PRZEDRUK, oryginał dostępny pod adresem www
Fragment skryptu: Biologia molekularna roślin
Uniwersytet Warszawski (www)
Instytut Biochemii i Biofizyki PAN (www)
Zakład Biologii Molekularnej Roślin (www)
Kierownik Zakładu: Prof. dr hab. Andrzej Jerzmanowski
Adres:
ul. Pawińskiego 5a,
02-106 Warszawa
Kontakt: tel. (+48 22) 592 5704,
E-mail: andyj@ibb.waw.pl
Zakład Biologii Molekularnej Roślin
Problematyka badawcza: Rola struktury chromatyny w regulacji rozwoju roślin oraz w odpowiedzi na czynniki stresowe i hormonalne. Prowadzone aktualnie badania mają na celu poznanie funkcji roślinnych kompleksów remodelujących chromatynę, histonu H1 i modyfikacji potranslacyjnych histonów rdzeniowych, a także opisanie proteomu jądrowego rośliny modelowej Arabidopsis thaliana.
Stosowane techniki: Większość metod biologii molekularnej, metody biochemii białek, analiza proteomiczna (mass-spec) i transkryptomiczna (mikromacierze), genetyka Arabidopsis thaliana (konstrukcja i analiza mutantów), metody bioinformatyczne.
_______________________________________________________________________________
Długość DNA w jądrze komórkowym jest daleko większa niż rozmiar kompartmentu, w którym się znajduje. Stąd też materiał genetyczny musi występować w zorganizowanej i pakowanej postaci, przy jednoczesnym zachowaniu możliwości zachodzenia wielu ważnych procesów.
Struktura chromatyny
DNA, nośnik informacji genetycznej organizmów eukariotycznych, nie występuje w komórkach w postaci nagiej cząsteczki, lecz jest zasocjowany z białkami, tworząc nukleoproteinowy kompleks zwany chromatyną. Chromatyna posiada hierarchiczną, uporządkowaną strukturę, której podstawową jednostką organizacyjną jest nukleosom, zbudowany z oktameru histonowego, wokół którego nawinięty jest odcinek DNA o długości ok. 147 par zasad (rys. 1). Oktamer histonowy tworzy osiem cząsteczek białek histonów rdzeniowych, po dwie cząsteczki histonów H2A, H2B, H3 i H4. Histony rdzeniowe zbudowane są z domeny globularnej, tworzącej rdzeń nukleosomu, oraz nieustrukturyzowanych odcinków N-końcowych, które wystają poza strukturę nukleosomu jako tzw. „ogony histonowe”.
Zasadowy charakter białek histonowych umożliwia im silne wiązanie kwasu deoksyrybonukleinowego sprawiając, że nukleonom posiada zwartą i trwałą strukturę. Pomiędzy nukleosomami występują odcinki DNA łącznikowego, z którymi wiążą się cząsteczki histonu H1, zwanego histonem łącznikowym. Histon H1 pozwala chromatynie na przyjmowanie wyższej formy organizacji, którą jest solenoidalna struktura o średnicy 30 nm.
Rys.1. Schemat budowy nukleosomu z widocznymi „ogonami histonowymi” na zewnątrz rdzenia.
Przyłączanie kolejnych białek strukturalnych pozwala na utworzenie wyższych struktur organizacyjnych, z których najwyższą jest chromosom metafazowy, występujący podczas podziałów komórkowych. Związanie DNA w rybonukleoproteinowym kompleksie nadaje materiałowi genetycznemu organizmów eukariotycznych zwartą i uporządkowaną strukturę. Z drugiej strony, obecność białek strukturalnych sprawia, że DNA jest niedostępne dla licznych czynników białkowych zaangażowanych w procesy metaboliczne zachodzące na poziomie DNA.
Z powyższego powodu organizmy eukariotyczne wykształciły szereg mechanizmów umożliwiających precyzyjną regulację struktury chromatyny, takich jak ATPzależny remodeling chromatyny lub potranslacyjne modyfikacje histonów.
