Сравнительный анализ структуры и свойств гистонов H1 и Н1⁰
Исследовали структуру и свойства гистонов H1 и H1⁰ из клеток коры головного мозга крыс. В растворе в условиях, близких к физиологическим, гистоны H1 и Н1⁰ имеют константы тушения флюоресценции акриламидом 1,4 и 2,0 М⁻¹ , константы связывания с 1,8-АНС–14,6 и 5,5 мМ. Способность к агрегации в раствор...
Gespeichert in:
| Veröffentlicht in: | Биополимеры и клетка |
|---|---|
| Datum: | 1997 |
| 1. Verfasser: | |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russian |
| Veröffentlicht: |
Інститут молекулярної біології і генетики НАН України
1997
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/155188 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Сравнительный анализ структуры и свойств гистонов H1 и Н1⁰ / А.Ф. Протас // Биополимеры и клетка. — 1997. — Т. 13, № 3. — С. 209-212. — Бібліогр.: 12 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-155188 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Протас, А.Ф. 2019-06-16T10:33:51Z 2019-06-16T10:33:51Z 1997 Сравнительный анализ структуры и свойств гистонов H1 и Н1⁰ / А.Ф. Протас // Биополимеры и клетка. — 1997. — Т. 13, № 3. — С. 209-212. — Бібліогр.: 12 назв. — рос. 0233-7657 DOI: http://dx.doi.org/10.7124/bc.000480 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/155188 575:547.962.2 Исследовали структуру и свойства гистонов H1 и H1⁰ из клеток коры головного мозга крыс. В растворе в условиях, близких к физиологическим, гистоны H1 и Н1⁰ имеют константы тушения флюоресценции акриламидом 1,4 и 2,0 М⁻¹ , константы связывания с 1,8-АНС–14,6 и 5,5 мМ. Способность к агрегации в растворе у Н1⁰ значительно ниже. При обработке ядер метил-4-меркаптобутиримидатом в полимеры сшиваются преимущественно H1. Сделан вывод о том, что функция гистона H1⁰ в хроматине может реализоваться преимущественно на локальном уровне. Это обусловлено более компактной пространственной организацией глобулярной части гистона Н1⁰. Досліджували структуру та властивості гістонів Н1 и Н1⁰ клітин кори головного мозку щурів. У розчині за умов, близьких до фізіологічних, гістони Н1 и Н1⁰ мають константи гасіння флюоресценції акриламідом 1,4 і 2,0 М⁻¹ , константи зв'язування з 1,8-АНС – 14,6 и 5,5 мМ. Здатність до агрегації в розчині у НІ значно нижча. При обробці ядер метил-4-мер- каптобутиримідапюм в полімери зшиваєшся переважно Н1. Робиться висновок стосовно того, що функція гістону Н1⁰ у хроматині може реалізуватися переважно на локальному рівні. Це обумовлено компактнішою просторовою організацією глобулярної частини гістона Н1⁰ . The properties of histones H1 and H1⁰ from rat brain cortex free in solution and in chromatin were studied. Histones H1 and H1⁰ have the constants for quenching of own fluorescence with acrylamide 1,4 M and 2,0 M⁻¹ and the binding constants Kias with 1,8-ANS 14,6 MM u 5,5 MM. Histone H1⁰ forms high-molecular weight aggregates in solution with NaCl cristals very poorly as well as polymers in chromatin. It is supposed that histone H1⁰HI0 function in chromatin is realised on a local site. ru Інститут молекулярної біології і генетики НАН України Биополимеры и клетка Структура и функции биополимеров Сравнительный анализ структуры и свойств гистонов H1 и Н1⁰ Порівняльний аналіз структури та властивостей гістонів H1 и Н1⁰ Comparative analysis of histone H1 and Н1⁰ structure and properties Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Сравнительный анализ структуры и свойств гистонов H1 и Н1⁰ |
| spellingShingle |
Сравнительный анализ структуры и свойств гистонов H1 и Н1⁰ Протас, А.Ф. Структура и функции биополимеров |
| title_short |
Сравнительный анализ структуры и свойств гистонов H1 и Н1⁰ |
| title_full |
Сравнительный анализ структуры и свойств гистонов H1 и Н1⁰ |
| title_fullStr |
Сравнительный анализ структуры и свойств гистонов H1 и Н1⁰ |
| title_full_unstemmed |
Сравнительный анализ структуры и свойств гистонов H1 и Н1⁰ |
| title_sort |
сравнительный анализ структуры и свойств гистонов h1 и н1⁰ |
| author |
Протас, А.Ф. |
| author_facet |
Протас, А.Ф. |
| topic |
Структура и функции биополимеров |
| topic_facet |
Структура и функции биополимеров |
| publishDate |
1997 |
| language |
Russian |
| container_title |
Биополимеры и клетка |
| publisher |
Інститут молекулярної біології і генетики НАН України |
| format |
Article |
| title_alt |
Порівняльний аналіз структури та властивостей гістонів H1 и Н1⁰ Comparative analysis of histone H1 and Н1⁰ structure and properties |
| description |
Исследовали структуру и свойства гистонов H1 и H1⁰ из клеток коры головного мозга крыс. В растворе в условиях, близких к физиологическим, гистоны H1 и Н1⁰ имеют константы тушения флюоресценции акриламидом 1,4 и 2,0 М⁻¹ , константы связывания с 1,8-АНС–14,6 и 5,5 мМ. Способность к агрегации в растворе у Н1⁰ значительно ниже. При обработке ядер метил-4-меркаптобутиримидатом в полимеры сшиваются преимущественно H1. Сделан вывод о том, что функция гистона H1⁰ в хроматине может реализоваться преимущественно на локальном уровне. Это обусловлено более компактной пространственной организацией глобулярной части гистона Н1⁰.
Досліджували структуру та властивості гістонів Н1 и Н1⁰ клітин кори головного мозку щурів. У розчині за умов, близьких до фізіологічних, гістони Н1 и Н1⁰ мають константи гасіння флюоресценції акриламідом 1,4 і 2,0 М⁻¹ , константи зв'язування з 1,8-АНС – 14,6 и 5,5 мМ. Здатність до агрегації в розчині у НІ значно нижча. При обробці ядер метил-4-мер- каптобутиримідапюм в полімери зшиваєшся переважно Н1. Робиться висновок стосовно того, що функція гістону Н1⁰ у хроматині може реалізуватися переважно на локальному рівні. Це обумовлено компактнішою просторовою організацією глобулярної частини гістона Н1⁰ .
The properties of histones H1 and H1⁰ from rat brain cortex free in solution and in chromatin were studied. Histones H1 and H1⁰ have the constants for quenching of own fluorescence with acrylamide 1,4 M and 2,0 M⁻¹ and the binding constants Kias with 1,8-ANS 14,6 MM u 5,5 MM. Histone H1⁰ forms high-molecular weight aggregates in solution with NaCl cristals very poorly as well as polymers in chromatin. It is supposed that histone H1⁰HI0 function in chromatin is realised on a local site.
|
| issn |
0233-7657 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/155188 |
| citation_txt |
Сравнительный анализ структуры и свойств гистонов H1 и Н1⁰ / А.Ф. Протас // Биополимеры и клетка. — 1997. — Т. 13, № 3. — С. 209-212. — Бібліогр.: 12 назв. — рос. |
| work_keys_str_mv |
AT protasaf sravnitelʹnyianalizstrukturyisvoistvgistonovh1in10 AT protasaf porívnâlʹniianalízstrukturitavlastivosteigístonívh1in10 AT protasaf comparativeanalysisofhistoneh1andn10structureandproperties |
| first_indexed |
2025-11-25T20:31:28Z |
| last_indexed |
2025-11-25T20:31:28Z |
| _version_ |
1850521790405672960 |
| fulltext |
ISSN 0233-7657. Биополимеры и клетка. 1997. Т. 13. № 3
Сравнительный анализ структуры
и свойств гистонов HI и Н1°
А. Ф, Протас
Национальный университет «Киево-Могилянская Академия», Украина
254070, Киев, ул. Сковороды, 2
Исследовали структуру и свойства гистонов HI и HI из клеток коры головного мозга крыс. В
растворе в условиях, близких к физиологическим, гистоны HI и Н1° имеют константы тушения
флюоресценции акриламидом 1,4 и 2,0 М~х, константы связывания с 1,8-АНС— 14,6 и 5,5 мМ.
Способность к агрегации в растворе у Н1° значительно ниже. При обработке ядер метил-4-мер-
каптобутиримидатом в полимеры сшиваются преимущественно HI. Сделан вывод о том, что
функция гистона HJ0 в хроматине может реализоваться преимущественно на локальном уровне.
Это обусловлено более компактной пространственной организацией глобулярной части гистона
Н1°.
Введение. После известного периода очень актив
ного изучения структуры хроматина и его компо
нентов остался нерешенным ряд проблем, в частно
сти, взаимосвязь между гетерогенностью гистонов
и структурно-функциональной организацией хро
матина. В первую очередь, это касается гистона
Н1°.
Известно, что структура хроматина нейронов
коры головного мозга имеет ряд специфических
черт. Это почти полное отсутствие линкерной ДНК
и в два раза меньшее содержание гистона HI ,
нежели обычно, причем значительную его часть
(около 20 %) составляет гистон Н І 0 [1]. В таких
условиях роль варианта гистона (в данном случае
НІ 0 ) в общей структуре хроматина, несомненно,
становится весьма существенной.
Структура и свойства гистона НІ в настоящее
время изучены довольно подробно как в составе
хроматина, так и в растворе. Известно, что функ
ция гистона HI реализуется через образование
своеобразного полимера вдоль хроматиновой фиб
риллы [2 J. В составе хроматина и в растворе
молекулы гистонов HI взаимодействуют между
собой глобулярными фрагментами [3—5]. Этому
соответствует наличие на поверхности молекулы
гидрофобного сайта взаимодействия с флюоресцен
тным зондом АНС (1,8-анилинонафталиносульфо-
нат) [5]. Гистон Н1° по первичной структуре
© А. Ф . П Р О Т А С , 1997
ближе к гистону Н5, нежели к НІ [6]. На этом
основании считают, что он, аналогично гистону Н5
в эритроцитах, обеспечивает дополнительную ре
прессию хроматина. Содержание Н1° увеличивает
ся при снижении способности клеток к пролифера
ции и старении [7 ], а также в отдаленный период
после гамма-облучения низкими дозами [8 ]. Это
сопровождается определенными изменениями в
пространственной организации хроматина. Однако
определить реальную роль гистона Н І 0 в этих
изменениях не представляется возможным в связи
с отсутствием исследований, проливающих свет на
его свойства и возможные механизмы действия.
Материалы и методы. Ядра из коры головного
мозга крыс выделяли в сахарозной среде [9 ]. Гис
тоны HI и Н1° выделяли экстракцией 5 %-м
раствором НСЮ 4) и разделяли методом препара
тивного электрофореза [10]. Из геля гистоны экс
трагировали электроэлюцией на аппарате «Экстра-
фор» («LKB», Швеция). Собственную флюоресцен
цию гистонов и ф л ю о р е с ц е н ц и ю АНС
регистрировали при Я в о з 6 = 278 и 365 нм, Яем = 303
и 365 нм соответственно. Константы тушения соб
ственной флюоресценции акриламидом и констан
ты связывания зонда рассчитывали, как описано в
работе [5 ]. Об агрегацию гистонов судили по опти
ческой плотности при 330 нм. Измерения проводи
ли на спектрофлюориметре F-4000 («Hitachi», Япо
ния) и спектрофотометре DU-65 («Весктап»,
США). Ковалентные сшивки гистонов в составе
209
П Р О Т А С А Ф .
ядра осуществляли с помощью метил-4-меркапто-
бутиримидата (ММБИ) аналогично методу, опи-
санному в [11], гистоны экстрагировали 5 %-м
раствором НС10 4 и разделяли электрофоретически
[10], денситометрию гелей проводили на денсито
метре Camag TLCII («Donau», Швейцария).
Результаты и обсуждение На рис. 1 представ
лены результаты зависимости интенсивности флю
оресценции связанного АНС от ионной силы рас
твора. Ранее было показано [4 ], что третичная
структура гистона HI (из тимуса теленка) зависит
от ионной силы и при концентрации NaCl выше
50 мМ является практически полностью сформиро
ванной. Согласно аналогичным исследованиям
флюоресцентных свойств HI , при этой концентра
ции обнаруживается некоторое особое его состоя
ние, проявляющееся в высоком уровне связывания
АНС [5]. Приведенные результаты хорошо согла
суются с этими данными. Отличительной особенно
стью гистона Н1° является более низкая интенсив
ность флюоресценции связанного АНС в диапазоне
физиологических концентраций NaCl. На основа
нии титрования раствора гистонов в 100 мМ NaCl
АНС (рис. 2) определены константы связывания
АНС с гистонами. Для гистона Н1° константа
значительно ниже (таблица). То есть степень гид-
рофобности определенного локуса на поверхности
глобулярной части молекулы, который регистриру
ется с помощью АНС, значительно меньше у гис
тона Н1°. Наиболее вероятно, что это обусловлено
некоторыми отличиями в пространственной органи
зации гистонов. Для решения этого вопроса были
исследованы степени компактности третичной
структуры гистонов методом тушения их собствен
ной флюоресценции. Хорошо известно, что гистоны
F
1
Я і 1 1 1 1 г
0 0,2 0,4 0,6 0,8 NaCl, М
Рис. 1. Влияние ионной силы раствора на интенсивность флю
оресценции АНС (F) в присутствии гистонов HI (J) и HI (2)
l/F
Рис. 2. Графики связывания АНС с гистонами HI (7) и Н1° (2)
(в двойных обратных координатах); F— интенсивность флюо
ресценции АНС
HI из разных тканей и организмов содержат один
Туг, входящий с состав глобулярной части. Таким
образом, он является удобным естественным зон
дом, отражающим особенности структуры глобулы.
На основании этого определены параметры туше
ния флюоресценции остатка тирозина в составе
гистонов акриламидом (рис. 3, таблица). Акрила-
мид — нейтральный агент, способный проникать
даже в наиболее гидрофобные зоны белков. Оказа
лось, что остаток Туг в Н1° менее доступен акри-
ламиду, нежели в HI . Следовательно, глобулярные
части молекул гистонов несколько различаются по
пространственной организации. В частности, у Н1°
она значительно более компактна.
Уникальным свойством гистонов HI является
их способность к образованию высокомолекуляр
ных агрегатов в растворе в присутствии кристаллов
NaCl [4 ]. Очевидно, что аналогичные полимеры
образуются в составе хроматина. HI и Н1° сущест
венно различаются по способности к формирова
нию агрегатов в растворе (рис. 4, таблица). До
некоторой концентрации NaCl общий ход кривых
примерно одинаков, однако далее увеличение раз
меров агрегатов гистона Н1° резко тормозится,
тогда как HI — продолжается практически с ли
нейной зависимостью. Следовательно, Н1° способен
агрегировать только до некоторого минимального
уровня.
Выше отмечалось, что в составе хроматина
гистоны HI образуют своего рода полимер вдоль
30 нм фибриллы. Это показано с помощью бифун
кциональных сшивающих агентов. Результаты ис-
210
С Р А В Н И Т Е Л Ь Н Ы Й А Н А Л И З С Т Р У К Т У Р Ы И С В О Й С Т В Г И С Т О Н О В
следований на ядрах нейронов демонстрируют, что
ММБИ сшивает в полимеры гистоны HI и Н1° не
равновероятно (рис. 5, таблица). В противном слу
чае в мономерах их соотношение было бы таким
же, как в интактных ядрах. При этом следует
учесть, что ММБИ имеет достаточно большую
молекулярную длину. Поэтому в какой-то степени
возможно образование и неспецифических сшивок
неконтактирующих молекул.
Параметры гистонов HI и НІ в растворе и в составе
хроматина
П р и м е ч а н и е . р > 0 ,05 , отличия достоверны.
Акриаамид, мМ
Рис. 3. Графики Штерна-Фольмера тушения флюоресценции
гистонов HI ( / ) и Ш (2) акриламидом. F и FQ — интенсив
ность флюоресценции в присутствии и без акриламида соответ
ственно
Таким образом, гистоны HI и Н1° существенно
различаются по способности к образованию поли
меров в растворе и хроматине. Несомненно, суще
ствует прямая связь между этими свойствами и
выявленными различиями в пространственной ор
ганизации. Большая компактность глобулярной ча
сти Н1° создает предпосылку для ограничения по
тенциальных сайтов гистон-гистоновых контактов.
Этому хорошо соответствуют результаты по сни-
0 0,4 0,8 1,2 1,6 NaCl, М
Р и с 4. Агрегация гистонов НІ (У) и Н1° (2) при добавлении
кристаллов NaCl
+
Рис. 5. Результаты электрофореза гистонов интактных (а.) и
после обработки ядер ММБИ (б)
211
П Р О Т А С А. Ф
женному уровню связывания АНС. Возможно, что
функция гистона Н1° ограничивается только стаби
лизацией нуклеосомы и образованием хроматосо-
мы. Это свойство может иметь большое значение
для упорядочения надмолекулярной структуры
хроматина нейронов. Ранее было показано [11],
что в нейронах довольно хорошо выражена нукле-
омерная структура хроматина. После мягкой обра
ботки ядер ДНКазой I в растворимых фракциях
присутствуют только мононуклеосомы, нуклеомеры
и высокополимерная фракция. Промежуточные
фрагменты как с одной, так и другой стороны
нуклеомеров отсутствовали. Возможно, что Н1°
локализуется в местах перехода одного нуклеомера
в другой, образуя своеобразный межнуклеомерный
нуклеосомный линкер. В этом случае именно гис
тон Н1° обеспечит более дискретное наднуклеосом-
ное строение хроматина.
Аналогичное неравномерное расположение
вдоль хроматиновой фибриллы показано для гисто
на Н5. При любых обстоятельствах специфические
свойства гистона Н1° делают структуру хроматина
нейронов еще более рыхлой, нежели это следует из
общего пониженного содержания гистонов HI. Не
сложно предположить, что это может иметь функ
циональное значение.
В заключение необходимо отметить, что полу
ченные результаты являются существенной пред
посылкой для пересмотра функции гистона Н1° в
составе хроматина, в частности, как дополнитель
ного репрессора. Известно, что уровень транскри-
бируемости генов в клетках мозга значительно
выше, нежели в других тканях [12]. В связи с этим
такая функция (репрессора) противоречит высокой
матричной активности генома в нейронах. По кра
йней мере, если таковая и существует, то она
реализуется только на локальном уровне. К тому
же важно и общее содержание гистонов HI . Если
Н1° присутствует как избыточная часть, то репрес
сирующее воздействие будет несомненным. Если
же имеет место такая ситуация, как в нейронах,
когда лишь в половине нуклеосом присутствует тот
или иной гистон НІ , то роль Н1° может быть и
противоположной.
О. Ф. Протас
Порівняльний аналіз структури та властивостей гісгонів НІ і Н°
Резюме
Досліджували структуру та властивості гістонів НІ и НІ0
клітин кори головного мозку щурів. У розчині за умов, близь
ких до фізіологічних, гістони НІ и НІ мают^ь константи
гасіння флюоресценції акриламідом 1,4 і 2,0 М , константи
зв'язування з 1^8-АНС — 14,6 и 5,5 мМ. Здатність до агрегації
в розчині у НІ значно нижча. При обробці ядер метил-4-мер-
каптобутиримідапюм в полімери зшиваєшся переважно ЦІ.
Робиться висновок стосовно того, що функція гістону НІ у
хроматині може реалізуватися переважно на локальному рівні.
Це обумовлено компактнішою просторовою організацією гло
булярної частини гістона НІ .
A. F. Protas
Comparative analysis of histone HI and H l ° structure and properties
Summary
The properties of histories HI and H1° from rat brain cortex f^ee in
solution and in chromatin were studied. Histones HI and HI have
the constants for quenching of own fluorescence with acrylamide
1,4 M and 2,0 M and the binding constants with 1,8-ANS
14,6 мМ и 5,5 мМ. Histone HI forms high-molecular weight
aggregates in solution with NaCl cristals very poorly as well as
polymers in chromatin. It is supposed that histone HI function in
chromatin is realised on a. local site.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Терпиловская О. Н., Иванов В. А. Структурно-функ
циональная организация хроматина нервных клеток мле
копитающих / / Успехи соврем, биологии.—1990.—НО,
№ 1 ( 4 ) . — С . 118—133.
2. Thoma F., Koller Т. Unrevelled nucleosomes, nucleosome
beeds and higher order structure of chromatin: influence of
nonhistone component and histone HI III. Мої. Biol.—
1981 .—149, N 4 .—P. 7 0 9 — 7 3 3 .
3. Николаев JL Г., Глотов Б. О., Дашкевич В. К. и др.
Расположение гистона НІ в хроматине. Сшивание бифун
кциональными реагентами N- и С-концевых половин мо
лекулы / / Молекуляр. биология.—1984. — 1 8 , № 3 . —
С. 736—742 .
4. Khrapunov S. N., Protas Л. F., Sivolob А. V. et ai Intrinsic
fluorescence, difference spectrophotometry and theoretical stu
dies on tertiary structure of calf thymus histone HI / / Int. J.
Biochem.—1985.—17, N 2 .—P. 2 1 7 — 2 2 2 .
5. Протас А. Ф., Храпунов С. П., Бердышев Г. Д Взаи
модействие молекул гистонов НІ в растворе / / Укр.
биохим. журн. — 1 9 8 6 . — 5 8 , № 5 .—С 22—26.
6. Person J. JR., Cole R. D. Histone H I 0 accumulates in
growth-inhibited cultured cells / / iNature. — 1981.—20, N 8.—
P. 2 2 9 8 — 2 3 0 1 .
7. Medvedev Zh. A., Medvedeva M. N. High Н Г / Н 1 histone
ratio in spontaneous hepatomas in ageing mice / / 1RCS Med.
Sc i .—1980.— N 8 .—P. 431 .
8. Протас А. Ф. Влияние низких доз радиации на струк
турно-функциональное состояние хроматина клеток коры
головного мозга / / Радиобиол. съезд (Киев, 20—25 сен
тября 1993 г.): Тез. докл.—Киев, 1993.—С. 840—841 .
9. Осадчая М. М. Методы биохимических исследований.—Л.:
Медицина, 1982.—С. 3 6 — 4 3 .
10. Panium S., Chalkley R. High resolution acrylamide gel elect
rophoresis of histones / / Arch. Biochem. and Biophys.—
1969 —130 , N I .—P. 132—155.
П . Протас А. Ф., Чаяло П. П. Влияние низких доз внешнего
гамма-облучения на структуру хроматина и активность
гистон-специфических протеиназ клеток головного мозга
крыс / / Радиобиология.—1991.—31, № 6 — С 733—738.
12. Ашапкин В. В., Ванюшин Б. Ф. Дифференциальная актив
ность генов в мозге животных и биохимические механизмы
ее регуляции / / Успехи соврем, биологии. —1984 .—98 ,
№ 3 ( 6 ) . — С . 323—337 .
УДК 575:547.962.2
Поступила в редакцию 11.12.96
212
|