skanuj0034

wśród których pewne rodzaje są szczególnie bogate w nukleotydy dihydroksyurydylowe, nie opuszcza jądra. W tej grupie RNA duże jego ilości (65-70%) związane są z chromatyną wskutek czego właśnie tym frakcjom RNA przypisywany jest udział w regulacji funkcji genów.

Matriks jądrowa

MatxikśT'(inacierz)-jądrowa stanowi białkpwjLszkielet wewnątrzjądrowy odpowiedzialny-za utrzymanie struktury przestrzennej ehromatyny; pozostaje on w jądrze komórkowym po usunięciu z niego składników ehromatyny oraz fosfolipidów za pomocą wielokrotnych ekstrakcji i trawienia enzymatycznego.

Pod względem morfologicznym w obrębie matriks jądrowej wyróżnia się trzystrtTkturaliie komponenty. Są to: resztkowa otoczka jądrowa (kompleksy porowe otoczki jądrowej wraz z blaszką), włókienkowo-granuiama matriks-wewnątrzjądrowa oraz resztkowa stnikturajądęrka (matriks j ąderko wa).

Skład chemiczny matriks jądrowej różnych komórek, nawet znacznie ewolucyjnie odległych, jest bardzo zbliżony. W matriks jądrowej, obok białek stanowiących około^:9<?%, występują niewielkie ilości kwasów nukleinowych i fosfolipidów. Białka matriks jądrowej stanowią poniżej 10% całkowitych białek jądrowych. Oporne są one na działanie roztworów soli o wysokich stężeniach (2 mole NaCl) oraz niejonowych detergentów i mają charakter białek niehistonowych. Niezależnie od metody izolowania i od rodzaju tkanki, zasocjowane są one z niewielką ilością DNA (około 1% DNAjądrowego), który jest niewrażliwy na trawienie nukłeolityczne. Fragmenty DNA pozostające w kompleksie z matriks jądrową liczą około 1-2 tysięcy par zasad (kpz = kilo par zasad).

Analizą elektroforetyczną wykazano niejednorodność białek matriks jądrowej. Trzy dominujące ilościowo polipeptydy o masach w zakresie 60-80 kD reprezentują białka kompleksów porowych otoczki jądrowej i laminy.

Nie określono dotychczas dominujących polipeptydów strukturalnych matriks wewnątrzją-drowej i jąderkowej. W obrębie matriks jądrowej zidentyfikowano natomiast obecność polime-razy a, polimerazy poli(ADP-rybozy), topoizomerazy, kinazy jądrowej zależnej od kalmoduliny i jonów wapnia, aktyny, białek asocjujących z heterogennym jądrowym RNA i z sekwencjami poli(A), białek kodowanych przez wimsy w zainfekowanych komórkach, jak również polipeptydów specyficznych dla danej tkanki i komórki. Dla matriks jądrowej wątrobiaka Novikoffa specyficznym jest polipeptyd o masie około 140 kD, dla wątrobiaka Zajdela — 100 kD, a dla makronukleusa Tetrahymena — 20 kD. Zmiany w składzie białkowym matriks jądrowej towarzyszą procesowi różnicowania komórkowego i transformacji nowotworowej, natomiast nie obserwuje się zasadniczych różnic jakościowych w profilach molekularnych tych białek w czasie proliferacji i cyklu komórkowego. Obok zmian ilościowych w obrębie poszczególnych komponentów, nie bez znaczenia pozostają procesy ich syntezy i potranslacyjnych modyfikacji, a zwłaszcza fosforylacji.

Funkcja matriks jądrowej pozostaje sprawą dyskusyjną. Nie ulega wątpliwości, że jako białkowy szkielet utrzymuje ona wewnęt^ną ąrchitekttffę jądra komórkowego. Przypuszcza się, że determinuje ona skondensowane i luźne obszary ehromatyny, jest wewnątrzjądrowym miejscem replikacji DNA i interakcji wirusów, bierze udział w transkrypcji, metabolizmie i transporeie jądrowego RNA, w wiązaniu receptorów hormonów i karcynogenów. Z matriks jądrową selektywnie wydają się zasocjowane aktywne geny i niskocząsteczkowe jądrowe RNA, co sugeruje, że pełni ona kluczową rolę w procesach zachodzących na terenie jądra komórkowego.

Na szczególną uwagę zasługują białka matriks rozpoznające specyficzne sekwencje DNA odpowiedzialne za „wypętlanie” nici DNA i powstawanie domen strukturalnych i funkcjonalnych chromatyny, tj. regiony MAR (ang. Matrix Associated Region) czy SAR (ang. Scaffold Associated Region). Pętle DNA między dwoma miejscami zakotwiczenia w strukturach szkieletowych odpowiadają funkcjonalnym jednostkom replikacyjnym (replikonom) oraz jednostkom trans-krypcyjnym genomu. W matriks jądrowej jajowodu kury zidentyfikowano białko opisane symbolem ARBP (ang. Attachment Region Binding Protein) o masie 95 kD selektywnie wiążące się z MAR genu lizozymu oraz sekwencjami MAR genów Drosophila, myszy i człowieka. Inne zidentyfikowane białko matriks SATBI (ang. Specific AT-rich seąuence Binding proteinl) rozpoznaje sekwencje DNA bogate w pary AT, charakterystyczne dla miejsc inicjacji replikacji i transkrypcji.

Struktura chromatyny

DNA występuje w formie upakowanej. W krańcowej postaci, czyli w chromosomach meta-fazowych, nić DNA o długości 2 m, złożona w przypadku człowieka z 5,3xl0⁹ par zasad, ulega skróceniu około 10 000 razy. Upakowanie DNA jest wynikiem określonej organizacji strukturalnej DNA w przestrzeni uwarunkowanej przez białka chromatynowe, tj. histony i białka niehisto-nowe.    C ,■ >■

W mi kroskopie świetlnym chromatynąwidocznajestwpostacrgrudek^ chremocentrów — i włókien zwanych chromoncmami. Ponieważ średnica chromonem jest poniżej zdolności rozdzielczej mikroskopu świetlnego, w jądrach o bardzo małej zawartości DNA (1-3 pg) widoczne są tylko chromocentry. Istnienie struktur tworzących włókna chromatynowe, których skupienia odpowiadają chromocentrom i chromonemom obserwowano w mikroskopie elektronowym.

Na podstawie wyników dotychczasowych badań przyjmuje się trzy rzędy uporządkowania strukturalnego chromatyny, tj. nukleosom, solenoid oraz struktury wyższego rzędu.

Nukleosom

Podstawową jednostką strukturalną chromatyny jest nukleosom zawierający fragment DNA o długości około 200 par zasad, po dwie cząsteczki każdego z histonów H2A. H2Br-H3~HH4 oraz

dy^ow^go-kSżtałti^^^^^u)Iustonów (H2A, H2B, H3, H4)₂. Z około 200 par zasad DNA w nuHeosomie tylko 146 ściśle oddziałuje z oktamerem tworząc tzw. cząstkę rdzeniową lub rdzeń nukleosomu. Na jedną cząstkę rdzeniową przypada 1,7 zwoju spirali DNA, czyli na jeden skręt DNA wokół oktameru histonów przypada około 80 par zasad. Cząstki rdzeniowe łączą się za pomocą tzw. łącznikowego DNA („linkera”) tworząc włókno nukleosomowe o średnicy około 10 nm. To podstawowe włókno w mikroskopie elektronowym przypomina budową „koraliki nanizane na sznurek”. Długość łącznikowego DNA w zależności od długości całkowitego DNA nukleosomowego (tab. 8.4) waha się w granicach od około 10 do około 95 par zasad.

Struktura nukleosomu stabilizowana jest przez interakcje histon-histon zachodzące między histonami rdzeniowymi. Silne, specyficzne oddziaływania występują między histonami H3 i H4 prowadząc do powstania tetrameru (H3, H4)₂, jak również między histonami H2A i H2B oraz H2B i H4 prowadząc do powstania dimerów (H2A, H2B) oraz (H2B, H4). Histony rdzenia nukleosomu oddziałują ze sobą głównie C-końcowymi globulamymi fragmentami charaktery-

107