Hantverk

Tre fraktioner av eukaryot DNA, deras lokalisering i kromosomer och funktioner. Vad är kromatin? Kromatinfunktioner

1. Typer av kromatin

2. Gener, spacers

3. Nukleodernas sekvens i DNA

4. Rumslig organisation av DNA

1. Under vila mellan delningshandlingarna förblir vissa delar av kromosomerna och hela kromosomerna kompakta. Dessa regioner av kromatin kallas heterokromatin. Det fläckar bra.

Efter delning av kärnan lossas kromatin och kallas i denna form eukromatin. Heterokromatin är inaktivt med avseende på transkription, och med avseende på DNA-replikation beter sig det annorlunda än eukromatin.

Valfritt heterokromatinär heterokromatisk endast ibland. Den är informativ, det vill säga den innehåller gener. När den går in i det eukromatiska tillståndet kan dessa gener bli tillgängliga för transkription. Av två homologa kromosomer kan en vara heterokromatisk. Denna fakultativa heterokromatisering är vävnadsspecifik och förekommer inte i vissa vävnader.

Konstitutivt heterokromatin alltid heterokromatisk. Den består av repetitiva bassekvenser, är oinformativ (innehåller inga gener) och är därför alltid inaktiv vad gäller transkription. Den kan bli sedd och under kärnklyvning. Han möter:

Oftast vid centromeren;

I ändarna av kromosomerna (inklusive satelliter);

Nära organisatören av nukleolen;

Nära 5S-PHK-genen.

Heterokromatin, främst valfritt, kan under interfas kombineras till ett intensivt färgande kromocenter, som i de flesta fall är beläget vid kanten av cellkärnan eller cellkärnan.

2. Varje kromosom är kontinuerlig dubbelspiral av DNA, som hos högre organismer består av mer än 10 8 baspar. I kromosomerna hos högre växter och djur har varje dubbelspiral av DNA (2 nm i diameter) en längd på en till flera centimeter. Som ett resultat av upprepad vridning packas den i en kromatid som är flera mikrometer lång.

Längs denna dubbelhelix är gener linjärt fördelade, som tillsammans utgör 25 % av DNA:t.

Genär en funktionell enhet av DNA, innehållande information för syntesen av en polypeptid eller RNA. Den genomsnittliga genlängden är cirka 1000 baspar. Sekvensen av baser i varje gen är unik.

Mellan generna finns distanser- oinformativa DNA-segment av olika längd (ibland mer än 20 000 baspar), som är viktiga för att reglera transkriptionen av en närliggande gen.

Transkriberade spacers klipps av under transkriptionen tillsammans med genen, och deras komplementära kopior visas i pre-i-RNA på vardera sidan av genkopian. Även inom själva genen finns det (endast i eukaryoter och deras virus) oinformativa sekvenser, de så kallade intronerna, som också transkriberas. Under bearbetningen skärs alla kopior av intronerna och de flesta kopiorna av distanserna av enzymer.

Ej transkriberade distanser förekommer mellan gener för histoner, såväl som mellan gener för r-RNA.

Överskott av gener representeras av ett stort antal (upp till 10 4 och fler) identiska kopior. Det här är gener:

För t-RNA;

5S-RNA och histoner;

För produkter syntetiserade i stora mängder.

Kopiorna är placerade direkt bredvid varandra och tillåts av identiska distanser. Ha sjöborre generna för histonerna H 4, H 2 b, H 2a och Hi ligger bakom varandra, och denna gensekvens upprepas mer än 100 gånger i DNA.

3. Repetitiva sekvenser - dessa är sekvenser av nukleotider som återrepresenteras i DNA. Måttligt repetitivt sekvenser - sekvenser med en genomsnittlig längd på 300 baspar med 10 2 -10 4 repetitioner. Dessa inkluderar redundanta gener såväl som de flesta spacers.

Mycket repetitiv sekvenser med 105-106 repetitioner bildar konstitutivt heterokromatin. De är alltid oinformativa. Dessa är mestadels korta sekvenser, oftast finns 7-10 i dem, och endast sällan - endast 2 (till exempel AT) eller omvänt över 300 baspar. De är grupperade tillsammans, en upprepande sekvens omedelbart efter den andra. Mycket repeterbart kromatin-DNA kallas "satellit-DNA" för dess beteende i analytiska fraktioneringsförfaranden. Cirka 75 % av allt kromatin är inte involverat i transkription: dessa är mycket repeterbara sekvenser och icke-transkriberade spacers.

4. I isolerat kromatin sektioner av DNA-dubbelhelixen vrids runt histonmolekylerna, så att en första ordningens superspole uppträder här. Komplex av DNA med histon kallas nukleosomer. De har formen av en skiva eller lins och är cirka 10 × 10 × 5 nm stora. Till en nukleosom ingår:

8 molekyler histoner:

Central tetramer av två molekyler H3 och två H 4; och separat två H2a och H2b;

En sektion av DNA (cirka 140 baspar) som bildar cirka 1,25 varv av helixen och är tätt bunden till den centrala tetrameren.

Mellan nukleosomer finns sektioner av en helix på 30-100 baspar utan superspiralstruktur; här binder histon Hej

I sydd kromatin DNA förkortas ytterligare som ett resultat av dåligt studerad ytterligare spiralisering (supercoils av högre ordning), som tydligen fixeras på grund av histon Hi (och vissa icke-histonproteiner). När eukromatin passerar till interfasen lossnar, eftersom några av superspolarna är mer hög order koppla av. Detta beror troligen på konformationsförändringar i histoner och försvagning av interaktioner mellan Hi-molekyler Kromatinstrukturer 10–25 nm tjocka (huvudkromatinfilament eller helixar) är också synliga under interfas.

Transkriptionellt aktiv kromatin - gener som överför sin information genom syntes RNA, som ett resultat av ytterligare despiralisering lossnar det ännu mer. Enligt vissa data är histon Hi antingen frånvarande i motsvarande regioner i DNA-spiralen eller är kemiskt förändrad, till exempel fosforylerad.

Nukleosomstruktur också förändras eller helt förstöras (i gener för r-RNA i nukleolen). Den dubbla helixen lindas av på vissa ställen. Dessa processer involverar tydligen vissa icke-histonproteiner som ackumuleras i de transkriberade DNA-regionerna.

Fråga 38. Uppsättning kromosomer

/. Genom. Cellploidi

2. Polytenkromosomer

1. Hela fonden av genetisk information för varje cellkärna - genom- fördelat mellan något konstant antal kromosomer (n). Detta nummer är specifikt för varje art eller underart. Hos hästspolmask är det lika med 1, i majs - 10, hos människor - 23, i alger Netrium digitus - cirka 600. Kromosomer av samma uppsättning är olika enligt följande kriterier:

Värde;

Kromomermålning;

Förträngningarnas läge;

Beroende på mångfald av en uppsättning kromosomer - ploidi- celler delar sig:

På haploid;

Diploid;

Polyploid.

Haploid kallas celler som innehåller en enda uppsättning kromosomer ("), såsom könsceller.

Om celler innehåller en dubbel uppsättning kromosomer (2 P), de diploid, eftersom den genetiska informationen presenteras i dem två gånger. Nästan alla somatiska celler från högre växter och djur är diploida. De innehåller en faderlig och en moderns uppsättning kromosomer.

V polyploid celler har flera uppsättningar kromosomer (4 P, 8 P, 16 P, etc.). Dessa celler är ofta särskilt aktiva metaboliskt, till exempel många leverceller hos däggdjur.

Haploida celler bildas från diploida celler som ett resultat av meios, och diploida celler från haploida celler - som ett resultat av befruktning.

Polyploida celler uppstår från diploida celler genom endo-mitos - för tidigt avbruten delning av kärnan: efter fullständig replikation och separation av kromatider förblir dotterkromosomerna i en cellkärna, istället för att fördelas mellan två kärnor. Denna process kan upprepas många gånger.

Anomalier under bildandet av könsceller kan de leda till polyploidi av hela organismen. På ofullständig replikering vissa delar av genomet, till exempel heterokromatin, replikerar inte och förblir diploida efter endomitos, till skillnad från andra delar som blir polyploida.

Genamplifiering - det är multipel superreplikation, när endast vissa gener replikeras, som blir polyploida (gener för r-RNA i kärnan).

Kromosomer diploid kärna kan grupperas i par, två homologa kromosomer. De flesta av dem (de så kallade autosomer)är parvis identiska. Endast två könskromosomer, som bestämmer könet på en individ, är inte samma hos män - dessa är X- och Y-kromosomer (heterokromosomer). Det mesta av Y-kromosomen upptas av konstitutivt heterokromatin. Kvinnor har två X-kromosomer. Men hos fjärilar, fåglar och ett antal andra djur är situationen den motsatta: hanar har en uppsättning av XX, honor har en uppsättning av XY.

2. Polytenkromosomer(jättekromosomer) innehåller många gånger mer DNA än vanliga. De ändrar inte sin form under delningscykeln och når en längd på upp till 0,5 mm och en tjocklek på 25 µm. De finns till exempel i spottkörtlarna hos dipteraner (flugor och myggor), i makronukleus hos ciliater och i vävnaderna i bönäggstocken. Oftast ses de i det haploida numret, eftersom de homologa kromosomerna är nära parade. Politenia uppstår som ett resultat av endoreplikation. Jämfört med endomitos är detta en ännu mer reducerad delningsprocess - efter replikering separeras inte kromatiderna (processen upprepas många gånger). Vart i olika bitar av DNA förökar sig i varierande grad:

Områden med centromerer - obetydligt;

De flesta informativa områden är cirka 1000 gånger;

Vissa är mer än 30 000 gånger.

Så polytenkromosomerär buntar av otaliga kromatider, inte helt separerade. Kromatider är sträckta, homologa kromomerer bildar mörka skivor tätt belägna längs kromosomen. Dessa skivor är åtskilda av ljusare ränder. Förmodligen bildar en skiva och en mellanliggande remsa på kromatiden, förutom spacern, en gen (mindre ofta flera gener), som tydligen är belägen i skivan. Polytenkromosomer är extremt fattiga på heterokromatin.

På polytenkromosomer separata skivor ibland sväller in sittpuffar(Balbiani-ringar). Där separeras homologa kromatider från varandra, homologa kromomerer flyttar isär och en uppluckrad struktur av transkriptionsaktivt kromatin uppstår. Puffar innehåller mindre histon Hi än skivor, istället för det finns ett RNA-polymerasenzym (som indikerar RNA-syntes). Det finns också lite histon Hi i de mellanliggande banden, men det finns RNA-polymeras och, möjligen, äger åtminstone en liten syntes rum RNA.

I ett kromatinpreparat står DNA vanligtvis för 30-40%. Detta DNA är en dubbelsträngad spiralformad molekyl. Kromatin DNA besitter molekylvikt 7-9 * 10 6. En sådan relativt liten mängd DNA från preparat kan förklaras av mekanisk skada på DNA i processen för kromatinisolering.

Den totala mängden DNA som ingår i cellernas kärnstrukturer, i genomet hos organismer, varierar från art till art. Om man jämför mängden DNA per cell i eukaryota organismer är det svårt att förstå några samband mellan graden av komplexitet hos organismen och mängden DNA per kärna. Ungefär samma mängd DNA har olika organismer som lin, sjöborre, abborre (1,4-1,9 pg) eller röding och tjurfisk (6,4 och 7 pg).

Vissa amfibier har mer DNA i sina kärnor än i mänskliga kärnor med 10-30 gånger, även om den genetiska konstitutionen hos en person är ojämförligt mer komplex än grodors. Följaktligen kan det antas att den "överskottsmängden" av DNA i lägre organiserade organismer antingen inte är associerad med uppfyllandet av en genetisk roll, eller så upprepas antalet gener ett eller annat antal gånger.

Satellit-DNA, eller en DNA-fraktion med ofta upprepade sekvenser, kan vara involverad i igenkännandet av homologa regioner av kromosomer under meios. Enligt andra antaganden spelar dessa regioner rollen som spacers (spacers) mellan olika funktionella enheter av kromosomalt DNA.

Som det visade sig, hör andelen av måttligt upprepade (från 10 2 till 10 5 gånger) sekvenser till en brokig klass av DNA-regioner som spelar en viktig roll i metaboliska processer. Denna fraktion inkluderar gener av ribosomalt DNA, flera upprepade ställen för syntes av allt tRNA. Dessutom kan vissa strukturella gener som är ansvariga för syntesen av vissa proteiner också upprepas många gånger, representerade av många kopior (gener för kromatinproteiner - histoner).

Så eukaryota cellers DNA är heterogen i sammansättningen, innehåller flera klasser av nukleotidsekvenser:

ofta upprepade sekvenser (> 10 6 gånger) inkluderade i satellit-DNA-fraktionen och inte transkriberade;

fraktion av måttligt repetitiva sekvenser (102-105) representerande block av verkliga gener, såväl som korta sekvenser utspridda genom genomet;

bråkdel av unika sekvenser som bär information för de flesta av proteinerna i cellen.

DNA från en prokaryot organism är en jättelik cyklisk molekyl. DNA från eukaryota kromosomer är en linjär molekyl som består av tandemly (en efter en) replikoner av olika storlekar. Den genomsnittliga storleken på en replikon är cirka 30 µm. Det mänskliga genomet bör alltså innehålla mer än 50 000 replikoner, DNA-sektioner som syntetiseras som oberoende enheter. Dessa replikoner har en startpunkt och en slutpunkt för DNA-syntes.

Låt oss föreställa oss att i eukaryota celler är vart och ett av det kromosomala DNA:t, liksom i bakterier, en replikon. I det här fallet, med en synteshastighet på 0,5 μm per minut (för människor), bör redupliceringen av den första kromosomen med en DNA-längd på cirka 7 cm ta 140 000 minuter, eller cirka tre månader. Faktum är att på grund av DNA-molekylernas polyreplikonstruktur tar hela processen 7-12 timmar.

I ett kromatinpreparat står DNA vanligtvis för 30-40%. Detta DNA är en dubbelsträngad spiralformad molekyl. Kromatin-DNA har en molekylvikt på 7-9 * 106. En sådan relativt liten mängd DNA från preparat kan förklaras av mekanisk skada på DNA i processen för kromatinisolering.

Den totala mängden DNA som ingår i cellernas kärnstrukturer, i genomet hos organismer, varierar från art till art. Om man jämför mängden DNA per cell i eukaryota organismer är det svårt att förstå några samband mellan graden av komplexitet hos organismen och mängden DNA per kärna. Olika organismer har ungefär samma mängd DNA, som lin, sjöborre, abborre (1, 4-1, 9 pg) eller röding och oxfisk (6, 4 och 7 pg).

Som det visade sig, hör andelen av måttligt upprepade (från 102 till 105 gånger) sekvenser till en brokig klass av DNA-regioner som spelar en viktig roll i metaboliska processer. Denna fraktion inkluderar gener av ribosomalt DNA, flera upprepade ställen för syntes av allt tRNA. Dessutom kan vissa strukturella gener som är ansvariga för syntesen av vissa proteiner också upprepas många gånger, representerade av många kopior (gener för kromatinproteiner - histoner).

Så eukaryota cellers DNA är heterogen i sammansättningen, innehåller flera klasser av nukleotidsekvenser:

Ofta upprepade sekvenser (> 106 gånger) inkluderade i satellit-DNA-fraktionen och inte transkriberade;

En bråkdel av måttligt repetitiva sekvenser (102-105) representerande block av verkliga gener såväl som korta sekvenser utspridda genom genomet;

En bråkdel av unika sekvenser som bär information om de flesta av proteinerna i cellen.

Låt oss föreställa oss att i eukaryota celler är vart och ett av det kromosomala DNA:t, liksom i bakterier, en replikon. I det här fallet, med en synteshastighet på 0,5 µm per minut (för människor), bör redupliceringen av den första kromosomen med en DNA-längd på cirka 7 cm ta 140 000 minuter, eller cirka tre månader. Faktum är att på grund av DNA-molekylernas polyreplikonstruktur tar hela processen 7-12 timmar.

I ett kromatinpreparat står DNA vanligtvis för 30-40%. Detta DNA är en dubbelsträngad spiralformad molekyl som rent isolerat DNA i vattenlösningar. Detta bevisas av många experimentella data. Så när kromatinlösningar värms upp observeras en ökning av lösningens optiska densitet, den så kallade hyperkroma effekten associerad med brottet av internukleotidvätebindningar mellan DNA-strängar, liknande vad som händer när rent DNA upphettas (smältas) .

Frågan om storleken och längden på DNA-molekyler i kromatin är viktig för att förstå kromosomens struktur som helhet. Med standardmetoder för DNA-isolering har kromatin en molekylvikt på 7-9 x 10 6, vilket är betydligt mindre än molekylvikten för DNA från Escherichia coli (2,8 x 10 9). En sådan relativt låg molekylvikt av DNA från kromatinberedningar kan förklaras av mekanisk skada på DNA under kromatinisolering. Om DNA isoleras under förhållanden som utesluter skakning, homogenisering och andra influenser är det möjligt att få DNA-molekyler av mycket lång längd från celler. Längden på DNA-molekyler från kärnorna och kromosomerna i eukaryota celler kan studeras med metoden för ljusoptisk radioautografi, liknande hur den studerades på prokaryota celler.

Man fann att i sammansättningen av kromosomer kan längden av individuella linjära (i motsats till prokaryota kromosomer) DNA-molekyler nå hundratals mikrometer och till och med flera centimeter. Sålunda erhölls DNA-molekyler från 0,5 mm till 2 cm från olika objekt.Dessa resultat visade att det finns en nära överensstämmelse mellan den beräknade DNA-längden per kromosom och radioautografisk observation.

Efter mild lysis av eukaryota celler är det möjligt att direkt bestämma molekylvikterna för DNA med fysikalisk-kemiska metoder. Det har visat sig att den maximala molekylvikten för Drosophila DNA-molekylen är 41 x 10 9, vilket motsvarar en längd på cirka 2 cm. I vissa jästsvampar kan en DNA-molekyl med en molekylvikt på 1 x 10 8 -10 9, som har en storlek på cirka 0,5 mm, faller på kromosomen ...

Sådana långa DNA är en molekyl, och inte flera kortare, sydda i en fil med hjälp av proteinbuntar, som vissa forskare trodde. Denna slutsats kom efter att det visade sig att längden på DNA-molekyler inte förändras efter behandling av preparat med proteolytiska enzymer.

Den totala mängden DNA som kommer in i cellernas kärnstrukturer, i genomet hos organismer, varierar från art till art, även om mängden DNA per cell i mikroorganismer är mycket lägre än i ryggradslösa djur, högre växter och djur. Så i en mus finns det nästan 600 gånger mer DNA per kärna än i E. coli. Om man jämför mängden DNA per cell i eukaryota organismer är det svårt att förstå några samband mellan graden av komplexitet hos organismen och mängden DNA per kärna. Sådana olika organismer som lin, sjöborre, abborre (1,4-1,9 pg) eller fiskröding och tjur (6,4 och 7 pg) har ungefär samma mängd DNA.

Det finns betydande fluktuationer i mängden DNA i stora taxonomiska grupper. Bland högre växter kan mängden DNA i olika arter skilja sig hundratals gånger, precis som bland fiskar skiljer sig mängden DNA i amfibier tiotals gånger.

Tabell 4. DNA-innehåll i cellerna i vissa föremål (sid, 10 -12 g)

Det visade sig vara möjligt att lösa dessa frågor på basis av att studera kinetiken för DNA-renaturerings- eller hybridiseringsreaktionen. Om fragmenterade DNA-molekyler i lösningar utsätts för termisk denaturering och sedan inkuberas vid en temperatur som är något lägre än den vid vilken denaturering sker, återställs den ursprungliga dubbelsträngade strukturen av DNA-fragment på grund av återföreningen av komplementära strängar - renaturering. För DNA från virus och prokaryota celler visades det att hastigheten för sådan renaturering direkt beror på storleken på genomet; ju större genomet än mer kvantitet DNA per partikel eller cell, desto mer tid behövs för slumpmässig konvergens av komplementära strängar och specifik reassociering av ett större antal DNA-fragment olika i nukleotidsekvens (Fig. 53). Naturen hos DNA-reassociationskurvan för prokaryota celler indikerar frånvaron av upprepade bassekvenser i det prokaryota genomet; alla delar av deras DNA bär unika sekvenser, vars antal och mångfald återspeglar graden av komplexitet hos objektens genetiska sammansättning och följaktligen deras allmänna biologiska organisation.

En helt annan bild av DNA-reassociation observeras i eukaryota organismer. Det visade sig att deras DNA innehåller fraktioner som hybridiserar i en mycket högre hastighet än vad man kan förvänta sig baserat på storleken på deras genom, samt en del av DNA som hybridiserar långsamt, som de unika DNA-sekvenserna av prokaryoter. Men för eukaryoter krävs mycket längre tid för renaturering av denna fraktion, som är associerad med den övergripande stora storleken på deras genom och med ett stort antal olika unika gener.

I den del av eukaryot DNA, som kännetecknas av en hög renatureringshastighet, särskiljs två subfraktioner: 1) en fraktion med höga eller ofta upprepade sekvenser, där liknande DNA-regioner kan upprepas 10 6 gånger; 2) en bråkdel av måttligt repetitiva sekvenser som förekommer i genomet 102-103 gånger. Hos möss inkluderar således fraktionen av DNA med ofta upprepade sekvenser 10 % av den totala mängden DNA per genom, och 15 % faller på fraktionen med måttligt upprepade sekvenser. De återstående 75 % av det totala mus-DNA representeras av unika regioner som motsvarar ett stort antal olika icke-repeterande gener.

Fraktioner med ofta repetitiva sekvenser kan ha en annan flyttäthet än huvuddelen av DNA och kan därför isoleras i ren form som så kallade fraktioner satellit-DNA... Hos möss har denna fraktion en densitet på 1,691 g / ml, och huvuddelen av DNA är 1,700 g / ml. Dessa densitetsskillnader bestäms av skillnader i nukleotidsammansättning. Till exempel har en mus 35 % G- och C-par i denna fraktion och 42 % i huvud-DNA-toppen.

Som det visade sig är satellit-DNA, eller en del av DNA med ofta upprepade sekvenser, inte involverad i syntesen av huvudtyperna av RNA i cellen och är inte associerad med processen för proteinsyntes. Denna slutsats gjordes på basis av det faktum att ingen av typerna av cell-RNA (tRNA, mRNA, rRNA) hybridiserar med satellit-DNA. Följaktligen finns det inga sekvenser på dessa DNA som är ansvariga för syntesen av cellulärt RNA, dvs. satellit-DNA är inte mallar för RNA-syntes och är inte involverade i transkription.

Det finns en hypotes om att mycket repetitiva sekvenser som inte är direkt involverade i proteinsyntes kan bära information som spelar en viktig strukturell roll i bevarandet och funktionen av kromosomer. Dessa inkluderar många DNA-regioner associerade med proteiner i interfaskärnans ryggrad (se nedan), platser för början av replikation eller transkription, såväl som DNA-regioner som reglerar dessa processer.

Hybridiseringsmetod nukleinsyror direkt på kromosomerna ( på plats) lokaliseringen av denna fraktion studerades. För detta syntetiserades ^H-uridin-märkt RNA på isolerat satellit-DNA med användning av bakteriella enzymer. Sedan utsattes det cytologiska preparatet med kromosomer för en sådan behandling där DNA-denaturering sker (hög temperatur, alkalisk miljö, etc.). Därefter placerades ^H-märkt RNA på beredningen och hybridisering mellan DNA och RNA uppnåddes. Radioautografiskt visade det sig att det mesta av märkningen är lokaliserad i zonen med primära sammandragningar av kromosomer, i zonen av deras centromera regioner. Märkningen återfanns även i andra delar av kromosomerna, men mycket svagt (fig. 54).

Under de senaste 10 åren har stora framsteg gjorts i studien av centromeriskt DNA, speciellt i jästceller. Så har S. cerevisiae centromeriskt DNA består av 110 bp upprepade sektioner. Den består av två konserverade regioner (I och III) och ett centralt element (II) berikat med AT-baspar. Kromosomerna av Drosophila har en liknande struktur av centromerens DNA. Humant centromeriskt DNA (alfoid satellit-DNA) består av en tandem av 170 bp monomerer organiserade i grupper av dimerer eller pentamerer, som i sin tur bildar stora sekvenser på 1-6 x 10 3 bp. Denna största enhet upprepas 100-1000 gånger. Med detta specifika centromera DNA komplexbinds speciella centromera proteiner som deltar i bildningen kinetochora, en struktur som säkerställer kopplingen av kromosomer med mikrotubuli i spindeln och i rörelsen av kromosomer i anafas (se nedan).

DNA med mycket repetitiva sekvenser har också hittats i telomera regioner kromosomer från många eukaryota organismer (från jäst till människor). Här finns oftast upprepningar som inkluderar 3-4 guanin nukleotider. Hos människor innehåller telomerer 500-3000 TTAGGG-repetitioner. Dessa sektioner av DNA spelar en speciell roll - att begränsa kromosomen i ändarna och förhindra att den förkortas under multipel replikering.

Nyligen fann man att mycket repetitiva DNA-sekvenser av interfaskromosomer binder specifikt till proteiner - laminer, som ligger bakom kärnhöljet, och är involverade i förankring av sträckta dekondenserade interfaskromosomer, och bestämmer därigenom ordningen i lokaliseringen av kromosomer i interfasens volym. kärna.

Det har föreslagits att satellit-DNA kan delta i igenkännandet av homologa regioner av kromosomer under meios. Enligt andra antaganden spelar regioner med ofta upprepade sekvenser rollen som spacers (spacers) mellan olika funktionella enheter av kromosomalt DNA, till exempel mellan replikoner (se nedan).

Som det visade sig, hör andelen av måttligt upprepade (från 10 2 till 10 5 gånger) sekvenser till en brokig klass av DNA-regioner som spelar en viktig roll i processerna för att skapa en proteinsyntesapparat. Denna fraktion inkluderar gener av ribosomalt DNA, som kan upprepas i olika arter från 100 till 1000 gånger. Denna fraktion inkluderar flera upprepade ställen för syntes av allt tRNA. Dessutom kan vissa strukturella gener som är ansvariga för syntesen av vissa proteiner också upprepas många gånger, representerade av många kopior. Dessa är gener för kromatinproteiner - histoner, som upprepas upp till 400 gånger.

Dessutom inkluderar denna fraktion DNA-regioner med olika sekvenser (100-400 nukleotidpar), också upprepade många gånger, men utspridda i genomet. Deras roll är ännu inte helt klarlagd. Det föreslås att sådana DNA-regioner kan representera acceptor- eller regulatoriska regioner av olika gener.

Så eukaryota cellers DNA är heterogent i sammansättning, innehåller flera klasser av nukleotidsekvenser: ofta upprepade sekvenser (> 10 6 gånger) inkluderade i satellit-DNA-fraktionen och inte transkriberade; fraktion av måttligt repetitiva sekvenser (102-105) representerande block av verkliga gener, såväl som korta sekvenser utspridda genom genomet; bråkdel av unika sekvenser som bär information för de flesta av proteinerna i cellen.

Baserat på dessa koncept blir skillnaderna i mängden DNA som observeras i olika organismer förståeliga: de kan associeras med den ojämna andelen av vissa klasser av DNA i organismernas genom. Så till exempel i en amfibie Amphiuma(som har 20 gånger mer DNA än människor), repeterande sekvenser står för upp till 80% av allt DNA, i lök - upp till 70, hos lax - upp till 60%, etc. Den sanna rikedomen av genetisk information bör återspeglas av en bråkdel av unika sekvenser. Man bör inte glömma att i kromosomens naturliga, ofragmenterade DNA-molekyl är alla regioner, inklusive unika, måttligt och ofta upprepade sekvenser, länkade till en enda jättelik kovalent DNA-sträng.

DNA-molekyler är heterogena inte bara i regioner med olika nukleotidsekvenser, utan också olika vad gäller deras syntetiska aktivitet.

1. Typer av kromatin

2. Gener, spacers

3. Nukleodernas sekvens i DNA

4. Rumslig organisation av DNA

1. Under vila mellan delningshandlingarna förblir vissa delar av kromosomerna och hela kromosomerna kompakta. Dessa regioner av kromatin kallas heterokromatin. Det fläckar bra.

Oftast vid centromeren;

I ändarna av kromosomerna (inklusive satelliter);

Nära organisatören av nukleolen;

Nära 5S-PHK-genen.

Heterokromatin, främst valfritt, kan under interfas kombineras till ett intensivt färgande kromocenter, som i de flesta fall är beläget vid kanten av cellkärnan eller cellkärnan.

Längs denna dubbelhelix är gener linjärt fördelade, som tillsammans utgör 25 % av DNA:t.

Mellan generna finns distanser- oinformativa DNA-segment av olika längd (ibland mer än 20 000 baspar), som är viktiga för att reglera transkriptionen av en närliggande gen.

Ej transkriberade distanser förekommer mellan gener för histoner, såväl som mellan gener för r-RNA.

Överskott av gener representeras av ett stort antal (upp till 10 4 och fler) identiska kopior. Det här är gener:

För t-RNA;

5S-RNA och histoner;

För produkter syntetiserade i stora mängder.

Kopiorna är placerade direkt bredvid varandra och tillåts av identiska distanser. I sjöborren ligger generna för histonerna H 4, H 2 b, H 2a och Hi bakom varandra, och denna gensekvens upprepas mer än 100 gånger i DNA.

8 molekyler histoner:

Central tetramer av två molekyler H3 och två H 4; och separat två H2a och H2b;

En sektion av DNA (cirka 140 baspar) som bildar cirka 1,25 varv av helixen och är tätt bunden till den centrala tetrameren.

Mellan nukleosomer finns sektioner av en helix på 30-100 baspar utan superspiralstruktur; här binder histon Hej

I sydd kromatin DNA förkortas ytterligare som ett resultat av dåligt studerad ytterligare spiralisering (supercoils av högre ordning), som tydligen fixeras på grund av histon Hi (och vissa icke-histonproteiner). Vid övergången till interfasen lossnar eukromatin, eftersom några av de högre ordningens superspolarna lindas av. Detta beror troligen på konformationsförändringar i histoner och försvagning av interaktioner mellan Hi-molekyler Kromatinstrukturer 10–25 nm tjocka (huvudkromatinfilament eller helixar) är också synliga under interfas.