Временное развертывание концевых участков нуклеосомной ДНК является одним из основных путей конформационных перестроек при физиологических условиях. С одной стороны, высокая плотность
отрицательного заряда (контакт между соседними витками нуклеосомнои суперспираль) дестабилизирует нуклеосомну ДНК на выходе из нуклеосомы, с другой - ДНК-гистоны взаимодействия на концевых участках более слабыми, чем в центральной части нуклеосомнои ДНК.
Приведенные в предыдущем пидпидроздили приблизительные оценки дают -30 kT как свободную энергию образования нуклеосомы при физиологических условиях. Но развертывание нуклеосомнои ДНК должно осуществляться не по принципу "все или ничего", а постепенно, начиная с конца ДНК - ДНК-гистоны контакты будут тогда разрушаться один за другим (рис. 3.1, 3.8). Нарушение двух контактов - по одному на концах в SHL ± 6/5 - оставляет ~ 1,4 витка суперспираль (1,67 витка соответствуют 133 парам оснований, 1 виток - 80 парам). Если по два контакта разрушены на концах, суперспираль, оставшейся содержит ~ 1,2 витка.
Исходя из приведенной суммарной оценки свободной энергии, разрушение одного контакта - развертывание участка длиной один виток двойной спирали - стоит в среднем ~ 2 kT (на концах поменьше, внутри нуклеосомнои ДНК - больше). Эта энергия, приближенная к энергии тепловых флуктуаций, указывает на возможность спонтанного временного развертывания коротких концевых участков нуклеосомнои ДНК при физиологических условиях. Исходя из приведенной оценки свободной энергии развертывания, константа равновесия K между развернутым и компактным состояниями одного конечного витка дуплекса (K = exp (-G), где G - свободная энергия в единицах kT) должно быть равно примерно 0,1, для развертывания двух витков, когда после окончательного разрушается второй контакт (рис. 3.8), константа конформационного преобразования ~ 0,01 (примерно в течение 1% времени участок является развернутой). Спонтанное развертывания половины нуклеосомнои ДНК (разрушение 6-7 контактов) имеет тогда происходить с низкой константой конформационной равновесия. Во время такого спонтанного развертывания специфические сайты внутри нуклеосомнои ДНК становятся временно доступными для взаимодействия с соответствующими белками. То есть, такая конформационная динамика нуклеосомы открывает возможность для "проникновения" регуляторных белков в их мишеней. Поскольку специфические белки характеризуются высоким сродством к соответствующим регуляторным элементов последовательности, взаимодействие с белком может зафиксировать частично развернутый интермедиатний высокоэнергетический состояние нуклеосомы: таким образом может облегчаться доступ к другим сайтам путем дальнейшего развертывания. Кроме того, свойство нуклеосомнои ДНК спонтанно разворачиваться на концах может использоваться комплексами ремоделирования хроматина, которые собственно и фиксируют высоко-энергетические промежуточные состояния нуклеосомы, а также РНК-полимеразой для проникновения внутрь нуклеосомнои ДНК во время элонгации транскрипции (раздел 5).
Частичное развертывания нуклеосомнои ДНК при физиологических условиях было продемонстрировано экспериментально. В лаборатории Известная (Jonathan Widom) было показано, что нуклеосомна ДНК является временно доступной рестрикционных эндонуклеаз. Эта доступность является крупнейшей на концах нуклеосомнои ДНК и не связана с трансляционной перемещением нуклеосом: экспонирования рестриктних сайтов внутри нуклеосомы происходит за счет временного освобождения ДНК от поверхности октамер гистонов, которое прогрессирует, начинаясь с конца нуклеосомнои ДНК. Оценки констант равновесия для развертывания концевых участков разной длины (разного расстояния расположения определенного рестриктного сайта от конца) согласуются с приведенными выше. Временное развертывание концевых участков нуклеосомнои ДНК было показано также методом регистрации резонансного переноса энергии между двумя флуоресцентными метками - на конце нуклеосомнои ДНК и на гистонов вблизи от центра нуклеосомнои ДНК. При физиологических значений ионной силы константа развертывания одного витка дуплекса оценивается в 0,02-0,1.