нуклеосомной нити, но существенно отличается от состояния октамера в условиях действия на хроматин компактизующих агентов. Методами флуоресцентної спектроскопії досліджено вплив гистона H1 і двовалентних катіонів на структуру октамеру гістонів (Н2А-Н2В-НЗ-Н4)₂ у комплексі з високомолекулярною ДНК. Зміни в положенні спектра тирозинової флуоресценції гістонів свідчать прo наявність трьох структурних станів октамеру у складі нуклеосом за відсутності гістона H1: «пухкий» октамер (I) – 30–600 мМ NaCl; «Компактний» октамер (II) – 3–10 мМ NaCl; «Розгорнутий» октамер - менше 1 мМ NaCl (III). Катіонні агенти різної природи (іони Na⁺, Mg²⁺, Са²⁺, гистон H1) як незалежно, так і за комбінованої дії чинять подібний вплив на структурні перебудови нуклеосоми. Отримані результати дозволяють зробити висновок, що структура октамеру гістонів у 2 М NaCl схожа з такою у складі диспергованої нуклеосомної нитки, але істотно відрізняється від стану октамеру за умов дії на хроматин компактизувальних агентів. The influence of H1 histone and divalent cations upon the structure of (H2A-H2B-H3-H4)₂ histone octamer in the complex with high-molecular weight DNA has been studied by fluorescence spectroscopy. Changes in the position of tyrosine histone fluorescence spectrum indicate the existence of three structural states of octamer in the nucleosorne without HI histone: «expanded» octamer (I) within 30–600 mM NaCl; «compact» octamer (II) within 3–20 mM NaCl; «unfolded» octamer (III) within less than 1 mM NaCl. Cation agents of different nature (Na⁺, Ca²⁺, Mg²⁺ ions, H1 histone), acting either independently or in combination exert a similar effect upon structural rearrangements of nucleosorne. The obtained results permit concluding that histone octamer structure in 2 M NaCl is similar to that in disordered nucleosome fiber, but it considerably differs from the octamer state within the compact chromatin. 1987 Article Структура октамера гистонов в составе реконструированных полинуклеосом в присутствии гистона H1 и двухвалентных катионов / А.В. Сиволоб, С.Н. Храпунов // Биополимеры и клетка. — 1987. — Т. 3, № 4. — С. 192-201.— Бібліогр.: 38 назв. — рос. 0233-7657 DOI:http://dx.doi.org/10.7124/bc.0001EF http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/154644 576.315.42 ru Биополимеры и клетка Інститут молекулярної біології і генетики НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| topic |
Структура и функции биополимеров Структура и функции биополимеров |
| spellingShingle |
Структура и функции биополимеров Структура и функции биополимеров Сиволоб, А.В. Храпунов, С.Н. Структура октамера гистонов в составе реконструированных полинуклеосом в присутствии гистона H1 и двухвалентных катионов Биополимеры и клетка |
| description |
Методами флюоресцентной спектроскопии исследованы влияние гистона H1 и двухвалентных катионов на структуру октамера гистонов (Н2А— Н2В—НЗ—Н4)₂ в комплексе с высокомолекулярной ДНК. Изменения в положении спектра тирозиновой флюоресценции гистонов свидетельствуют o наличии трех структурных состояний октамера в составе нуклеосом в отсутствие гистона H1: «рыхлый» октамер (I)—30—600 мМ NaCl; «компактный» октамер (II)—3–10 мМ NaCl; «развернутый» октамер – менее 1 мМ NaCl (III). Катионные агенты различной природы (ионы Na⁺, Mg²⁺, Са²⁺, гистон H1) как независимо, так и при комбинированном действии оказывают сходное влияние на структурные перестройки нуклеосомы. Полученные результаты позволяют заключить, что структура октамера гистонов в 2 М NaCl сходна с его структурой в составе диспергированной нуклеосомной нити, но существенно отличается от состояния октамера в условиях действия на хроматин компактизующих агентов. |
| format |
Article |
| author |
Сиволоб, А.В. Храпунов, С.Н. |
| author_facet |
Сиволоб, А.В. Храпунов, С.Н. |
| author_sort |
Сиволоб, А.В. |
| title |
Структура октамера гистонов в составе реконструированных полинуклеосом в присутствии гистона H1 и двухвалентных катионов |
| title_short |
Структура октамера гистонов в составе реконструированных полинуклеосом в присутствии гистона H1 и двухвалентных катионов |
| title_full |
Структура октамера гистонов в составе реконструированных полинуклеосом в присутствии гистона H1 и двухвалентных катионов |
| title_fullStr |
Структура октамера гистонов в составе реконструированных полинуклеосом в присутствии гистона H1 и двухвалентных катионов |
| title_full_unstemmed |
Структура октамера гистонов в составе реконструированных полинуклеосом в присутствии гистона H1 и двухвалентных катионов |
| title_sort |
структура октамера гистонов в составе реконструированных полинуклеосом в присутствии гистона h1 и двухвалентных катионов |
| publisher |
Інститут молекулярної біології і генетики НАН України |
| publishDate |
1987 |
| topic_facet |
Структура и функции биополимеров |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/154644 |
| citation_txt |
Структура октамера гистонов в составе реконструированных полинуклеосом в присутствии гистона H1 и двухвалентных катионов / А.В. Сиволоб, С.Н. Храпунов // Биополимеры и клетка. — 1987. — Т. 3, № 4. — С. 192-201.— Бібліогр.: 38 назв. — рос. |
| series |
Биополимеры и клетка |
| work_keys_str_mv |
AT sivolobav strukturaoktameragistonovvsostaverekonstruirovannyhpolinukleosomvprisutstviigistonah1idvuhvalentnyhkationov AT hrapunovsn strukturaoktameragistonovvsostaverekonstruirovannyhpolinukleosomvprisutstviigistonah1idvuhvalentnyhkationov |
| first_indexed |
2025-07-14T06:40:57Z |
| last_indexed |
2025-07-14T06:40:57Z |
| _version_ |
1837603496173502464 |
| fulltext |
4. Потапов Л. П. М е х а н и з м стереоспецифической с т а б и л и з а ц и и к о д о н - а н т и к о д о н о в ы х
комплексов на р и б о с о м а х в х о д е т р а н с л я ц и и / / Ж у р н . общ. биологии.— 1985.— 46,
№ 1 . — С . 63—77.
5 . Анализ кинетической схемы стадии элонгации белкового синтеза в р а м к а х гипотезы
О стереоспецифической с т а б и л и з а ц и и к о д о н - а н т и к о д о н о в ы х к о м п л е к с о в на рибосо-
ме. 1. С к о р о с т ь элонгации полипептидных цепей / А. П. П о т а п о в , Б . Н . ГольдштеЙН,
C. Р . С а й ф у л л и н , А. В. Е л ь с к а я / / Б и о п о л и м е р ы и клетка .— 1987.— 3, № 1.— С. 22—
26.
6. Volkenstein Μ. V., Goldstein В. Ν. A n e w m e t h o d fo r s o l v i n g t h e p r o b l e m s of t h e
s t a t i o n a r y k ine t i c s of e n z y m o l o g i c a l r e a c t i o n s j j B iochim. et b iophys . a c t a . — 1966.—·
115, N 2 , — P . 471—477.
7. Nishizuka Y., Lipmann F. C o m p a r i s o n of g u a n o s i n e t r i p h o s p h a t e spl i t a n d po lypep-
t ide s y n t h e s i s w i th a pur i f i ed E. coli s y s t e m / / P roc . N a t . Acad . Sci. U S A . — 1966.—
55, N 1 . — P . 212—219.
8. Stachiometry of p o l y p e p t i d e cha in e l o n g a t i o n / B. Cab re r , M. J . S a n - M i l l a n , D. V a z -
quez, J . Modo le l l / / J . Biol. C h e m . — 1976.—251, N 6 . — P . 1718—1722.
9. Gavriiova L. P., Spirin A. S. « N o n e n z y m a t i c » t r a n s l a t i o n / / M e t h . E n z y m o l . — 1974.—
30.— P. 452—462.
10. Hopjield J. J. Kine t ic p r o o f r e a d i n g : a n e w m e c h a n i s m fo r r e d u c i n g e r r o r s in b io syn -
the t ic p r o c e s s e s r equ i red h i g h s p e c i f i c i t y / / P r o c . Na t . Acad . Sci. U S A . — 1974.— 71,
N 1 0 , — P . 4135—4139.
11. Thompson RStone P. P r o o f r e a d i n g of t h e c o d o n - a n t i c o d o n i n t e r a c t i o n on r iboso-
m e s / / Ib id .— 1977.— 74, N 1.— P . 198—202.
12. A GTPase r e ac t i on a c c o m p a n y i n g t he r e j ec t i on of L e u - t R N A 2 by U U U - p r o g r a m m e d
r ibosomes . P r o o f r e a d i n g of t he c o d o n - a n t i c o d o n by r i b o s o m e s / R. C. T h o m p s o n ,
D. B. Dix, R. B. G e r s o n , A. M. K a r i m / / J . Biol . C h e m . — 1981 .—256 , N 1 . — P . 81—86.
13. Yates J. L. Ro le of r i b o s o m a l p ro t e in S12 in d i s c r i m i n a t i o n of a m i n o a c y l - t R N A / /
Ibid.— 1979.—254, N 2 2 . — P . 11550—11554.
14. Ruusala ΤEhrenberg M., Kurland С. C. I s t h e r e p r o o f r e a d i n g d u r i n g p o l y p e p t i d e
s y n t h e s i s ? / / The E M B O J .— 1982.— 1.— P . 741—745.
15. Изучение стехиометрии р а с п а д а G T P при синтезе пептида на рибосоме. Стехиоме-
трия гидроли за G T P в процессе элонгации п о л и ф е н и л а л а н и н а на п о л и у р и д и л о в о й
к и с л о т е / Д . Г. К а х н и а ш в и л и , С. К. С м а и л о в , И. Н. Гогия, Л . П. Г а в р и л о в а / / Био -
химия .— 1983 .—48 , № 6 . — С . 959—969.
16. Смаилов С. /С, Кахниашвили Д. Г., Гаврилова JI. П. И з у ч е н и е стехиометрии распа-
да G T P при синтезе пептида на рибосоме. С т е х и о м е т р и я г и д р о л и з а G T P при л о ж н о м
считывании м а т р и ц ы на рибосоме (синтез полилейцина на п о л и у р и д и л о в о й кисло-
те) / / Т а м ж е . — 1984 .—49 , № 1 1 . — С . 1868—1873.
17. Потапов А. П. О природе с к о р о с т ь л и м и т и р у ю щ и х моментов рабочего цикла элон-
гации и м е х а н и з м е действия белковых ф а к т о р о в элонгации с G T P / / М о л е к у л я р .
биология .— 1982.— 16, № 1 . — С . 28—33.
Ин-т м о л е к у л я р . биологии и генетики А Н У С С Р , П о л у ч е н о 26.07.85
К и е в
И н - т биофизики А Н С С С Р , П у щ и н о
УДК 576.315.42
СТРУКТУРА ОКТАМЕРА ГИСТОНОВ
В СОСТАВЕ РЕКОНСТРУИРОВАННЫХ ПОЛИНУКЛЕОСОМ
В ПРИСУТСТВИИ ГИСТОНА HI
И ДВУХВАЛЕНТНЫХ КАТИОНОВ
А. В. Сиволоб, С. Н. Храпунов
Введение. На первых двух этапах укладки Д Н К в хроматине эукариот
происходит формирование нуклеосом (комплексов октамера гистонов
(Н2А—Н2В—НЗ—Н4)2 И участка Д Н К длиной 146 пар оснований)
и дальнейшая компактизация нуклеосомной нити с образованием фи-
бриллы хроматина толщиной 30 нм [1].
В стабилизации второго уровня упаковки хроматина принимают
участие гистон HI [2], концевые участки коровых гистонов [3, 4] и
двухвалентные катионы [5]. Методом межмолекулярных сшивок в
компактном хроматине выявляются не только октамер, но и комплексы
из 16 и 24 молекул гистонов [6]. Кроме того, глобулярные области
гистона HI контактируют как между собой [7, 8], так и с нуклеосо-
192 БИОПОЛИМЕРЫ II КЛЕТКА.— 1987,— Т. 3, N° 4
мами [9]. Следовательно, при компактизации хроматина реализуются
тесные межнуклеосомные контакты, и несколько нуклеосом должны
находиться в непосредственной близости.
Нуклеосомный повтор Д Н К и специфические контакты молекул
гистонов с ДНК, по-видимому, не различаются в диспергированной
нуклеосомной нити, компактном хроматине и целом ядре [1, 10]. Одна-
ко на этих уровнях пространственная организация октамера гистонов
и, следовательно, нуклеосом может отличаться.
Таким образом, нерешенным является вопрос: изменяется ли струк-
тура нуклеосомы в условиях тесных межнуклеосомных контактов при
компактизации хроматина? Для его решения необходимы простая мо-
дельная система и адекватный метод, способный «видеть» изменения
в организации отдельной нуклеосомы при образовании компактной над-
нуклеосомной структуры.
Недавно был разработан метод, позволяющий следить за конфор-
мационными превращениями тирозинсодержащих белков (не имеющих
триптофанилов в своем составе) по изменению положения спектра
флюоресценции [11 —13]. Измерение параметров тирозиновой флюорес-
ценции позволяет регистрировать структурные изменения гистонов как
в растворе [13—17], так и в комплексе с Д Н К [18].
В качестве модельной системы выбрана реконструированная поли-
нуклеосомная фибрилла, что продиктовано необходимостью, во-первых,
иметь максимально простую систему для правильной трактовки резуль-
татов и, во-вторых, гарантировать полное отсутствие в исследуемом
материале негистоновых белков, триптофановая флюоресценция кото-
рых не позволяет регистрировать тирозиновой флюоресценции гистонов.
Разумеется, данные, полученные при использовании реконструиро-
ванного материала, следует с осторожностью применять при изучении
нативной хроматиновой фибриллы. Однако используемые нами тради-
ционные способы реконструкции позволяют получить нуклеосомы, не-
отличимые от нативных по ряду физико-химических параметров [19].
Реконструированные полинуклеосомы, так же как и нативный хрома-
тин, сохраняют способность переходить в компактное состояние при
добавлении компактизующих агентов: гистона HI и двухвалентных
катионов [20].
В настоящей работе методами флюоресцентной спектроскопии изу-
чены структурные изменения октамера гистонов в составе комплекса
с полимерной Д Н К в условиях действия на комплекс компактизующих
агентов — гистона HI и двухвалентных катионов.
М а т е р и а л ы и методы. В р а б о т е использовали в ы с о к о м о л е к у л я р н у ю Д Н К тимуса
теленка ( « W o r t h i n g t o n » , С Ш А ) . Гистон H I в ы д е л я л и по методу [21], а о к т а м е р гисто-
нов ( Н 2 А — Н 2 В — Н 3 — Н 4 ) 2 и д и м е р (Н2А — Н 2 В ) — по м е т о д у [14, 17] из т и м у с а
теленка . К о н ц е н т р а ц и и исходных р а с т в о р о в гистонов и Д Н К о п р е д е л я л и спектрофото-
метрически [18] . Р е к о н с т р у к ц и ю Д Н К - г и с т о н о в ы х комплексов проводили с т у п е н ч а т ы м
д и а л и з о м от 2 Μ N a C l д о низкой ионной силы [18] .
О б р а б о т к а н у к л е а з о й н а т и в н о г о и р е к о н с т р у и р о в а н н о г о
Д Η П . Я д р а тимуса теленка или р е к о н с т р у и р о в а н н ы е к о м п л е к с ы о б р а б а т ы в а л и микро-
к о к к о в о й н у к л е а з о й ( « S i g m a » , С Ш А ) в к о н ц е н т р а ц и и 30 или 10 ед. а к т / м л соответ-
ственно при 37 °С в буфере , с о д е р ж а щ е м 0,25 Μ с а х а р о з у , 3 м М M g C l 2 , 10 м М трис-НС1,
р Н 7,5, и ОД м М ф е н и л м е т и л с у л ь ф о н и л ф т о р и д . Р е а к ц и ю п р е к р а щ а л и , д о б а в л я я Э Д Т А
д о 4 мМ, о х л а ж д а л и д о 4 °С и ц е н т р и ф у г и р о в а л и при 3000 об /мин 5 мин. Д л я получе-
ния р а с т в о р и м ы х ф р а г м е н т о в х р о м а т и н а к о с а д к у д о б а в л я л и 1 м М Э Д Т А и инкубиро-
в а л и 30 мин при 4 °С. Д л я в ы д е л е н и я Д Н К р а с т в о р х р о м а т и н а и н к у б и р о в а л и с 1 % -
ным D S - N a , 10 м М Э Д Т А , п р о н а з о й («Fer rack» , Ф Р Г , 50 мкг /мл) при 37 °С в течение
20 ч. Д Н К пять раз э к с т р а г и р о в а л и смесью х л о р о ф о р м : и з о а м и л о в ы й спирт ( 2 4 : 1 ) и
о с а ж д а л и 2,5 о б ъ е м а м и э т а н о л а при 10 °С.
Э л е к т р о ф о р е з Д Н К проводили в геле 1 , 8 % - н о й а г а р о з ы в б у ф е р е 20 м М
трис-борат , 20 м М N a - а ц е т а т , 1 м М Э Д Т А , р Н 8,0. Гели о к р а ш и в а л и бромистым эти-
д и е м (1 мкг /мл) и ф о т о г р а ф и р о в а л и в У Ф - с в е т е на пленку М и к р а т - 3 0 0 через о р а н ж е в ы й
светофильтр .
БИОПОЛИМЕРЫ И КЛЕТКА — 1987.— Т. 3, № 4 193
Ф л ю о р е с ц е н т н ы е и з м е р е н и я проводили в т е р м о с т а т и р у е м о й к ю в е т е
0 , 5 X 0 , 5 см при т е м п е р а т у р е 20 °С на установке , описанной в р а б о т е [14] , при д л и н е
в о л н ы в о з б у ж д а ю щ е г о света 280 нм.
Сдвиги спектра тирозиновой флюоресценции о к т а м е р а гистонов регистрировали по
и з м е н е н и ю п а р а м е т р а
где F325 и f 29 5 — интенсивности флюоресценции при 325 и 295 нм (на к р ы л ь я х спектра )
д л я о к т а м е р а гистонов и тирозина соответственно. К сдвигу спектра тирозиновой флю-
оресценции н а и б о л е е чувствительно отношение интенсивностей при 325 и 290 нм [11 ] ,
к о т о р о е и использовали ранее в качестве п а р а м е т р а В д л я изучения с п е к т р а л ь н ы х сдви-
гов свободного о к т а м е р а гистонов [17] . З а м е н а г290 на г 295 в случае к о м п л е к с о в окта-
мера гистонов с Д Н К п р о д и к т о в а н а существенной реабсорбцией флюоресценции при
290 нм х р о м о ф о р а м и Д Н К . Если сдвиг спектров флюоресценции происходит без зна-
чительного уширения , то из геометрического рассмотрения спектра с в я з ь м е ж д у п а р а -
м е т р а м и В и В ' м о ж н о в ы р а з и т ь простым соотношением
М ы использовали эту ф о р м у л у д л я расчета п а р а м е т р а В о к т а м е р а гистонов, свя-
з а н н о г о с Д Н К , с целью у н и ф и к а ц и и данных , полученных д л я свободных гистонов и
Д Н К - г и с т о н о в ы х комплексов . Д е т а л и определения п а р а м е т р а В см. в [18] .
Д а н н ы е по динамическому тушению тирозиновой флюоресценции йодидом к а л и я
о б р а б а т ы в а л и в соответствии с м о д и ф и ц и р о в а н н ы м у р а в н е н и е м Ш т е р н а — Ф о л ь м е р а
[22] : F0lAF = f a~ l - \ - (KQfa )~ l [ Κ Ι ] - 1 , где AF = F0—F\ F0 и F — интенсивности флюорес-
ценции в отсутствие и присутствии т у ш и т е л я соответственно: fa — д о л я доступной ту-
ш и т е л ю флюоресценции; I(Q — э ф ф е к т и в н а я константа Ш т е р н а — Ф о л ь м е р а . П а р а м е т р ы
fa и Kq о п р е д е л я л и по методу наименьших к в а д р а т о в .
Все р а с т в о р ы имели р Н 7,5 и с о д е р ж а л и 0,3 м М Э Д Т А , 1 м М д и т и о т р е и т о л а и
т р и с - H C l в концентрации 0,1 м М (при концентрации N a C l н и ж е 5 мМ) или 5 мМ
(при к о н ц е н т р а ц и и N a C l в ы ш е 5 м М ) . В опытах использовали м о л я р н ы е соотно-
ш е н и я : о к т а м е р гистонов : гистон H I : Д Н К (пары оснований) — 1 : 1 : ( 2 2 0 ± 2 0 ) ; окта-
мер : Д Н К — 1 : (220=Ь20); д и м е р (Н2А — Н 2 В ) : Д Н К — 1 : ( 1 0 0 ± 2 0 ) . К о н ц е н т р а ц и я
гистонов 0,05 мг/мл.
Результаты и обсуждение. В л и я н и е г и с т о н а НІ н а с т р у к -
т у р у о к т а м е р а в с о с т а в е р е к о н с т р у и р о в а н н ы х п о л и -
н у к л е о с о м . На рис. 1 представлены результаты электрофореза фраг-
ментов ДНК, полученных после гидролиза ядер и реконструированных
комплексов микрококковой нуклеазой. На реконструированном мате-
риале, как и в случае ядер тимуса теленка (рис. Ι ,α , <?), выявляется
типичное распределение дискретных полос, указывающее на наличие
нуклеосомного повтора. Как и следовало ожидать, размер повтора
несколько различается для ядер и реконструированного ДНП. Однако
данные рис. 1 указывают, что в реконструированном материале при-
сутствуют периодически расположенные нуклеосомоподобные частицы.
Октамер гистонов (Н2А—Н2В—НЗ—Н4)2 содержит 30 тирозино-
вых остатков, а гистон НІ — один остаток [23]. Поэтому, несмотря на
высокую чувствительность интенсивности тирозиновой флюоресценции
гистона HI к его связыванию с Д Н К и структурным изменениям
[24, 25], следует ожидать, что в измеряемую флюоресценцию комплекса
о к т а м е р — Д Н К — HI основной вклад вносят тирозилы октамера гис-
тонов. Как видно из рис. 2, независимо от присутствия гистона HI
только диссоциация коровых гистонов в области 0,7—2,0 Μ NaCl [26]
вызывает возрастание интенсивности флюоресценции. Следовательно,
регистрируемые изменения флюоресцентных параметров комплекса ок-
тамер— Д Н К — HI свидетельствуют о конформационных изменениях
октамера гистонов.
Весьма информативным параметром тирозиновой флюоресценции
является параметр В, определяющий положение λΜ3κο спектра [11—13,
194 БИОПОЛИМЕРЫ II КЛЕТКА.— 1987,— Т. 3, N° 4
17, 18]. Параметр В, отражая образование водородных связей ОН-
группами тирозина, свидетельствует, в первую очередь, о состоянии
специфических контактов димера (Н2А—Н2В) с тетрамером (НЗ—Н4)2
в составе октамера [13, 17, 18]. Значения параметра В приведены
в табл. 1.
На рис. 3 представлена зависимость параметра В комплексов окта-
м е р — Д Н К — НІ от ионной силы в сравнении с аналогичной зависи-
мостью, полученной в отсутст-
вие гистона HI (здесь и да-
лее под ионной силой понима-
ется концентрация одновалент-
ных катионов).
Рассмотрим последова-
тельно изменение параметра В
Рис. 1. Элсктрофоретичсскос разделение фрагментов Д Н К после гидролиза ядер тиму-
са теленка (а, б) и реконструированных комплексов октамера ( Н 2 А — Н 2 В — Н З — Н 4 ) 2
с Д Н К (в—д). Время гидролиза: 15 (а ) , 5 (б) , 15 ( в ) , 5 (г) , 2 (д) мин
Fig 1. Micrococcal nuc lease d iges t ion of DNA in calf t h y m u s nuclei (а, 6) and reconst i -
tu ted mater ia l (в-д)
Рис. 2. Зависимость интенсивности флюоресценции комплексов октамера гистонов с
Д Н К от ионной силы в присутствии (У) и отсутствие (2) гистона Н І . Я И з л = 320 нм
Fig. 2. Dependence of f luorescence in tens i ty of oc t amer -DNA complexes upon ionic
s t reng th in the presence ( / ) and absence (2) of H I
в различных интервалах значений ионной силы, которые можно выде-
лить на рис. 3.
1. 0,3ч-3 мМ NaCl. На этом участке для реконструированных по-
линуклеосом в отсутствие гистона HI наблюдается структурный переход
в октамере гистонов (рис. 3). Снижение параметра В при концентра-
ции одновалентных катионов менее 1 мМ указывает на нарушение
специфических контактов димера (Н2А—Н2В) и тетрамера (НЗ—Н4)2
[18]. Как показано нами и другими авторами, при этом происходят
увеличение подвижности тирозиновых остатков [18, 26], подвижности
и степени экспонированности SH-групп гистона НЗ [27], разворачива-
Т а б л и ц а 1
Значения параметра В спектров флюоресценции свободного октамера гистонов
(Н2Л—Н2В —НЗ—Н4) з [17]
Values of parameter В of free histone octamer (H2A—H2B—H3—H4)2 fluorescence
spectra [17]
П р и м е ч а н и е . Концентрация белка 1 мг/мл.
БИОПОЛИМЕРЫ И КЛЕТКА,— 1987,— Т. 3, № 4 195
ниє нуклеосомной Д Н К [28—ЗО]. Присутствие гистона НІ в комплексе
предотвращает указанный структурный переход, и параметр В при сни-
жении ионной силы сохраняет свое максимальное значение, близкое
к его значению для октамера гистонов в 4 Μ NaCl (рис. 3, табл. 1).
Следовательно, гистон HI стабилизирует структуру нуклеосомы при
низкой ионной силе, что согласуется с данными работ [2, 29, 31]. Для
сравнения на рис. 3 приведено изменение параметра В для комплек-
сов Д Н К с димером гистонов (Н2А—Н2В). Значение параметра В
для комплекса ( Н 2 А — Н 2 В ) — Д Н К значительно ниже, чем для ком-
плекса октамер — ДНК, и равно значению параметра В для свободного
димера (табл. 1). Кроме того, на кривой 3 отсутствует структурный
Рис. 3. З а в и с и м о с т ь п а р а м е т р а В спектров флюоресценции комплексов о к т а м е р —
Д Н К — H I (1) , о к т а м е р — Д Н К (2) и д и м е р а гистонов ( Н 2 А — Н 2 В ) с Д Н К (3) о т
ионной силы
F ig . 3. D e p e n d e n c e of p a r a m e t e r В of o c t a m e r - D N A - H l ( / ) , o c t a m e r - D N A (2) a n d H2A-
H 2 B - D N A (5) c o m p l e x e s u p o n ionic s t r e n g t h
Рис . 4. З а в и с и м о с т ь п а р а м е т р а В спектров флюоресценции комплексов о к т а м е р а гисто-
нов с Д Н К от концентрации мочевины в присутствии (1) и отсутствие (2) гистона H i .
Условия : 5 мМ трис-НС1, 0,3 м М Э Д Т А , 0,1 м М д и т и о т р е и т о л ( р Н 7,5)
F ig . 4. D e p e n d e n c e of p a r a m e t e r В of o c t a m e r - D N A - H l (1) a n d o c t a m e r - D N A (2) c o m -
plexes upon the u rea c o n c e n t r a t i o n
переход в области 0,3—3 мМ NaCl, который является следствием раз-
ворачивания нуклеосомной частицы и хорошо исследован биохимиче-
скими, электрофоретическими и гидродинамическими методами [27—
34]. Наличие этого перехода на кривой 2 является внутренним тестом
на формирование нуклеосом в составе комплексов октамера гистонов
и ДНК. Отсутствие изменений на кривой 3 в широком интервале
ионной силы лишний раз убеждает в том, что регистрируемые нами
перестройки нуклеосомы реализуются в основном на уровне изменения
контактов между димером (Н2А—Н2В) и тетрамером (НЗ—Н4)2 .
2. В области ионной силы 3—10 мМ NaCl как в отсутствие, так
и присутствии гистона HI сохраняются постоянное и максимальное
значения параметра В (рис. 3). Видимо, при этих значениях ионной
силы реализуется состояние октамера гистонов в комплексе с ДНК,
примерно соответствующее структуре октамера в 4 Μ NaCl (табл. 1).
Вместе с тем и в этой области концентрации NaCl гистон HI оказывает
стабилизирующее действие на структуру нуклеосомы. Это демонстри-
руют приведенные на рис. 4 данные по денатурации октамера гистонов
в составе полинуклеосом мочевиной в присутствии и отсутствие гистона
НІ в комплексе. Детектируемый по изменению В (или анизотропии
флюоресценции [13]) процесс денатурации октамера проходит в две
стадии, на первой из которых (при концентрации мочевины до 2 М)
разрушаются контакты димера (Н2А—Н2В) с тетрамером (НЗ—Н4)2,
а на второй (выше 4 Μ мочевины) разрушается нативная структура
димера и тетрамера [13]. Тем же закономерностям подчиняется дена-
турация октамера в комплексе с Д Н К [18], причем первый этап дена-
турации соответствует частичному разворачиванию нуклеосомы [32].
196 БИОПОЛИМЕРЫ II КЛЕТКА.— 1987,— Т. 3, N° 4
Как видно из рис. 4, первый денатурационный переход для HI-содер-
жащих полинуклеосом сдвигается в область более высоких концен-
траций мочевины по сравнению с полинуклеосомами, не содержащими
гистона HI .
3. 10—30 мМ NaCl. При возрастании ионной силы от 20 до 30 мМ
NaCl параметр В полинуклеосом в отсутствие гистона HI снижается
до уровня, соответствующего октамеру гистонов в 2 Μ NaCl (табл. 1).
Присутствие гистона HI практически не влияет на переход в области
20—30 мМ NaCl (рис. 3).
Т а б л и ц а 2
Параметры тушения флюоресценции октамера гистонов йодидом в растворе [17]
и в составе реконструированных полинуклеосом
Parameters of histone octamer fluorescence quenching by ions I~ in solution [17]
and in reconstituted polynucleosomes
Тип комплекса NaCl, Μ fa' % KQ, Μ - 1
( Н 2 А — Н 2 В - Н З — Н 4 ) 2 — Д Н К 0 , 1 5 45 10
( Н 2 А — Н 2 В — Н З — Н 4 ) 2 — Д Н К — H I 0 , 1 5 7 8 8
( Н 2 А — Н 2 В — Н З — Н 4 ) 2 4 3 8 8 ( Н 2 А — Н 2 В — Н З — Н 4 ) 2
2 65 4 , 5
» 0 , 1 65 6 , 6
П р и м е ч а н и е . fa — д о л я доступной флюоресценции; Kq — эффективная константа
Штерна — Фольмера .
4. 30—600 мМ NaCl. В условиях, когда компактизующее действие
гистона НІ на Д Н К и хроматин максимально ( ~ 0 , 1 5 Μ NaCl) [2, 33],
происходит существенное снижение параметра В комплексов октамер—•
Д Н К — Н І (рис. 3) до значений, примерно соответствующих смеси не-
взаимодействующих димеров (Н2А—Н2В) и тетрамера (НЗ—Н4)2
(табл. 1). Следует отметить, что при этом не наблюдается помутнения
раствора (возрастания кажущегося поглощения при 320 им), очевидно,
из-за низкой концентрации комплексов (0,05 мг гистонов в 1 мл). При
больших концентрациях агрегация усиливается, и помутнение раствора
в области 0,15 Μ NaCl увеличивается. Дополнительно о структурном
изменении нуклеосом в 0,15 Μ NaCl в присутствии гистона HI свиде-
тельствуют результаты опытов по динамическому тушению флюорес-
ценции. Данные, приведенные в табл. 2, указывают на увеличение
доступности тирозиновых остатков (возрастание доли доступной флюо-
ресценции) в случае присутствия гистона НІ в комплексе. Как видно
из рис. 3, диссоциация гистона НІ в области 0,4—0,6 Μ NaCl [33]
приводит к возрастанию параметра В до значений, которые он имеет
в случае отсутствия гистона НІ в комплексе.
5. Область выше 600 мМ NaCl. При этом регистрируется незави-
симое от присутствия гистона HI снижение параметра В полинуклео-
сом (рис. 3), связанное с диссоциацией октамера гистонов от ДНК,
которая сопровождается его распадом на димеры (Н2А—Н2В) и тет-
рамер (НЗ—Н4)2 при используемых нами концентрациях гистонов [18].
В л и я н и е д в у х в а л е н т н ы х к а т и о н о в н а с т р у к т у -
р у о к т а м е р а в с о с т а в е р е к о н с т р у и р о в а н н ы х п о л и -
н у к л е о с о м . Эксперименты, описанные выше (рис. 2—4), проводили
в присутствии 0,3 мМ ЭДТА. При такой концентрации хелатирующего
агента происходит связывание определенного количества двухвалентных
катионов, присутствующих в растворах. Мы провели титрование поли-
нуклеосом, растворенных первоначально в 0,1 мМ трис-буфере, двумя
хелатирующими агентами — ЭДТА и ЭГТА. Они обладают сходным
высоким сродством к ионам Са2+ (константы связывания при рН 7,4
равны 6,5· 107 М-1 для ЭДТА и 1,5· 107 М"1 для ЭГТА) и существенно
различаются по способности связывать ионы Mg2+ (константы связы-
БИОПОЛИМЕРЫ И КЛЕТКА — 1987.— Т. 3, № 4 197
вания равны 6,4-105 М-1 для ЭДТА и 1,3-102 М"1 для ЭГТА) [34].
Данные рис. 5 свидетельствуют о том, что значение параметра В = 1,47,
характерное для структуры октамера при 1 мМ NaCl (рис. 3), дости-
гается только при концентрации ЭДТА выше 0,3 мМ. ЭГТА оказывает
сходный эффект, Присутствие гистона HI делает структуру октамера
в составе нуклеосом нечувствительной к действию хелатирующих аген-
тов. По-видимому, конформационный переход октамера в области 1 —
3 мМ NaCl (рис. 3), регистрируемый также другими методами [26—31],
вызван связыванием хелатами присутствующих в составе полинуклео-
Рис . 5. З а в и с и м о с т ь п а р а м е т р а В спектров флюоресценции к о м п л е к с о в о к т а м е р а гисто-
нов с Д Н К от к о н ц е н т р а ц и и Э Д Т А ( / , 5 ) и Э Г Т А ( 2) в отсутствие ( / , 2) и присутствии
(5) гистона H I
F i g . 5. D e p e n d e n c e of p a r a m e t e r В of o c t a m e r - D N A ( / , 2) a n d o c t a m e r - D N A - H l (3) c o m -
p lexes u p o n E D T A (1, 3) a n d E G T A (2) c o n c e n t r a t i o n
Рис . 6. З а в и с и м о с т ь п а р а м е т р а В спектров флюоресценции к о м п л е к с о в о к т а м е р а гисто-
нов с Д Н К от к о н ц е н т р а ц и и M g 2 + ( / , 3) и С а 2 + (2, 4) в присутствии (3, 4) и отсут-
ствие ( Д 2) гистона H I
F i g . 6. D e p e n d e n c e of p a r a m e t e r В of o c t a m e r - D N A ( / , 2) a n d o c t a m e r - D N A - H l (3 , 4)
c o m p l e x e s u p o n c o n c e n t r a t i o n of M g 2 + ( / , 3) a n d C a 2 + (2, 4)
сомной нити двухвалентных катионов. В дальнейшем при исследовании
действия двухвалентных катионов на структуру нуклеосом мы вводили
в раствор 0,3 мМ ЭДТА в целях предварительного «удаления» двух-
валентных катионов. Как видно из рис. 6, добавление последних до
0,1 мМ к раствору полинуклеосом в отсутствие гистона HI вызывает
структурное изменение в октамере, проявляющееся в возрастании пара-
метра В. Дальнейшее увеличение концентрации двухвалентных катио-
нов вызывает снижение параметра В до значений, характерных для
невзаимодействующих димера (Н2А—Н2В) и тетрамера (НЗ—Н4)2 .
Из рис. 6 видно, что действие двухвалентных катионов на НІ-содержа-
щую нуклеосомную нить более эффективно: для комплексов октамер —
Д Н К — H I параметр В снижается при меньших концентрациях двух-
валентных катионов. При концентрациях Mg2+ или Са2 + более высоких,
чем приведенные на рис. 6, начинаются усиление агрегации и увеличе-
ние помутнения растворов. Следует отметить, что нами не обнаружено
различий в действии Са2+ и Mg2+ на исследуемые системы (рис. 5, 6).
Результаты гидролиза реконструированных комплексов микрокок-
ковой нуклеазой (рис. 1), наличие «низкосолевого» перехода (0,3—
3 мМ NaCl) на рис. 3 (кривая 2) и отсутствие такого перехода для
комплексов ( Н 2 А — Н 2 В ) — Д Н К (кривая 3) свидетельствуют, что при
выбранных условиях реконструкции октамер гистонов и Д Н К обра-
зуют полинуклеосомную фибриллу.
Результаты, приведенные в настоящей работе, выявляют два типа
воздействий гистона HI и двухвалентных катионов на структуру окта-
мера гистонов в комплексе С ДНК. Первый из них — это действие
указанных агентов на октамер в составе хорошо изученной «низкосо-
левой» формы нуклеосомы, реализующейся при ионной силе ниже 1 мМ
NaCl. Эта форма, по многочисленным данным [18, 26—30], представ-
ляет собой частично декомпактизованную нуклеосому. Наличие в ком-
плексе гистона HI или присутствие двухвалентных катионов в концен-
198 БИОПОЛИМЕРЫ И КЛЕТКА — 1987.— Т. 3, № 4
трации 0,1 мМ и выше (так же, как и увеличение концентрации NaCl
до 3 мМ) приводит к восстановлению специфических контактов димера
(Ή2Α—Н2В) с тетрамером (НЗ—Н4)2 в октамере гистонов (увеличе-
ние параметра В) в составе реконструированных полинуклеосом (рис. 3,
6). Видимо, уменьшение степени нейтрализации фосфатов в отсутствие
гистона HI , двухвалентных катионов и при существенном снижении
концентрации одновалентных катионов приводит к возрастанию элек-
тростатического отталкивания между сближенными участками супер-
спирали нуклеосомной Д Н К [28], а также увеличению жесткости Д Н К
[35] и тем самым является основой декомпактизации нуклеосомы в
ходе «низкосолевого» перехода. Стабилизирующее действие гистона HI
на структуру октамера в составе нуклеосомы при достаточно низкой
ионной силе (5 мМ NaCl) подтверждается данными о повышенной
устойчивости октамера в составе комплекса о к т а м е р — Д Н К — HI к
действию мочевины (рис. 4).
Другим типом наблюдаемых нами эффектов является регистрируе-
мое по снижению параметра В спектра флюоресценции и увеличению
доступности тирозилов для тушителя структурное изменение октамера
в составе полинуклеосом, которое реализуется в присутствии: 1) гисто-
на HI при физиологической концентрации NaCl; 2) двухвалентных
катионов в концентрации 0,3 мМ и выше; 3) гистона Н і й двухвалент-
ных катионов в концентрации 0,1 мМ и выше. Возможно, что указанные
агенты влияют на структуру октамера в нуклеосоме непосредственно.
Для проверки такой возможности необходимо соответствующее иссле-
дование на реконструированных мононуклеосомах, которое будет про-
ведено нами в будущем. Тем не менее совокупность данных настоящей
работы и работы [18] заставляет высказать и другое предположение.
Поскольку все указанные выше условия способствуют, как известно,
компактизации полинуклеосомной фибриллы [2, 5, 20, 25], возможной
причиной обнаруженного структурного изменения являются межнуклео-
сомные взаимодействия, реализующиеся при компактизации полинук-
леосом. В пользу этого предположения свидетельствует тот факт, что
повышение концентрации полинуклеосом, усиливающее их агрегацию
в 0,15—0,2 Μ NaCl, приводит к снижению параметра В практически
такому же, как на рис. 3 для случая присутствия в комплексе гистона
HI [18]. Возможность влияния межнуклеосомных взаимодействий на
структуру октамера гистонов подтверждается кристаллографическими
исследованиями [37]: при упаковке нуклеосомных кор-частиц в кри-
сталл взаимодействие между ними вызывает сдвиг одного из димеров
(Н2А—Н2В) по отношению к позиции, симметричной второму димеру.
Такой сдвиг может обусловливать наблюдаемые нами изменения пара-
метров тирозиновой флюоресценции октамера гистонов и при компак-
тизации полинуклеосомной нити в растворе.
Независимо от выбора приведенных объяснений полученные резуль-
таты позволяют утверждать, что структура октамера гистонов в составе
диспергированной полинуклеосомной нити соответствует его структуре
в растворе 2 Μ NaCl, а в условиях действия на хроматин компакти-
зующих агентов должна существенно от нее отличаться, что согласу-
ется с выводом работы [38]. Обратимые переходы между различными
конформационными формами (конформерами) октамера гистонов мо-
гут играть важную роль в структурных изменениях хроматина в ходе
активации и репрессии генов.
Мы благодарим С. Н. Кадуру за помощь при анализе продуктов
гидролиза реконструированных комплексов микрококковой нуклеазой
и А. И. Драгана за полезное обсуждение.
БИОПОЛИМЕРЫ И КЛЕТКА — 1987.—Т. 3, № 4 199
T H E S T R U C T U R E O F H I S T O N E O C T A M E R IN T H E C O M P O S I T I O N
O F R E C O N S T I T U T E D P O L Y N U C L E O S O M E S IN P R E S E N C E O F H1 H I S T O N E
A N D D I V A L E N T CAT I O N S
A, V, Sivolob, S. N. Khrapunov
S t a t e U n i v e r s i t y , Kiev
S u m m a r y
T h e i n f l u e n c e of H I h i s t o n e a n d d i v a l e n t c a t i o n s u p o n the s t r u c t u r e of ( H 2 A - H 2 B - H 3 -
H 4 ) 2 h i s t o n e o c t a m e r in the complex w i t h h i g h - m o l e c u l a r w e i g h t D N A h a s been s t u d i e d
b y f l u o r e s c e n c e spec t ro scopy . C h a n g e s in the pos i t ion of t y r o s i n e h i s t o n e f l u o r e s c e n c e
s p e c t r u m ind i ca t e the ex i s t ence of th ree s t r u c t u r a l s t a t e s of o c t a m e r in the n u c l e o s o m e
w i t h o u t H I h i s tone : « e x p a n d e d » o c t a m e r (I) w i t h i n 30-600 m M N a C l ; « c o m p a c t » o c t a m e r
( I I ) w i t h i n 3-20 m M N a C l ; « u n f o l d e d » o c t a m e r ( I I I ) w i t h i n less t h a n 1 m M N a C l . C a -
t ion a g e n t s of d i f f e r e n t n a t u r e ( N a + , C a 2 + , M g 2 + ions, HI h i s t o n e ) , a c t i n g e i ther i n d e -
p e n d e n t l y or in c o m b i n a t i o n exer t a s im i l a r e f f ec t u p o n s t r u c t u r a l r e a r r a n g e m e n t s of
n u c l e o s o m e . The o b t a i n e d r e s u l t s p e r m i t c o n c l u d i n g t h a t h i s t o n e o c t a m e r s t r u c t u r e in
2 Μ N a C l is s i m i l a r to t h a t in d i so rde red n u c l e o s o m e f iber , bu t it c o n s i d e r a b l y d i f f e r s
f r o m the o c t a m e r s t a t e w i t h i n the c o m p a c t c h r o m a t i n .
1. Mirzabekov A. D. N u c l e o s o m e s t r u c t u r e a n d i ts d y n a m i c t r a n s i t i o n s / / Q u a r t . Rev .
B iophys .— 1980.— 13, N 2.— P . 255—295.
2. Thoma FKoller Th. U n r a v e l l e d n u c l e o s o m e s , n u c l e o s o m e b e a d s a n d h i g h e r o r d e r
s t r u c t u r e s of c h r o m a t i n : i n f l u e n c e of n o n - h i s t o n e p r o t e i n s a n d h i s t o n e H I / / J . Мої . Bi-
o l .— 1981.— 149, N 4.— P . 709—733.
3. Alignment of n u c l e o s o m e s a l o n g D N A a n d o r g a n i z a t i o n of s p a c e r D N A in Drosophi-
la c h r o m a t i n / V . I. K a r p o v , S. G. B a v y k i n , О. V. P r e o b r a z h e n s k a y a et a l . / / N u c L
Ac ids Res .— 1982.— 10, N 1 4 . — P . 4321—4337.
4. Marion C., Roux ВCoulet P. R. Ro le of h i s t o n e s H I a n d H 3 in the m a i n t e n a n c e of
c h r o m a t i n in a c o m p a c t c o n f o r m a t i o n . S t u d y w i t h a n immobi l i zed e n z y m e / / F E B S
Le t t .— 1983.— 157, N 2.— P . 317—321.
5. Kiryanov G. I., Smirnova Τ. Α., Polyakov V. Yu. N u c l e o m e r i c o r g a n i z a t i o n of ch ro -
m a t i n / / E u r . J . B iochem.— 1982.— 124, N 2 . — P . 331—338.
6. Thomas J. O., Kornberg R. D. A n o c t a m e r of h i s t o n e s on c h r o m a t i n / / P roc . N a t .
A c a d . Sci. U S A . — 1 9 7 5 . - 7 2 , N 7 . — P . 2626—2630.
7. Расположение гистона H I в хроматине . П о п е р е ч н о е с шива ние ц е н т р а л ь н ы х глобу-
л я р н ы х частей м о л е к у л H I б и ф у н к ц и о н а л ь н ы м реагентом / Л . Г. Н и к о л а е в , Б . О. Гло -
тов, В. К. Д а ш к е в и ч и д р . / / М о л е к у л я р . биология .— 1983.— 17, № 5.— С. 1255—
1261.
8. Losa R., Thoma F., Koller Th. I n v o l v e m e n t of t he g l o b u l a r d o m a i n of h i s t o n e H I in
t he h i g h e r o r d e r s t r u c t u r e s of c h r o m a t i n / / J . М о ї . Biol — 1984 — 175, N 4 — P . 907—
914.
9. The structure of h i s t o n e H I a n d i ts l oca t ion in c h r o m a t i n / J . A l l a n , P . G . H a r t m a n , .
C. C r a n e - R o b i n s o n , F . X. Avi les / / N a t u r e . — 1980.— 288, N 5 7 9 2 . — P . 675—679.
10. Stability of t h e p r i m a r y o r g a n i z a t i o n of n u c l e o s o m e core pa r t i c l e s u p o n s o m e con-
f o r m a t i o n t r a n s i t i o n / V. W. Zaye t z , S. G. B a v y k i n , V. L. K a r p o v , A. D. M i r z a b e k o v / /
Nuc l . Ac ids R e s . — 1981.—9, N 5 . — P . 1053—1067.
11. Dragan A. L, Khrapunov S. N. The red s h i f t of t y r o s i n e f l u o r e s c e n c e s p e c t r u m in p o -
l y e t h y l e n g l y c o l a n d u r ea s o l u t i o n s , / / S t u d . b iophys .— 1983.—96, N 2 . — P . 127—132.
12. The change in m a x i m u m pos i t ion of t y r o s y l f l u o r e s c e n c e spec t r a of R N A s e A a n d
h i s t o n e H 2 A - H 2 B u n d e r d e n a t u r a t i o n , / A . I. D r a g a n , S. N. K h r a p u n o v , A. F . P r o t a s ,
G. D. B e r d y s h e v / / I b i d . — N 3 . — P . 187—193.
13. Драган А. И., Храпунов С. Ii., Бердышев Г. Д. А н а л и з динамического р а в н о в е с и я
олигомеров гистонов в растворе . П р и р о д а сил, с т а б и л и з и р у ю щ и х с т р у к т у р у о к т а м е -
ра ( Н 2 А — Н 2 В — Н З — Н 4 ) 2 / / М о л е к у л я р . биология .— 1985.— 19, № 5 . — С . 1259—
1268.
14. Пространственная о р г а н и з а ц и я д и м е р а гистонов Н 2 А — Н 2 В в р а с т в о р а х с различ-
ной ионной силой / С. Н. Храпунов , А. И . Д р а г а н , А. Ф. П р о т а с , Г. Д . Б е р д ы ш е в //
Т а м ж е . — 1983.— 17, № 5 . — С . 992—999.
15. The structure of t he h i s t o n e d imer H 2 A - H 2 B s tud i ed b y s p e c t r o s c o p y / S. N. K h r a p u -
nov , A. I. D r a g a n , A. F . P r o t a s , G. D. B e r d y s h e v / / B i o c h i m . et b iophys . ac t a .— 1984.—
787, N 1 . — P . 97—104.
16. Structure of h i s t o n e t e t r a m e r ( H 3 - H 4 ) 2 / S . N. K h r a p u n o v , A. I. D r a g a n , A. F . P r o -
t a s , G. D. B e r d y s h e v / / I n t . J . Biol . M a c r o m o l . — 1984.—6, N 1 . — P . 31—34.
17. Пространственная о р г а н и з а ц и я о к т а м е р а гистонов ( Н 2 А — Н 2 В — Н З — Н4) 2 /
С. Н . Храп ун ов , А. И . Д р а г а н , А. Ф. П р о т а с , Г. Д . Б е р д ы ш е в / / М о л е к у л я р . биоло-
гия .— 1985.— 19, № 4.— С. 1011 — 1020
18. Структура о к т а м е р а гистонов в составе р е к о н с т р у и р о в а н н ы х п о л и н у к л е о с о м /
С. Н. Храпунов , А. В. Сиволоб , А. И. Д р а г а н , Г. Д . Б е р д ы ш е в / / Т а м ж е . · — № 6 —-
С. 1553—1561.
19. Tatchell К., Van Flolde К. Ε. R e c o n s t i t u t i o n of c h r o m a t i n core pa r t i c l e s / / B iochemi-
s t r y . — 1977.— 16, N 24.— P . 5295—5303.
200 БИОПОЛИМЕРЫ И КЛЕТКА,— 1987,—Т. З, № і
20. Waianabe F. C o n d e n s a t i o n of p o l y n u c l e o s o m e b y h i s t o n e H I b i n d i n g / / F E B S L e t t . —
1984.— 170, N 1 . — P . 19—22.
21 Johns E. W. S t u d i e s on h i s t o r i e s / / B i o c h e m J .— 1964.—92, N 1 . — P . 55—64.
22. Lehrer S. S., Leavis P. C. S o l u t e q u e n c h i n g of p ro t e in f l u o r e s c e n c e / / M e t h . Enzymol .—•
1 9 7 8 . — 4 9 . — P . 222—236.
23. Isenberg / . H i s t o r i e s / / A n n . Rev. B iochem.— 1979.—48 — P . 159—191.
24 Особенности третичной с т р у к т у р ы м о л е к у л ы гистона H I из тимуса т е л е н к а /
С. Н. Храпунов , А. Ф. Протас , А. В. С и в о л о б и д р . / / М о л е к у л я р . биология .— 1984.—
18, № 4 . — С . 979—987.
25. Khrapunov S. NSivolob Л. V., Kucherenko Ν. Ε. F l u o r e s c e n c e s t u d y of the in te rac -
t ion of calf t h y m u s h i s t o n e H I w i th D N A / / I n t . J . Biol . M a c r o m o l . — 1984.—6, N 4.—
P . 199—202.
26. Libertini L. J., Small E. W. E f f e c t s of p H on l ow-sa l t t r a n s i t i o n of c h r o m a t i n core
pa r t i c l e / / B iochemis t ry .— 1982,— 21, N 1 4 . — P . 3327—3334.
27„ Dieterich A. E., Axel R., Cantor C. R. S a l t - i n d u c e d s t r u c t u r a l c h a n g e s of n u c l e o s o m e
core p a r t i c l e / / J . М о ї . Biol .— 1979.— 129, N 4 . — P . 587—602.
28. Structural c h a n g e s of n u c l e o s o m e s in l ow-sa l t c o n c e n t r a t i o n s / H . -M. W u , N. D a t t a -
g u p t a , M . H o g a n , D. M. C r o t h e r s / / B i o c h e m i s t r y . — 1979.— 18, N 1 8 . — P . 3960—3965.
29. Fulmer Α. Ψ., Fasman G. D. Ionic s t r e n g t h - d e p e n d e n t c o n f o r m a t i o n a l t r a n s i t i o n s of
c h r o m a t i n / / B i o p o l y m e r s . — 1979.— 18, N 1 1 . — P . 2875—2891.
30 . Neutron s c a t t e r i n g s tud i e s of n u c l e o s o m e s t r u c t u r e a t low ionic s t r e n g t h / E . C. U b e r -
bache r , V. R a m a k r i s h n a n , D. E. Ol ins , G. J . B u n i c k / / B i o c h e m i s t r y . — 1983.— 22,
N 2 1 . — P . 4916—4923.
31. Burch J. В. E., Martinson II. G. The ro le s of I I I , t he h i s t o n e core a n d D N A l e n g t h in
t he u n f o l d i n g of n u c l e o s o m e a t low ionic s t r e n g t h / / Nucl . Ac ids Res .— 1980.— 8,
N 2 1 . — P . 4469—4487.
3 2 Conformational s t a t e s of c h r o m a t i n ν bod ies i nduced by u r e a / D. E. Ol ins , P . N. B r y -
an , R. E. H a r r i n g t o n et a l . / / I b i d . — 1977.—4, N 6 . — P . 1911—1931.
33. Studies on the ro le a n d m o d e of o p e r a t i o n of the ve ry - lys ine - r i ch h i s t o n e H 1 ( F 1 ) in
e u k a r y o t e c h r o m a t i n / Ε. M . B r a d b u r y , S. E. D a n b y , H . W. E. R a t t l e , V. G i a n c o t t i / /
E u r . J . B iochem.— 1975.—57, N 1 . — P . 97—105.
34. Fabiato AFabiato F. C a l c u l a t o r p r o g r a m s fo r c o m p u t i n g the c o m p o s i t i o n of t he
so lu t ion c o n t a i n i n g m u l t i p l e m e t a l s a n d l i g a n d s used fo r e x p e r i m e n t s in s k i n n e r
m u s c l e c e l l s / / J . P h y s i o l . — 1979.—75, N 3 . — P . 463—505.
35. Hagerman P. / . I n v e s t i g a t i o n of the f lex ib i l i ty of D N A u s i n g t r a n s i e n t e lec t r ic bi-
r e f r i n g e n c e / / B i o p o l y m e r s . — 1980.—20, N 7 — P . 1503—1535.
36. Thoma F., Losa R., Koller Th. I n v o l v e m e n t of the d o m a i n s of h i s t o n e s FI1 a n d H 5 in
the s t r u c t u r a l o r g a n i z a t i o n of so lub l e c h r o m a t i n / / J . М о ї . Biol .— 1983.— 167, N 3.—
P . 619—640.
37. Structure of the n u c l e o s o m e core p a r t i c l e a t 7 A r e s o l u t i o n / T. J . R i c h m o n d ,
J . T. F inch , D. Rhodes , A. K l u g / / N a t u r e . — 1984.— 311, N 5 9 8 6 . — P . 532—537.
38. Hatch C. L., Bonner W. M., Moudrianakis E. N. D i f f e r e n t i a l access ib i l i ty of the a m i n o
and c a r b o x y t e rmin i of h i s t o n e H 2 A in t he n u c l e o s o m e a n d i t s h i s t o n e s u b u n i t s / /
B i o c h e m i s t r y . — 1983.—22, N 1 2 . — P . 3016—3023.
Киев . гос. ун-т П о л у ч е н о 26.12.85
УДК 577.323.722
ВЛИЯНИЕ ИЗБИРАТЕЛЬНОГО СВЯЗЫВАНИЯ ЛИГАНДОВ
НА МОЛЕКУЛЯРНОЕ ПЛАВЛЕНИЕ ДНК
А. С. Фридман, Д. Ю. Ландо
Молекулы многих белков, противоопухолевых препаратов, ионы метал-
лов и т. д. характеризуются селективным взаимодействием с опреде-
ленными последовательностями пар оснований [1]. Ранее была раз-
работана теория перехода спираль — клубок Д Н К с ярко выраженным
блочным строением в присутствии непротяженных невзаимодействую-
щих между собой при адсорбции лигандов с избирательным характе-
ром связывания [2—5]. В этих работах задача была сведена к реше-
нию алгебраического уравнения. Однако Д Н К фагов, вирусов, бактерий
не имеет ярко выраженного блочного строения. Расчет кривых плав-
ления комплексов лигандов с имеющей произвольную первичную струк-
туру Д Н К позволяет проводить теория, предложенная в работе [6].
Отметим, что в данном случае задача решается численно. Все харак-
теристики перехода определяются путем непосредственного перемноже-
ния матриц, число которых равно числу пар оснований в цепи ДНК.
БИОПОЛИМЕРЫ И КЛЕТКА — 1987.— Т. 3, № 4 201
|