ОБРАТИМОСТЬ ИНДУЦИРОВАННЫХ ИОННОЙ СИЛОЙ СТРУКТУРНЫХ ПЕРЕСТРОЕК В МОНОНУКЛЕОСОМАХ
Аннотация
Методом флуоресцентной микроскопии одиночных частиц с регистрацией фёрстеровского резонансного переноса энергии исследованы структурные перестройки, происходящие под действием высокой ионной силы в нуклеосомах на основе ДНК-матрицы 603. Установлено, что в диапазоне концентраций KCl 0,7–1,3 М в нуклеосомах происходят масштабные изменения структуры, сопровождающиеся образованием по меньшей мере двух состояний, отличающихся степенью отворачивания ДНК от октамера гистонов, и затрагивающие от 13 до 35 и более пар нуклеотидов. Доля нуклеосом с измененной структурой варьирует от 60% при 0,7 М KCl до 100% при 1,3 М KCl. Сохранение ассоциации между коровыми гистонами и ДНК в новых конформационных состояниях обеспечивает обратимость структурных изменений при снижении концентрации KCl до физиологического уровня. Обратимость достигает ~100% при переходе от 0,7 М к 0,15 М KCl и снижается до ~50% при переходе от 1,3 М к 0,15 М KCl.
При поддержке: РНФ
Об авторах
А. В. Феофанов
Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова;
Институт биоорганической химии имени академиков М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова, РАН
Россия
Россия
докт. биол. наук, проф. кафедры биоинженерии биологического факультета, 119234, г. Москва, Ленинские горы, д. 1, стр. 12;
руководитель лаборатории оптической микроскопии и спектроскопии биомолекул, 117997, г. Москва, ул. Миклухо-Маклая, д. 16/10
Т. В. Андреева
Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова
Россия
Россия
студентка кафедры биоинженерии биологического факультета,
119234, г. Москва, Ленинские горы, д. 1, стр. 12
В. М. Студитский
Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова;
Fox Chase Cancer Center
Соединённые Штаты Америки
Соединённые Штаты Америки
докт. биол. наук, гл. науч. сотр. кафедры биоинженерии биологического факультета, 119234, г. Москва, Ленинские горы, д. 1, стр. 12;
Cottman Avenue 333, Philadelphia, 19111 Pennsylvania, USA
М. П. Кирпичников
Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова;
Институт биоорганической химии имени академиков М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова, РАН
Россия
Россия
акад. РАН, проф., докт. биол. наук, зав. кафедрой биоинженерии биологического факультета, 119234, г. Москва, Ленинские горы, д. 1, стр. 12;
зав. отделом биоинженерии ИБХ РАН, 117997, г. Москва, ул. Миклухо-Маклая, д. 16/10
Список литературы
1. Thastrom A., Lowary P.T., Widlund H.R., Cao H., Kubista M., Widom J. Sequence motifs and free energies of selected natural and non-natural nucleosome positioning DNA sequences // J. Mol. Biol. 1999. Vol. 288. N 2. P. 213–229.
2. Bondarenko V.A., Steele L.M., Ujvari A., Gaykalova D.A., Kulaeva O.I., Polikanov Y.S., Luse D.S., Studitsky V.M. Nucleosomes can form a polar barrier to transcript elongation by RNA polymerase II // Mol. Cell. 2006. Vol. 24. N 3. P. 469–479.
3. Gaykalova D.A., Kulaeva O.I., Bondarenko V.A., Studitsky V.M. Preparation and analysis of uniquely positioned mononucleosomes // Chromatin Protocols. Methods Mol. Biol. Vol. 523 / Ed. S.P. Chellappan. Humana Press, 2009. P. 109–123.
4. Böhm V., Hieb A.R., Andrews A.J., Gansen A., Rocker A., Tóth K., Luger K., Langowski J. Nucleosome accessibility governed by the dimer/tetramer interface // Nucleic Acids Res. 2011. Vol. 39. N 1. P. 3093–3102.
5. Hazan N.P., Tomov T.E., Tsukanov R., Liber M., Berger Y., Masoud R., Toth K., Langowski J., Nir E. Nucleosome core particle disassembly and assembly kinetics studied using single-molecule fluorescence // Biophys. J. 2015. Vol. 109. N 8. P. 1676–1685.
6. Kudryashova K.S., Chertkov O.V., Nikitin D.V., Pestov N.A., Kulaeva O.I., Efremenko A.V., Solonin A.S., Kirpichnikov M.P., Studitsky V.M., Feofanov A.V. Preparation of mononucleosomal templates for analysis of transcription with RNA polymerase using spFRET // Methods in Molecular Biology. Vol. 1288. Chromatin Protocols / Ed. S.P. Chellappan. Humana Press, 2015. P. 395–412.
7. Gansen A., Hieb A.R., Böhm V., Tóth K., Langowski J. Closing the gap between single molecule and bulk FRET analysis of nucleosomes // PLoS One. 2013. Vol. 8. N 4. e57018.
8. Valieva M.E., Armeev G.A., Kudryashova K.S., Gerasimova N.S., Shaytan A.K., Kulaeva O.I., McCullough L.L., Formosa T., Georgiev P.G., Kirpichnikov M.P., Studitsky V.M., Feofanov A.V. Large-scale ATP-independent nucleosome unfolding by a histone chaperone // Nat. Struct. Mol. Biol. 2016. Vol. 23. N 12. P. 1111–1116.
9. Kudryashova K.S., Nikitin D.V., Chertkov O.V., Gerasimova N.S., Valieva M.E. Studitsky V.M., Feofanov A.V. Development of fluorescently labeled mononucleosomes for the investigation of transcription mechanisms by single complex microscopy // Moscow Univ. Biol. Sci. Bull. 2015. Vol. 70. N 4. P. 189–193.
10. Chen Y., Tokuda J.M., Topping T., Meisburger S.P., Pabit S.A., Gloss L.M., Pollack L. Asymmetric unwrapping of nucleosomal DNA propagates asymmetric opening and dissociation of the histone core // Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2017. Vol. 114. N 2. P. 334–339.
11. Ngo T.T.M., Ha T. Nucleosomes undergo slow spontaneous gaping // Nucleic Acids Res. 2015. Vol. 43. N 8. P. 3964–3971.
12. Chang H.W., Kulaeva O.I., Shaytan A.K., Kibanov M., Kuznedelov K., Severinov K.V., Kirpichnikov M.P., Clark D.J., Studitsky V.M. Analysis of the mechanism of nucleosome survival during transcription // Nucleic Acids Res. 2014. Vol. 42. N 3. P. 1619–1627.
13. Gaykalova D.A., Kulaeva O.I., Pestov N.A., Hsieh F.K., Studitsky V.M. Experimental analysis of the mechanism of chromatin remodeling by RNA polymerase II // Methods Enzymol. 2012. Vol. 512. P. 293–314.
14. Lyubitelev A.V., Studitsky V.M., Feofanov A.V., Kirpichnikov M.P. Effect of sodium and potassium ions on conformation of linker parts of nucleosomes // Moscow Univ. Biol. Sci. Bull. 2017. Vol. 72. N 3. P. 146–150.
15. Chertkov O.V., Valieva M.E., Malyuchenko N.V., Feofanov A.V. Analysis of nucleosome structure in polyacrylamide gel by the Förster resonance energy transfer method // Moscow Univ. Biol. Sci. Bull. 2017. Vol. 72. N 4. P. 196–200.
Рецензия
Для цитирования:
Феофанов А.В., Андреева Т.В., Студитский В.М., Кирпичников М.П. ОБРАТИМОСТЬ ИНДУЦИРОВАННЫХ ИОННОЙ СИЛОЙ СТРУКТУРНЫХ ПЕРЕСТРОЕК В МОНОНУКЛЕОСОМАХ. Вестник Московского университета. Серия 16. Биология. 2018;73(3):191-196.
For citation:
Feofanov A.V., Andreeva T.V., Studitsky V.M., Kirpichnikov M.P. REVERSIBILITY OF STRUCTURAL REARRANGEMENTS IN MONONUCLEOSOMES INDUCED BY IONIC STRENGTH. Vestnik Moskovskogo universiteta. Seriya 16. Biologiya. 2018;73(3):191-196. (In Russ.)
Просмотров:
331
Послать статью по эл. почте 