Гилберт с. Биология развития: в 3-х т. Т. 2: Пер. С англ. – м.: Мир, 1994. – 235 с.

__________________ МЕХАНИЗМЫ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОЙ ТРАНСКРИПЦИИ ГЕНОВ________________________ 169

Рис. 12.32. Суперспирализация ДНК в ходе транскрипции. Топоизомераза II связывает друг с другом два участка ДНК и индуцирует суперспирализацию путем временного разрыва и последующего воссоединения цепей ДНК. В результате упругого напряжения участок двойной спирали разделяется на две цепи, что позволяет РНК-полимеразе (предположительно и другим транс-регуляторным белкам) инициировать транскрипцию. Сайты связывания топоизомеразы обнаружены в ДНК, ассоциированной с матриксом (Cockerill, Garrard, 1986). (По Darnell et al., 1986.)

гены, РНК-полимераза и новосинтезированные транскрипты оказываются связанными с ядерным матриксом, было высказано предположение (Jackson, Cook, 1985), что транскрипция не осуществляется мобильной полимеразой, передвигающейся вдоль гена. По представлениям этих исследователей, вероятнее, что РНК-полимераза прикреплена к ядерному матриксу, а ДНК протягивается через нее.

Топоизомеразы и транскрипция генов

Полагают, что репликация ДНК происходит на ядерном матриксе и один из связанных с матриксом ферментов обеспечивает раскручивание спирали ДНК. Нужен ли подобный фермент для транскрипции РНК? Недавние исследования показали, что раскручивание спирали ДНК играет важную роль, способствуя транскрипции РНК. Чтобы цепи ДНК разошлись, транскрипционно активный хроматин должен быть закручен (Ryoji, Worcel, 1984), и это закручивание осуществляется с помощью суперспирализации ДНК (рис. 12.32). Если суперспирализованные кольцевые плазмиды инъецировали в ядра ооцитов Xenopus, то эти плазмиды транскрибировались. Если же эти плазмиды линеаризовали (раскрывая их с помощью рестриктазы), то после инъекции в клетки они не транскрибировались (Harland et al., 1983; Pruitt, Reeder, 1984). Показано, что чувствительные к ДНКазе I сайты в активных генах возникают только в тех случаях, когда эти гены находятся под торзионным напряжением (Villeponteau et al., 1984). Ферментом, который ответствен за скручивание ДНК, позволяющее цепям ДНК разделиться, является топоизомераза II. С помощью антител к этому белку продемонстрировано, что топоизомераза II расположена в комплексе внутреннего ядерного матрикса с ядерной оболочкой (Berrios et al., 1985).

Когда к ядерным препаратам добавляется ингибитор топоизомеразы II новобиоцин, напряжение с генов снимается, сайты, чувствительные к ДНКазе, исчезают, и транскрипция прекращается (Han et al., 1985; Glikin et al., 1984). Прикрепление ДНК к матриксу может быть необходимо также для предотвращения свободного вращения ДНК, что позволяет связанным с матриксом топоизомеразам скручивать хроматин (Cockerill, Garrard, 1986).

Ζ-ДНК и петлевые структуры

Одним из результатов суперспирализации может быть переход ДНК в альтернативную конформацию, отличающуюся от стандартной B-формы двойной спирали Уотсона–Крика. Суперспирализация