7. STRUKTURA CHROMATYNY

Kondensacja DNA w chromosomie. Suma dlugosci kompletu czasteczek DNA stanowiacych haploidalny ludzki genom jadrowy wynosi okolo 1 metra, natomiast calkowita dlugosc ludzkich chromosomow (zbudowanych z chromatyny bedacej kompleksem tych czasteczek z bialkami), ustawionych jeden za drugim, wynosi okolo 100 m. Jak z tego wynika upakowanie DNA w chromosom wymaga 10.000 - krotnej redukcji dlugosci. Chromosom w komorce pelni role urzadzenia zwanego w informatyce Random Acces Memory (RAM), czyli jest urzadzeniem pamieciowym o dostepie bezposrednim. Aby komorka mogla szybko reagowac na bodzce zewnetrzne natury chemicznej czy fizycznej, a takze ze wzgledu na wymogi cyklu komorkowego, upakowanie DNA musi byc tego rodzaju aby komorka nie musiala przewijac calego chromosomu od konca do konca w celu uzyskania dostepu do miejsca zawierajacego potrzebna jej w danym momencie informacje. Jest to mozliwe dzieki temu, ze redukcja dlugosci DNA w chromosomie zachodzi etapami a kazdemu etapowi odpowiada odnosna jednostka strukturalna.

Lancuch nukleotydow czasteczki DNA o okreslonej sekwencji nazywa sie struktura pierwszorzedowa. Podstawowa jednostka tej struktury jest nukleotyd. Struktura drugorzedowa to podwojna helisa (istnieja rowniez inne struktury drugorzedowe DNA np. struktury krzyzowe, struktury typu szpilki do wlosow, struktura "Z" itd). Jednostka na tym poziomie jest para zasad. Struktura trzeciego rzedu to kompleks DNA z histonami, ktory nazywany jest "cienkim wloknem". Ma ono 10 nm srednicy, w odroznieniu od wlokna grubego, o srednicy 30 nm, ktore tworzy sie z wlokna cienkiego pod wplywem soli magnezu lub zwiekszonej sily jonowej. Ogladajac "cienkie wlokno" pod mikroskopem elektronowym stwierdzono, ze przypomina ono struktura sznur korali. Podstawowa jednostka tej struktury jest nukleosom zlozony z odcinka DNA o dlugosci okolo 200 nukleotydow, oraz oktameru histonow, wokol ktorego DNA tworzy przecietnie 1.75 zwoju superspirali.

Wlokno o grubosci 30 nm. stanowi strukture czwartego rzedu. Uwaza sie, ze sznur nukleosomow jest w tym wloknie helikoidalnie zwiniety w forme solenoidu. Jeden zwoj solenoidu ma, jak sie ocenia 5 lub 6 nukleosomow, ale w zasadzie niewiele wiadomo o tym poziomie kondensacji DNA.

Wlokno chromatynowe tworzy petle chromatyny, ktore stanowia piaty poziom organizacji DNA w chromosomie metafazowym. Dlugosc DNA w petli wynosi przecietnie kilkadziesiat kb. Petle sa rowniez strukturami niezbyt dobrze poznanymi. Jednym z powodow naszej niewiedzy w tej dziedzinie jest to, ze sa to struktury o zmiennym ksztalcie, dlugosci i stopniu kondensacji. Petle umocowane sa do szkieletu chromosomu podczas mitozy lub do macierzy jadrowej podczas interfazy.

Wiekszosc modeli chromosomu postuluje istnienie kolejnej struktury chromatyny (szosty poziom organizacji), mianowicie rozet. W modelu zakladajacym istnienie szkieletu osiowego (ryc. 7 - 1) jedna rozeta ma 18 petli. Kontrolowane trawienie chromatyny enzymami nukleolitycznymi endo- lub egzogennymi i analiza wysokoczasteczkowych produktow trawienia sugeruje, ze poza petlami o wielkosci okolo 50 kb istnieja struktury zawierajace segmenty DNA o dlugosci okolo 300 kb (ryc 7-2) a wiec takie, ktore moga zawierac po 6 petli kazda. Model zbudowany przy tym zalozeniu przewiduje, ze rozety polozone jedna na drugiej tworza wlokno o srednicy okolo 300 nm. Wlokno to zwiniete w helise (siodmy poziom organizacji) tworzy chromatyde (ryc. 7-3, 7-4). W odpowiednich warunkach, po kontrolowonym rozluznieniu chromatyny, mozna istotnie zaobserwowac takie spiralnie zwiniete wlokno. Chromosomy zawierajace chromatyde zwinieta helikoidalnie nie wykazywalyby jednak sprezystosci przy odksztalceniu bocznym, ktora w pewnych warunkach doswiadczalnych wykazuja. Taka sprezystosc przewiduje natomiast model chromosomu zawierajacy polozone osiowo wlokna bialkowe (ryc. 7-5). Nie przewiduje on jednak z kolei obserwowanego czesto helikoidalnego zwiniecia chromatydy. Aby zbudowac model chromosomu spelniajacy obydwa te warunki, tzn sprezystosc przy odksztalceniu bocznym i helikoidalne zwiniecie chromatydy nalezy zgromadzic wiecej danych doswiadczalnych.

Histony. Histony stanowia podstawowa mase bialek strukturalnych chromosomu. Oktamer histonu o skladzie 2 x (H2A + H2B + H3 + H4) stanowi rodzaj szpuli na ktora nawiniete jest DNA. Poniewaz histony to tylko cztery bialka (piec wliczajac histon H1, nieobecny w drozdzach, ryc. 7-6a), trudno bylo sobie wyobrazic ze moga one zapewnic tkankowo specyficzna regulacje wielkiej ilosc genow w roznych sytuacjach fizjologicznych. Pierwotnie sadzono, ze sa one biernymi elementami rusztowania podtrzymujacego DNA. Dopiero od niedawna znana jest dokladna struktura nukleosomu, rola poszczegolnych elementow strukturalnych histonow, rola niektorych wariantow histonow oraz role modyfikacji posttranslacyjnych z ktorych czesc mozna zaobserwowac analizujac histony przy pomocy elektroforezy w warunkach umozliwiajacych wysoka rozdzielczosc (ryc 7-6b). Ten wglad w budowe histonow odslonil potencjalne bogactwo ich oddzialywan z innymi elementami strukturalnymi chromatyny i pozwolil poznac aktywna role, ktora odgrywaja w niektorych aspektach regulacji funkcji chromosomu.

W genomach znajduje sie warianty histonow, ktore kodowane sa przez rozne geny. U ssakow istnieje co prawda tylko jeden wariant histonu H4, ale juz histon H3 bydla domowego zawiera obok wariantu glownego nazwanego H3.1 rowniez wariant H3.2, ktory rozni sie od wariantu glownego tylko jednym aminokwasem oraz wariant H3.3, rozniacy sie od wariantu H3.1 dwoma aminokwasami. Rodziny histonow H2A i H2B ssakow posiadaja odpowiednio cztery i trzy warianty, a rodzina H1 ma ich az szesc. W roznych komorkach organizmu te warianty koegzystuja w roznych proporcjach. Funkcja niektorych z nich zostala czesciowo poznana. Charakterystyczna ich cecha jest to, ze gdy jeden wariant histonu zastapi sie w nukleosomie innym wariantem nie wplywa to z reguly na budowe i stabilnosc samego nukleosomu, ale ma znaczenie dla tworzenia struktur chromatyny wyzszego rzedu. Zmienia sie wiec zdolnosc wlokna chromatynowego do kondensacji w ramach samego wlokna albo zdolnosc do oddzialywan typu wlokno-wlokno. I tak np. chromatyna centromeru zawiera specyficzny wariant histonu H3, zwany bialkiem CENP A, ktory jest wspolodpowiedzialny za jej silna kondensacje w tym regionie. Wiadomo rowniez, ze w pewnej czesci nukleosomow w nici chromatynowej eukariotow wariant wiekszosciowy histonu H2A jest zastapiony przez wariant H2AX. Wariant ten rozni sie od wariantu wiekszosciowego czterema aminokwasami w ogonie C, (w tym obecnoscia seryny w pozycji 139), ktora to modyfikacja nie wywiera zadnego skutku na funkcje chromatyny w warunkach normalnych. Gdy jednak nastapi przeciecie czasteczki DNA, np. przez promieniowanie jonizujace, w okresie od 3 do 10 minut po przecieciu, w regionie w ktorym nastapilo uszkodzenie, w histonach H2AX nastepuje fosforylacja seryny S139. Modyfikacja ta przygotowuje chromatyne do procesu reperacji.

Przyklad ten pokazuje, ze roznorodnosc form histonow wynikajaca z istnienia wariantow nieallelicznych jest jeszcze pomnozona przez posttranslacyjne modyfikacje histonow. Naleza do nich fosforylacja, metylacja, acetylacja ubikwitynacja i ADP-rybozylacja. Zwazywszy na to, ze w czasteczkach histonow znajduje sie wiele miejsc mogacych ulegac tym modyfikacjom, ilosc roznych odmian histonow jest bardzo duza.

Istnienie wariantow nieallelicznych oraz istnienie zmodyfikowanych form histonow nie zmienia faktu, ze czasteczki histonow "rdzenia" (core) nukleosomu (czyli H2A, H2B, H3 i H4) sa bardzo konserwatywne jesli chodzi o ich zachowanie podczas ewolucji : pomiedzy histonem H4 zielonego groszku a histonem H4 bydla domowega stwierdzono roznice zaledwie dwoch aminokwasow na ogolna liczbe 135. Mozna wiec podejrzewac, ze, stabilnosc nukleosomu i stabilnosc wyzszych poziomow struktury chromatyny zalezy od precyzyjnego dopasowania histonow w oktamerze. Nawet drobne odstepstwa od utrwalonej ewolucyjnie budowy sa niekorzystne i sa eliminowane przez selekcje naturalna. Pozwala to rowniez przypuszczac, ze kazda modyfikacja i kazdy wariant histonu maja swoja dokladnie okreslona role do spelnienia w komorce.

Struktury przestrzenne tworzone przez lancuchy aminokwasowe wszystkich histonow oraz ich wariantow sa bardzo podobne (ryc.7 - 7). Czasteczki histonow skladaja sie z czesci fibrylarnej, tzw. "ogona aminowego", ktory przechodzi w krotka helise zwana 1 (10 - 15 aminokwasow) polaczona przy pomocy petli L1 z dluzsza helisa 2 (28 - 29 aminokwasow), ktora z kolei jest polaczona poprzez petle L2 z trzecia, rowniez krotka helisa 3 (9 - 11) aminokwasow. Calosc konczy "ogon karboksylowy", krotki w przypadku H3 i H4, dluzszy dla H2A i H2B. Dodatkowo na ogonie aminowym histonu H3 znajduje sie helisa N a na ogonie karboksylowym histonu H2B jest helisa C. Globularne segmenty histonow (a wiec elementy 1-L1-2-L2-3) maja forme zwichrowanej litery C i maja sklonnosc do heterodimeryzacji tworzac dwie pary H3-H4 i H2A-H2B. Osie dlugich helis 2 sa w tych dimerach z grubsza antyrownolegle tworzac kat 140° a petla L1 jednej czasteczki histonu znajduje sie obok petli L2 drugiej czasteczki i vice versa. Cztery takie dimery z ktorych kazdy ma forme polksiezyca tworza oktamer histonow, ktory tworzy rodzaj helisy bialkowej na ktorej grzbiecie spoczywa helisa DNA.

Nukleosomy. Nukleosomy sa uwalniane z chromatyny przez lagodne trawienie DNaza I. Wyciete podczas trawienia segmenty nici chromatynowej zawierajace jeden, dwa, trzy lub wiecej nukleosomow polaczonych odcinkiem DNA mozna rozdzielic przy pomocy wirowania w gradiencie sacharozy (ryc. 7-8). Nukleosomy zawieraja segmenty DNA o dlugosci okolo 200 par zasad, przy czym czesc centralna, "rdzen", nukleosomu stanowi odcinek 146 par zasad owiniety dookola oktameru histonow z utworzeniem przecietnie 1.75 zwoju helisy. Niektore z nukleosomow "zamkniete" sa rodzajem klamry w postaci histonu H1, ktory wiaze odcinki DNA "wchodzace" do, i "wychodzace" z nukleosomu. Odcinki te w przeciwnym przypadku odpychaja sie wzajemnie z powodu oddzialywan elektrostatycznych pomiedzy grupami fosforanowymi. Istotnym szczegolem struktury histonow rdzenia jest obecnosc argininy w petlach L (z wyjatkiem petli L1 histonu H2B) tworzonych przez lancuchy aminokwasowe histonow. Petle te bowiem sa usytuowane na powierzchni oktameru stanowiac miejsca kontaktu histonow z DNA (Ryc. 7-9 i 7-10). Dodatnio naladowana grupa aminowa lancucha bocznego argininy znajdujacej sie w petlach oddzialywuje elektrostatycznie z ujemnie naladowana grupa fosforanowa lancucha fosfocukrowego DNA. Te wiazania jonowe sa glownym skladnikiem oddzialywan wiazacych DNA z oktamerami histonow w nukleosomy (ryc.7 - 11). Sa one na tyle silne, ze nukleosom raz usytuowany na nici DNA zachowuje te pozycje i aby go z niej usunac trzeba uzyc pewnej energii. W zasadzie pozycje nukleosomow na nici DNA nie sa specyficzne, istnieja jednak od tej reguly liczne wyjatki takie jak region centromeru w chromosomach drozdzy czy tez regiony istotne dla regulacji transkrypcji. Jesli chodzi o wplyw skladu zasad DNA na budowe kompleksu DNA - oktamer histonu, to stwierdzono, ze pary AT w DNA czesciej wystepuja w poblizu powierzchni nukleosomu, natomast pary GC znajduja sie raczej od strony zewnetrznej. Prawdopodobnie DNA w nukleosomach w ktorych pary AT zwiazane sa z oktamerem a pary GC znajduja sie na zewnatrz oktameru jest chroniony przed mutacjami.

Ogony histonow wystaja poza zwarta strukture oktameru i to one wlasnie sa zaangazowane w oddzialywania, ktore sa istotne dla regulacji funkcji chromosomu a w szczegolnosci dla regulacji transkrypcji. Juz w latach szescdziesiatych zauwazono, ze acetylacja histonow jest zwiazana ze zwiekszeniem ekspresji genow. Przypuszczano, ze jest to spowodowane zobojetnieniem ladunku dodatniego grup aminowych w lizynach i argininach histonow przez grupe acetylowa a co za tym idzie z niespecyficznym oslabieniem oddzialywan DNA - histony i z rozluznieniem struktury chromatyny. Rzeczywistosc okazala sie jednak bardziej skomplikowana.

W histonie H3, lizyny zgrupowane sa glownie w ogonie N (Ryc. 7-12), w odstepach dosc regularnych, w pozycjach 4, 9, 14, 18 , 23 i 27 lancucha peptydowego. Nie wszystkie z tych lizyn ulegaja acetylacji w tym samym stanie fizjologicznym. W dodatku niektore (4, 9 i 27) ulegaja rowniez, jesli nie przede wszystkim, metylacji. Te i podobne obserwacje doprowadzily do wysuniecia teorii kodu histonowego. Postuluje ona mianowicie, ze specyficzne modyfikacje ogonow histonowych sa elementem tworzacym kod, ktorym posluguja sie rozne systemy modyfikujace chromatyne naznaczajace w ten sposob okreslony region wlokna chromatynowego. Kod ten jest odczytywany przez inne elementy systemu regulacji ekspresji genow wlaczajac w to czynniki transkrypcyjne (patrz nastepny rozdzial).

Podwyzszenie sily jonowej lub dodanie soli magnezu powoduje kondensacje chromatyny (Ryc. 7-13). W mikroskopie elektronowym obserwuje sie w pierwszym etapie kondensacji utworzenie "zygzaku" a wiec rodzaju wstegi w ktorej nukleosomy ustawiaja sie w dwa szeregi. Uwaza sie, ze ta forma jest stabilizowana przede wszystkim przez histon H1. Dalsze dodawanie magnezu powoduje jeszcze wieksze zageszczenie nici chromatynowej, ktora tworzy solenoid (Ryc. 7-14). Zaproponowano trzy rozne modele tej struktury. Na razie nie wiadomo, ktory z nich lepiej odpowiada rzeczywistosci.

Petle chromatyny. Kolejnym poziomem kondensacji chromatyny jest poziom petli chromatynowych. Ich istnienie postulowano bazujac na wynikach obserwacji chromosomow metafazowych przy uzyciu mikroskopu elektronowego (Ryc. 7-15). Z chromosomow tych wyplukano uprzednio bialka rozpuszczalne przy pomocy roztworow zawierajacych detergenty i roztwory soli o stosunkowo wysokim stezeniu. Fakt, ze chromosom nawet po tak drastycznym traktowaniu zachowuje swoj ksztalt zostal zinterpretowany jako dowod, ze posiada on szkielet osiowy zlozony z nierozpuszczalnych bialek. Na zdjeciach z mikroskopu widoczne byly petle DNA przyczepione do tego szkieletu. Mierzac dlugosc DNA oceniono, ze petle zawieraja od 5 do 200 tysiecy par zasad. Zaobserwowano je rowniez w jadrach interfazowych po ekstrakcji rozpuszczalnych bialek. W tym przypadku petle byly umocowane do struktury nazwanej macierza jadrowa. W doswiadczeniu w ktorym jadra komorkowe po ekstrakcji poddano sedymentacji w gradiencie sacharozy, lub tez ogladano pod mikroskopem optycznym, petle DNA zachowywaly sie tak jakgdyby byly skrecone w superspirale. Przy potraktowaniu zwiazkiem interkalujacym, bromkiem etidium zwoje superspirali ulegaly rozkreceniu a po dalszym podwyzszeniu stezenia bromku nastepowala ich superspiralizacja o przeciwnej skretnosci. Zachowanie to, charakterystyczne dla kolowych czasteczek DNA, sugerowalo, ze petle sa topologicznie niezalezne i ze mechaniczne naprezenie pojawiajace sie w jednej petli nie przenosi sie na petle sasiednie.

Petle chromosomalne usytuowane rownolegle jedna do drugiej wzdluz osi chromosomu byly takze obserwowane w chromosomach mejotycznych a szczegolnosci w stadium pachytenu. Dlugosc petli chromosomow mejotycznych jest gatunkowo specyficzna (od 20 kb w drozdzach do 2500 kb u konika polnego). Liczba petli na jednostke dlugosci chromosomu jest natomiast stala i wynosi dla roznych gatunkow okolo 25 - 30 petli na mikrometr dlugosci chromosomu.

Regiony DNA, ktore biora udzial w zakotwiczaniu petli do szkieletu chromosomu (SAR scaffold-associated regions) oraz do macierzy jadrowej, (MAR, matrix attachment regions) zawieraja sekwencje bogate w AT oraz sekwencje rozpoznawane przez topoizomeraze II. MAR i SAR maja taka sama charakterystyke co wskazywaloby na to, ze petle chromatyny zakotwiczone sa do szkieletu chromosomu metefazowego przez te same sekwencje ktore zakotwiczaja je do macierzy jadrowej w interfazie. Nie wszyscy badacze przyjmuja bez zastrzezen interpretacje doswiadczen in vitro sugerujace, ze MAR i SAR pelnia in vivo funkcje miejsc przyczepu DNA do bialkowego szkieletu jadra czy chromosomu. Te zastrzezenia wynikaja z tego, ze chromatyna jest struktura niezwykle wrazliwa na bardzo subtelne zmiany sily jonowej, temperatury, kwasowosci itd. Tak wiec poddanie chromatyny ekstrakcji detergentem i stezonymi roztworami soli, niezbedne do lokalizacji sekwencji MAR i SAR zmienia te strukture, co w pewnych przypadkach moze byc powodem artefaktow.

Kohezyny i kondensyny. Badania rozmieszczenia miejsc przyczepu kohezyny wzdluz wlokna chromatyny rzucily nowe swiatlo na organizacje chromosomu drozdzy (Ryc. 7-16). Kohezyna jest to kompleks czterech bialek ktory zawiera dwa bialka nalezace do rodziny SMC (structural maintenance of the chromosome) SMC1 i SMC3. Rodzina ta pojawila sie na wczesnym etapie ewolucji, jeszcze przed pojawieniem sie eukariotow, jak wynika z faktu znalezienia bialek homologicznych w B. subtilis (nie znaleziono ich jednak w E. coli). U drozdzy (a prawdopodobnie i u innych eukariotow) kohezyna tworzy kompleks z DNA w fazie S cyklu komorkowego. Zapewnia ona to, ze chromatydy siostrzane powstale w wyniku syntezy DNA pozostaja polaczone az do ich rozdzielenia sie podczas mitozy. W chromosomie drozdzy kohezyna jest rozmieszczona regularnie w nici chromatynowej w odstepach rownych w przyblizeniu 10 kb. Podobne odleglosci pomiedzy miejscami przyczepu kohezyny znaleziono w S. pombe. Sadzi sie, ze kohezyna moze definiowac granice pomiedzy domenami chromosomalnymi narzucajac regularne odstepy pomiedzy granicami domen. Za taka interpretacja roli kohezyn przemawia fakt, ze przynajmniej jedna z podjednostek kohezyny SMC1 jest niezbedna dla utworzenia granicy domeny MAT (mating) w chromatynie drozdzy.

W komorkach czlowieka podjednostka kohezyny hRAD21 oddzialywuje z NuRD (nucleosome remodeling and histone deacetylase) oraz ISWI (imitation switch). Kompleks ISWI rozluznia chromatyne (patrz Ryc. 8-9) i pociaga za soba inne modyfikacje, ktore otwieraja strukture chromatyny. W regionach nici chromatynowej powiazanych z kompleksem ISWI stwierdzono obecnosc sekwencji Alu zorganizowanych w nukleosomy w ktorych histony H3 i H4 byly acetylowane. Rozluznienie to prawdopodobnie ulatwia kohezynie dostep do nici chromatynowej i powiazanie chromatyd siostrzanych. Stwierdzono jednak rownoczesnie oddzialywanie kohezyny z NuRD, ktory ma charakter korepresora. Mozna wiec podejrzewac, ze kohezyna jest zlokalizowana na granicy regionow hetero - i euchromatynowych. W chromosomach S. pombe podjednostka kohezyny Psc1 oddzialywuje z bialkiem Swi6, (odpowiednik HP1, heterochromatin protein 1) charakterystycznego dla heterochromatyny centromeru (ryc 7-17). Istnieja przeslanki by sadzic, ze kohezyny uczestnicza w tworzeniu petli chromatynowych i u innych gatunkow a nie tylko u S. cerevisiae.

W procesie rozdzielania chromatyd siostrzanych i przenoszenia ich w sposob precyzyjny do siostrzanych komorek po mitozie bierze udzial enzym separaza przecinajaca proteolitycznie kohezyne (ryc. 7-18). Separaza jest nieaktywna w okresie poprzedzajacym mitoze poniewaz tworzy kompleks z sekuryna. Dezaktywacja sekuryny aktywuje separaze a ta z kolei przecina kohezyne co w rezultacie umozliwia rozdzial chromatyd siostrzanych w okresie anafazy (ryc. 7-19).

Inny kompleks bialkowy, ktory ma znaczenie dla tworzenia petli chromatyny to kondensyna (ryc. 7-20). Jest ona zbudowana z pieciu bialek, z ktorych dwa to SMC2 i SMC4. W obecnosci topoizomerazy kondensyna wprowadza dodatnia superspiralizacje w kolowym DNA czerpiac energie z hydrolizy ATP.

Upakowanie DNA w struktury o wyzszym stopniu kondensacji niz w petlach bylo przedmiotem licznych spekulacji. Dotyczy to m. in. istnienia rozetek (ryc. 7 - 1, 7 - 3). W zasadzie nigdy podobnych struktur nie zaobserwowano pod mikroskopem, niemniej posrednie efekty, takie jak helikoidalna struktura chromatyd czy identyfikacja produktow trawienia chromatyny o dlugosci 300 kb przemawialaby za ich istnieniem.

Fig. 7-5. Chromomeryczny model chromosomu.

Ryc. 7-7. Struktura czasteczek histonow. Gorna czesc rysunku przedstawia wylacznie segmenty globularne zaznaczone jako H3, H4, H2A, H2B. Helisy  sa podkreslone i oddzielone od siebie petlami L. Dolna czesc rysunku przedstawia sekwencje aminokwasowe czesci fibrylarnych (ogonow) znajdujacych sie po obydwu stronach segmentow globularnych.

Ryc. 7-8. Nukleosom - elementarna podjednostka strukturalna chromatyny. a) wirowanie w gradiencie sacharozy produktow trawienia chromatyny, b) profil absorpcji w ultrafiolecie gradientu produktow trawienia chromatyny, c) fotografia trawionej chromatyny otrzymana przy pomocy mikroskopu elektronowego d) analiza czasteczek DNA otrzymanych w wyniku trawienia chromatyny.

Ryc. 7-9. Pozycja poszczegolnych histonow w nukleosomie

Ryc. 7-10. Pozycja poszczegolnych histonow w oktamerze

Ryc. 7-11 Model nukleosomu z przodu i z profilu.

Ryc 7-12. Model nukleosomu z naniesionymi miejscami wyjscia ogonow. W ogonach zaznaczono pozycje ulegajacei modyfikacjom posttranslacyjnym (acK acetylacja lizyny, meR metylacja argininy, meK metylacja lizyny, PS fosforylacja seryny i uK ubikwitynacja lizyny)

Ryc. 7-13. Fotografia wlokien chromatynowych widzianych w mikroskopie elektronowym. a) wlokno grube 30 nm, b) wlokno cienkie 10 nm,

Ryc 7-14. Solenoid : przejscie od formy czesciowo rozluznionej do skondensowanej. Przedstawiony model jest jednym z kilku zaproponowanych modeli wlokna 30 nm.

Ryc. 7-16. Petle chromatyny w III chromosomie drozdzy. Linia ciagla falista przedstawia nic chromatyny. Na niej strzalkami zaznaczono otwarte ramki odczytu. Obok ramek ich nazwy tak jak je oznaczyl Olivier i inni. Szare prostakaty przedstawiaja kohezyny wg. Blat i Kleckner. Liczby ponizej podaja pozycje w chromosomie (odleglosc w kb od telomeru). Strzalki pionowe przedstawiaja gorace miejsca rekombinacji, obok zaznaczono ich pozycje w chromosomie wg. Baudat i Nicolas.

Ryc. 7 - 17. Miejsce lokalizacji kohezyny w chromosomie S. pombe

105

122

Ryc. 7-1. Model chromosomu Pienta i Coffey. Pierwsza kolumna tabeli po prawej stronie podaje dlugosc DNA w podjednostce, w drugiej kolumnie przedstawiony jest wspolczynnik upakowania

Ryc. 7-2. Rozdzial wysokoczasteczkowych produktow trawienia chromatyny przy uzyciu elektroforezy w zmiennym polu elektrycznym. Zaobserwowane produkty trawienia 50 i 300 kb odpowiadaja petlom i rozetom w modelu chromosomu na ryc. 3

Ryc 7-3. Zmodyfikowany model upakowania chromatyny w chromosomie. Rozni sie od poprzedniego (ryc. 1) iloscia petli w rozecie oraz wprowadzeniem dodatkowego poziomu spiralizacji z nowa podjednostka "coil" (zwoj) zawierajacego okolo 30 rozet.

Ryc. 7-4. Model chromosomu postulujacy regionalne zroznicowanie stopnia kondensacji chromatyny. G i R prazki chromosomalne Giemza i Reciproque

Ryc. 7-6. Analiza ciezaru czasteczkowego histonow. a) z mala rozdzielczoscia, b) z wysoka rozdzielczoscia.

d

b

a

c

b)

a)

Ryc. 7-15 Petle DNA widziane pod mikroskopem elektronowym po ekstrakcji bialek rozpuszczalnych z chromosomu metafazowego.

Ryc. 7-18. Rola kohezyn w utrzymaniu struktury chromosomu w drozdzach i w organizmach wyzszych

Ryc. 7-19 Metabolizm separazy podczas cyklu komorkowego.

Ryc. 7-20. Model procesu kondensacji i dekondensacji chromosomu podczas cyklu komorkowego. Rola kohezyn, kondensyn i topoizomerazy.

---