Гистоновые комплексы. Минимальными стабильными структурными единицами, которые могут существовать в растворе при физиологических условиях, является гетеродимеры Н2А-Н2В и Н3-Н4, имеющих общую устройство - так называемый "мотив рукопожатие" (handshake motif, рис. 4, цвет. В ст.).
Два гистонов мотивы формируют в составе димеров плотное гидрофобное ядро: можно сказать, что гистоны димеры - это глобулярные белки с четвертичной структурой. Структуры димеров стабилизированные в основном гидрофобными взаимодействиями между спиралями а2-а2 и а1-а2 различных молекул. Cпецифичнисть образования гетеродимерив зависит, главным образом, от дополнительных взаимодействий, осуществляют с общим мотивом рукопожатие а ^ и АС-спирали гистонов Н3 и Н2В соответственно. В приближенных друг к другу петлях L1 и L2 различных молекул в составе димеров образуются небольшие элементы межмолекулярного ß-структуры (рис. 4, цвет. Вст.), Которые предоставляют петлям конформационной жесткости.
Помимо высокой родства в парах Н3-Н4 и Н2А-Н2В, гистоны способны также и к другим взаимодействий между собой: в растворе двух различных гистонов могут образовываться менее стабильные комплексы в составе Н2В-Н4, Н3-Н3 и Н2А-Н3, отражающая способность гистоновых гетеродимерив к образованию комплексов более высокого порядка и иерархию мижгистонових взаимодействий в нуклеосомы.
В растворе при физиологических условиях два гетеродимеры Н3-Н4 взаимодействуют между собой за счет образования чотириспирального пучка между спиралями а3 и С-концевыми частями длинных спиралей а2 гистоновых мотивов молекул Н3. В результате формируется тетрамер (Н3-Н4) 2 (рис. 5, цвет. Вст.), Стабилизированный гидрофобными взаимодействиями и водородными связями между двумя гистонами Н3. Структура тетрамера напоминает подкову, которая характеризуется Хиральность - образует элемент левой спирали. Ось симметрии второго порядка тетрамерного комплекса проходит через интерфейс между двумя молекулами Н3 (ось симметрии второго порядка - линия, вращения вокруг которой на 180 ° переводит одну часть структуры в другую).
Аналогичный по своей структуре чотириспиральний пучок между гистоновых мотивам молекул Н4 и Н2В (рис. 2.1) служит для обеспечения взаимодействий между тетрамер (Н3-Н4) 2 и диммером Н2А-Н2В. Таким образом, "подкова" тетрамера симметрично продолжается двумя Дымер Н2А-Н2В в обе стороны, результатом чего является образование белкового кора нуклеосомы - октамер (Н2А-Н2В-Н3-Н4) 2. Контакт между гистонами Н2В и Н4, как и контакт Н3-Н3 в тетрамер (Н3-Н4) 2, стабилизируется за счет гидрофобных взаимодействий и водородных связей. Кроме того, между гистонами Н2В и Н4 образуется кластер из трех ароматических остатков Tyr, которые осуществляют между собой стекинг-взаимодействия. В отличие от контакта Н3-Н3, в области контакта Н2В-Н4 наблюдается скопление позитивно-заряженных остатков. Соответственно, взаимодействие между диммером Н2А-Н2В и тетрамер (Н3-Н4) 2 Зависит от ионной силы, и в отсутствии ДНК контакт между диммером и тетрамер может быть стабильным только при условии нейтрализации зарядов неорганическими анионами в достаточно высокой концентрации - в 2 М NaCl . При физиологических условиях роль анионов берут на себя фосфатные остатки ДНК - нейтрализация положительных зарядов гистонов за счет взаимодействия с ДНК является предпосылкой образования октамер гистонов, который, в свою очередь, обеспечивает заключение ДНК в нуклеосомы.
Итак, гистоновых октамер состоит из трех структурных блоков: тетрамера (Н3-Н4) 2 и двух димеров Н2А-Н2В. Восемь молекул гистонов взаимодействуют при этом в последовательности, закручена в левую спираль: Н2А-Н2В-Н4-Н3-Н3-Н4-Н2В-Н2А ". Основной вклад в стабилизацию октамер дают контакты между гистонами Н2В и Н4, но дополнительно октамер стабилизируется за счет взаимодействий между гистонами Н2А-Н3 "и между двумя Дымер Н2А-Н2В. Соответственно, сборник октамер in vitro в 2 М NaCl характеризуется положительной кооперативностью-связка второго димера Н2А-Н2В с гексамеры (Н3-Н4) 2 (Н2А-Н2В) происходит с повышенной родством. По данным изотермической калориметрии константа связывания первого димера с одним из двух доступных сайтов на тетрамер в 2 М NaCl составляет 2,12-105 М-1, константа связывания второго димера с гексамеры равна 9,96-105 М-1 - родство повышается примерно в пять раз. Такие константы означают, что в эквимолярной смеси четырех гистонов в 2 М NaCl в отсутствии ДНК октамер гистонов присутствует в заметном количестве при концентрации белков ~ 1 мг / мл, снижение общей концентрации сдвигает равновесие в сторону комплексов более низкого порядка (рис. 2.2).
Загрузка...