ДНҚ компактизациясының деңгейлері және хроматиннің домендік құрылымы

ДНҚ- ның қатталу деңгейлері

Орындағандар: Осмонали Б. Б., Хамза А., Кисимова Г., Дузелова З., Әбілдашева А., Абдығапарова Г., Бейбітова Н., Бекболатова Г., Жалел М., Қуан Л., Ниятхан А., Сейтжан А., Оралова С.

Қабылдаған:Жунусбаева Ж. К.

1 - нуклеосомный, 2 - нуклеомерный, 3 - хромомерный, 4 - хроматидный, 5 - хромосомный уровни компактизации ДНК.

ДНҚ компактизациясының бірінші деңгейі -нуклеосомалық. Егер де хроматинге нуклеазамен әсер етсе, ДНҚ жиі қайталанып тұратын құрылымдарға ыдырайды. Бұл қайталанып тұратын құрылымдар гистон-белоктардың 8 молекуласынан (октамер) және оған оралған ДНҚ-дан тұрады.

Мұндай күрделі нуклеопротеидтік бөлшек нуклеосома деген атауға ие болды. Онда гистондар белоктық жүрекше-негіз түзеді, ол негіздердің бетінде ДНҚ-ның 2 иіріміне жуық иірім орналасады. Нуклеосомалардың арасында гистондармен байланыспаған ДНҚ учаскесі - линкер болады, ол өз кезегінде екі көршілес нуклеосомаларды байланыстырып, келесі нуклеосоманың ДНҚ-на өтеді.

Компактизацияның бұл деңгейін кейде «жіптегі моншақтар» деп атайды: ондағы моншақтар - ол нуклеосомалар, ал жіпше - бұл ДНҚ. Нуклеосома диаметры 11 нм жуық. Хроматин компактизациясының алғашқы, нуклеосомалық деңгейі реттегіштік және құрылымдық рөл атқарады, ДНҚ қатталуының тығыздығын 5-6 есе қамтамасыз етеді.

Нуклеосом құрылысы: 1 - нуклеосомды бөлшек; 2- октамер, гистонның 4 жұбын қоршаған; 3 - ДНҚ фрагменті 146 жұп негізбен; 4 - гистон H1

Компактизацияның екінші деңгейі - 30 нм фибрилла. Миотикалық хромосомаларда және интерфазалық ядроларда диаметрі 25-30 нм болып келетін хроматин фибриллалары ажыратылады.

Нуклеосомалардың қатталуының соленоидтық типі болады: осы нуклеосомалардың тығыздалған 10 нм диаметрлі жіпшелері 10 нм иірімдер түзеді. Осындай суперспиральдің бір иіріміне 6-7 нуклеосома сәйкес келеді. Осындай тығыздалудың нәтижесінде орталық қуысы бар спираль типті фибрилла түзіледі. Ядролардың құрамындағы хроматинде 25 нм фибрилла болады, ол жақын орналасқан дәл сондай мөлшерлі глобулалар - нуклеомерлерден тұрады.

Бұл нуклеомерлерді «асқын моншақтар» («сверхбусины») немесе «супербидтер» деп атайды. Хроматиннің негізгі фибрилласы (диаметрі 25-30 нм) тығыздалған ДНҚ молекуласы бойында орналасқан нуклеомерлердің сызықтық тізбегі түрінде болады. Нуклеомер құрамында нуклеосомалық фибрилланың екі иірімі пайда болады, әрқайсысында 4 нуклеосома болады. ДНҚ хроматинінің нуклеосомалық және нуклеомерлік (супербидті) қатталу деңгейі гистонды белоктар есебінен жүзеге асады.

ДНҚ-ның ілмектік домендері - хроматиннің 3 деңгейлі құрылымы - хромомерлі. Хроматиннің жоғары деңгейлі құрылымдарында белоктар ДНҚ-ның ерекше учаскелерімен байланысады, олар байланысқан жерлерінде үлкен ілмекшелер немесе домендер түзеді. Кейбір жерлерде конденсацияланған хроматиндердің ұйысқан түйінері, розеткатәрізді түзілімдер (көптеген фибриллалардың ілмекшелерінен тұрады) болады.

Хроматин фибриллаларының розеткасы - хромомерлер. Әр хромомер нуклеосомалары бар ілмектерден тұрады. Хромомерлер бір-бірімен нуклеосомалық хроматинмен байланысқан. Мұндай ілмекшелі-доменді хроматин құрылымы хроматиннің құрылымдық компактизациясын қамтамасыз етеді және хромосомалардың функционалды бірліктері - репликондар мен транскрибирленуші гендерді ұйымдастырады.

ДНҚ-ның одан тығыз қатталуы (хромотидтік және хромосомалық деңгей) хромомерлердің өздерінің қатталуы есебінен жүреді және бөлініп жатқан клеткалардан байқауға болады: оларда хромосомалардың тығыздығы соншалық, тіптен жарық микроскопында жеке түзілімдер ретінде көрінеді. Бөлінбейтін клеткада хромосомалар деспиральданған, олардың арасындағы шекаралар көрінбейді және олардың диффузды материалы хроматин деп аталады. Электронды микротфотографияда күңгірт және тығыз гетерохроматиннің учаскелерін және ашықтау, борпылдақ учаскелер - эухроматинді көруге болады.

ДНҚ қатталуының фибрил диаметрі 30нм ядролық матрикспен қатынасын қамтамасыз етеді. Осыдан ілмекті домен орташа есеппен 90мың жұп нуклеотидтен құралады. Олардың ұзындығы 20мкм-ге жетеді. Осындай ілмектің ұштары Ядролық матриксқа жалғасқан, MARS( matrix attachment regions) немесе SARS (scaffoid attechmentregions) деген мағынаны білдіреді. Бұл нүктелер ұзындығы 50-150жұп нуклеотид болатын ДНҚ молекуласын құрайды. MARS нүктелері сонымен қатар топоизомераза 3 құрайды. Ядролық матрикс жағынан хроматинді жіпшелердің жалғасуы ламинмен қамтамасыз етіледі. Ілмекті домендер типтік структуралық-функционалды хроматин бірлік тері болып табылады. Домендер құрамында гендер кластері болады, олар функционалды байланысқан. Ілмекті домендер ДНҚ молекуласының компактизациялануын 700 есе етеді.