Введение к работе
- Актуальность проблемы. Одной из основных проблем современ-CTggH биологии является вопрос о реализации генетической информа-'.ссе*пЖ^-^роцессе дифференцировки и функционирования многоклеточных организмов. Генетический аппарат ядер клеток представляет собой многокомпонентную, слояноорганизованную структуру, включающую ДНК, РНК и белок. Естественно, что для выяснения механизма функционирования такой структуры на молекулярном уровне следует тлеть по возможности полные сведения о составляющих её компонентах. Последним обстоятельством можно объяснить наблюдаемый за последние годы повышенный интерес к ядерным белкам. Наиболее полно изученными и интересными ядерными белками являются гисто-ны, которые можно определить как белки ядер клеток, имекщие сильно основной характер и участвующие в формировании нуклеосом.
Известно пять основных классов гистонов - HI, Н2В, Н2А, КЗ и Н4. Четыре последних называют коровыми, так как они способны связываться друг с другом в специфические октамеряые комплексы-нуклеосомше коры. В свою очередь нуклеосомный кор способен связывать ДНК с образованием нуклеосомы - дезонсирибонуклеопротеид-ной частицы, компактпзувдей до 200 пар нуклеотидов ДНК. Цели из повторяющихся нуклеосомных звеньев представляют собой первый уровепь структурной организации хроматина.
В формировании этого уровня наряду с коровыми гистонами участвуют также гистоны HI, которые не входят в состав коровых нуклеосомных частиц, но играют важную роль в образовании и поддерживании высших уровней структуры хромосомы.
Одним из подходов к выявлению механизмов функционирования гистонов является изучение их структуры. Начиная с 70-х годов, были достигнуты большие успехи в исследовании первичной струк-т, гистонов.
Среди гистонов, наиболее вариабельными являются лизин-бо-
гатые гистоны HI и Н5. Определение аминокислотной последовательности ряда HI и Н5 позволило выявить общие черты строения их молекул. Во всех исследованных гистонах этого типа центральный участок молекулы обогащен гидрофобными аминокислотными остатками, а Ы- и С-концевые области характеризуются повышеншш>со-держанием основных аминокислот. Центральный фрагмент молекулы является наиболее консервативной областью белка. Концевые участки, по-видимому, взаимодействуют с линкерной ДНК, а центральная гидрофобная область обеспечивает правильную посадку гистона Ш на кор нуклеосомы.
Гистоны HI многих животных и растений представлены набором субфраіщий, различающихся по своему строению. Эти различия обычно относятся к Н- и С-концевшл участкам. Подобные изменения структуры должны сказаться на конденсирующей функции отдельных субфракпий. Центральная глобулярная область молекулы гистона Ш животша: очень консервативна у разных субфракций. Вопрос о формах изменчивости структуры гистона Ш. растений, представленного большим числом субфракций мало изучен. Среди высших растений особый интерес представляют злаковые, что связано о особенностями структуры хроматина у этой группы высших растений: хроматин у злаковых находится в очень конденсированном состоянии даже в интерфазных ядрах.
Цель и задачи исследования. Цель настоящей работы состояла в выявлении общих закономерностей и особенностей первичной структуры глобулярных доменов субфракций гистона НІ из зародышей пшеницы. Исходя из поставленной цели, были сформулированы следующие экспериментальные задачи:
I. Выделение и характеристика субфракций гистона НІ из зародышей пшеницы.
-
Выделение и характеристика глобулярных доменов из субфракций гистона ЕЕ зародышей пшеницы.
-
Сравнительное изучение структуры глобулярных доменов субфракций методом пептидных карт.
-
Определение аминокислотной последовательности глобулярного домена одной из субфракций гистона НІ зародышей пшеницы.
Научная новизна полученных результатов. Впервые проведено сравнительное исследование первичной структуры глобулярных доменов субфракций гистона НІ зародышей пшеницы. Показано, что глобулярные домены из субфракций Hj и Hj не отличаются по размеру, заряду и расположению триптических пептидов на пептидных картах. Глобулярный домен из Hj отличается меньшим размером и зарядом, а также отсутствием одного.триптического пептида. Установлена первичная структура большей части глобулярного домена субфракции Hj. Сопоставление аминокислотной последовательности глобулярного домена субфракции Hj с аналогичными участками гистонов Hj и Н5 показало, что несмотря на индивидуальные различия, его строение . укладывается в общий план организации центральной части молекулы лизин-богатых гистонов.
Практическая ценность. Работа имеет теоретическое значение, .вносит вклад в изучение строения и функций лизин-богатых гистонов, особой группы основных белков хромосом, ответственных за формирование высших уровней структуры хроматина.
Исследование белковых компонентов хроматина пшеницы имеет и определенное практическое значение, поскольку оно расширяет представление об организации генетического аппарата важнейшей сельскохозяйственной культуры.
Апробація работы. Основные результаты диссертациошюЯ работы доло.лЄїш на, Всесоюзной конференции "Современные проблеш duo-
-4 -химии и физико-химической биологии" (Москва,1985г.), на конференции молодых ученых Биологического факультета ШУ (Москва, 1987г.)
Публикации. По материалам диссертации опубликовано четыре работы.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, обзора литературы, описания методов исследования, изложения результатов и их обсуждения, выводов и списка цитированной литературы, включающего 190 наименований. Работа изложена на страницах машинописного текста и иллюстрирована 20 рисунками и 8 таблицами.