Введение к работе
Актуальность проблемы. Нахоядение адекватного описания, характеризующего состояние белка в составе сложных надмолекуляр-анх структур и отражающего изменение его статуса при различных воздействиях на биологический объект, является одной из важных биофизических задач. Налицо дефицит подходов, позволяющих количественно оценить статус молекулы в составе материнской структуры, характеристик, отражающих взаимодействие белка с конкретным молекулярным окружением. В связи с этим представляется актуальным новый методический подход, позволяющий свести совокупность результатов, получаемых в опытах по экстракции белка под воздействием различных физико-химических факторов, к взаимосвязанному массиву данных .поддавщемуся четкому графическому описанию я компьютерной обработке. В экспериментах с использованием такого подхода могут варьироваться объект исследования, реагенты,выс-тупающие в качестве координат, измеряемый параметр (выход белка, ферментативная активность, для конкретных задач - уровень фосфо-рилирования, соотношение Н/'Сг4 и т.п.). Метод может быть применим для изучения как отдельных белков, так и их совокупности.
В данной работе новый методический подход с условным названием "многокоординатная экстракция" был реализован на примере негистоновых белков хроматина - сложного динамичного комплекса нуклеиновых кислот и белков с глубокой структурной иерархией. Белки хроматина,приблизительно в два раза превосходящие по своей массе ДНК,весьма разнородны по составу. Примерно половину из них составляют хорошо изученные высокоспециализированные основные белки всего нескольких типов - гистонн, определяющие структурную организацию первых уровней компактизации ДНК. В отличие от гистонов другая часть ядерного белка - т.н. негястоновые белки - чрезвычайно гетерогенны по составу и свойствам, неоут структурные, регуляторнне, каталитические функции, и являются одним из наименее изученных классов белков. Поэтому качественно новая информация о негистоновых белках хроматина,получаемая методом многокоорданатной экстракция,представляется особенно актуальной.
Цель и задачи.исследования. Задачи, определившие результаты данного исследования были следующими:
- добиться экспериментальной реализации нового методичес-
_ 4 -
кого подхода для белков хроматина эритроцитов кур;
провести поиск эффективных координат для негистоновых белков хроматина;
показать новизну и информативность новых физико-химических характеристик для исследуемых белков;
зафиксировать чувствительность метода в сравнительных исследованиях.
Научная новизна работы. Метод многокоординатной экстракции является новым подходом к изучению белков в составе надмолекулярных комплексов. На примере негистоновых бс-лков хроматина эритроцитов кур с помощью этого метода выявлен и рассмотрен ряд новых физико-химических параметров, позволяющих характеризовать положение белка в составе структуры. Проведена классификация белков по кшу экстрагируемости и показано, что совокупность таблиц-диаграмм с обозначенными на них линиями полувыхода является индивидуальной характеристикой для каждого рассматриваемого белка. Впервые'для хроматина эритроцитов кур и петухов выявлены качественные и количественные различия в статусе негистоновых белков. Результаты работы, систематизированные в виде банка данных по совокупности поверхностей экстракции для 22 белковых фракций, являются качественно повой информацией о белках хроматина в структурно-функциональном плане.
Практическая ценность работы. Разработанный метод может быть применен для решения различных биофизических и молекулярно-биологических задач по изучению слоаных макромолекулярнкх структур, таких как мембрана, хроматин, рибосома и т.п. Метод много-координатной экстракции дает возможность классифицировать белки по типу экстрагируемости, оценивать типы взаимодействий, .определяющих полойение белка в структуре, применять компьютерные методы обработки данных. Чувствительность метода в сравнительных исследованиях определяет его ценность для изучения сдвигов статуса белков в составе различных клеточных структур, обусловленных возрастными, гормональными, патологическими изменениями в организме.
Апробация работы. Результаты работы доложены на Ж Всесоюзной конференции "Образный анализ в управлении, научных исследованиях и системах обучения", Москва, 1990 г. Работа апробирована на заседании ученого совета Института экспериментальной био-
логші АН АрмССР от 5 октября 1990 года а на заседания кафедри биофизики биологического факультета Ереванского государственного университета от 15 октября 1990 года.
Публикации. По тема диссертации опубликовано 7 работ.
Структура и объем диссертации. Работа состоит из введения, трех глав (I - обзор литературы, П - объект и метода исследований, Ш - результаты и обсуждение), заключения, выводов и списка литературы. Работа изложена на 101 странице машинописного текста.