Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Гены белков теплового шока дрозофилы. Динамические изменения структуры хроматина при транскрипции

ВАК РФ 03.00.03, Молекулярная биология

Содержание диссертации, кандидата биологических наук, Преображенская, Ольга Владимировна

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ.

ВВЕДЕНИЕ.

ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

СТРУКТУРА ХРОМАТИНА ТРАНСКРИБИРУЕМЫХ ГЕНОВ.

1. Электронная микроскопия.

2. Повышенная чувствительность транскрибируемого хроматина к нуклеазам.

3. Гиперчувствительность к нуклеазам отдельных районов хроматина.

4. Использование микрококковой нуклеазы для анализа нуклеосомной организации хроматина.

Введение Диссертация по биологии, на тему "Гены белков теплового шока дрозофилы. Динамические изменения структуры хроматина при транскрипции"

11. Гибридизация ДНК, фиксированной на ДБМ-бумаге или нитроцеллкшозных фильтрах, с клонированными пробами. 41

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

1. Исследованные области генома. 43

2. Краткая характеристика метода гибридизации с "белковыми тенями". 47

3. Содержание гистонов в транскрибируемой области гена бтш-70 и бтш-22.50

4. Содержание гистонов в 5»-концевой области гена бтш-70. 57

5. Содержание гистонов в 3*-концевой области гена бтш-70. 60

6. Изменения в структуре хроматина, выявляемые при гидролизе его микрококковой нуклеазой и ДНКазой I. 61

7. Структурные переходы в хроматине. 66

ВЫВОДЫ. 70

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ. 71

СПИСОК СОКРА1 иэш

ДНК - дезоксирибонуклеиновая кислота РНК - рибонуклеиновая кислота мРНК - матричная (информационная)рибонуклеиновая кислота б.т.ш. - белки теплового шока т.п.н. - тысяча пар нуклеотидов п.н. - пар нуклеотидов РНКаза - фермент рибонуклеаза ДНКаза I - фермент дез оксирибонуклеаза I БСА - бычий сывороточный альбумин АТФ - аденозин-трифосфат ЭДТА - этилецциаминотетрауксусная кислота ^а-ДЦС - натрия додецилсульфат Цетавлон - цетилтриметилтриаммоний бромистый ДБМ-бумага - диазобензилоксиметил производное целлюлозы ФМСФ - фенилметилсульфонилфторид Трис - трис(гидроксиметил)аминометан ббс - раствор 0,15 М хлористого натрия и 0,015 М цитрата натрия, рН 7,0

ВВЕДЕНИЕ

К настоящему времени достигнуты значительные успехи в изучении структуры хроматина. Известно, что компактная структура хроматина, состоящая из плотно^пакованных нуклеосом при транскрипции подвергается существенным изменениям. Транскрибируемые гены проявляют повышенную чувствительность к нуклеазам, в их промоторной области появляются гиперчувствительные к нуклеазам участки. Транскрипция сопровождается также модификацией гистонов и ДНК, появлением специфических негистоновых белков. По данным электронной микроскопии и методов, использующих гидролиз хроматина микрококковой нуклеазой, большинство умеренно транскрибируемых генов сохраняет свою нуклеосомную организацию, однако, интенсивная транскрипция, видимо, приводит к исчезновению нуклеосом. Остается неясным, связано ли это с разворачиванием нуклеосом, с конформационными изменениями, при которых гистоны остаются на ДНК,или же отсутствие нуклеосом вызвано удалением гистонов с активно транскрибируемой ДНК. Данные, имеющиеся в литературе по этому вопросу и полученные, в основном, с использованием методов электронной микроскопии, противоречивы, так как результаты сильно зависят от способа приготовления препаратов. Работы, в которых сравнивалось содержание гистонов во фракциях хроматина, обогащенных активно транскрибируемыми генами, также не могут считаться убедительными, ибо в процессе фракционирования возможно перераспределение гистонов или их частичная деградация.

В нашей работе мы использовали новый подход, позволяющий локализовать белки на специфических последовательностях ДНК-метод гибридизации с "белковыми тенями". Он разработан на основе пришивки белков к ДНК, после метилирования ее диметилсульфатом и частичной апуринизации.

Применение указанного метода позволило нам сравнить содержание гистонов в хроматине различных участков генов белков теплового шока (бтш) дрозофилы в неактивном состоянии и в случае транскрипции генов.

При этом было показано, что 5*-концевая регуляторная область потенциально активного и активированного (транскрибируемого) гена бтш-70 всегда свободна от гистонов. Обнаружено, что умеренная транскрипция генов бтш приводит к удалению гистона Н1, а интенсивная транскрипция связана с удалением всех гистонов. Этот эффект распространяется также на 3' прилегающую неструктурную область одного из этих генов. Предполагается, что связанное с транскрипцией последовательное удаление гистонов может приводить-к постепенной деконденсации хроматина в менее компактную форму, а затем и в полностью развернутую, свободную от гистонов ДНК.

ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

СТРУКТУРА ХРОМАТИНА ТРАНСКРИБИРУЕМЫХ ГЕНОВ

Структурные основы организации хроматина к настоящему времени достаточно подробно изучены (см.обзоры Mirzabekov, 1980, мс Ghee and Felsenfcld , 1980, Igo -Kemenes et al.,I982). Установлено, что основной повторяющейся субъединицей хроматина является нуклеосома, в состав которой входит октамерный комплекс гистонов, образованный двумя молекулами каждого из гистонов Н2А, Н2В, НЗ и Н4, одна молекула гистона HI и взаимодействующая с ниш ДНК длиной от 160 до 240 пар нуклеотидов. Нуклеосомы можно получить при неполном гидролизе хроматина нуклеазами. При более глубоком расщеплении из нуклеосом образуется нуклеосомный кор. Он состоит из гистонового октамера и ДНК длиной 145 пар нуклеотидов, образующей на поверхности октамера примерно 1,75 витка левой спирали. Ко'ровые нуклеосомы разделяются ДНК межнуклеосомного спейсера, с которым взаимодействует гистон HI и длина которого изменяется от 15 до 100 пар оснований в зависимости от источника получения нуклеосом.

Плотно упакованные нуклеосомы образуют нить толщиной 10 нм, которая затем сворачивается в 25-30 нм фибриллу. Важную роль при формировании этой фибриллы играет гистон HI. Далее 25 нм фибрилла скручивается в петли-домены, которые содержат 30-90 тысяч пар оснований ДНК и стабилизируются негистоновыми белками.

Таким образом, в хроматине ДНК находится в компактном состоянии, характерном, по-видимому, для функционально инертной ДНК. Чтобы ДНК могла принимать участие в процессах репликации, регуляции транскрипции, собственно транскрипции хроматину необходимо стать более развернутым, доступным для взаимодействия с ферментами и регуляторными белками.

Экспериментальные данные последних лет указывают на значительные различия, существующие в структуре транскрибируемых и неактивных районов хроматина (см.обзоры Igo-Kemenes et al., 1982, Weisbroad, 1982, Tsanev,I983, Cartwright et al.,1982a).

В настоящем обзоре не представляется возможным охватить весь круг вопросов,связанных с проблемой транскрипционно активного хроматина. Мы ограничимся обсуждением данных электронной микроскопии и работ , где в качестве основного экспериментального подхода используется гидролиз хроматина различными нуклеазами. Сюда относятся исследования повышенной чувствительности транскрибируемого хроматина к нуклеазам, изучение гиперчувствительных районов в регуляторных областях работающих генов, а также работы, в которых исследуется нуклеосомная организация транскрибируемого хроматина.

I. Электронная микроскопия

В многочисленных работах по электронной микроскопии транскрипционно активного хроматина была использована методика, разработанная Миллером и сотрудниками, которая позволяла идентифицировать транскрибируемые гены по появлению цепей растущей РНК ( Miller eta1,1969).

Было показано, что интенсивно транскрибируемые рибосомальные гены ооцитов земноводных ( Scheer,I978, Franke et al., 1978, Seheer, 1980), эмбрионов онкопелтуса ( Foe ,1978), , тетрахимены ( Borkhardt and Hielson, 1981), и физарума ( Scheer et al., 1981) на электронных микрофотографиях представлены в виде развернутой "гладкой фибриллы"и не содержат нуклеосом, которые присутствуют в остальном хроматине. В некоторых случаях было обнаружено, что такая структура рибосомального хроматина сохраняется после того, как транскрипция прекратилась и образуется из его компактной формы, содержащей нуклеосомы, на стадиях, предшествующих транскрипции ( Scheer, 1978,Foe, 1978). Вопрос о нуклеосомной организации в нетранскрибируемых спейсерах между транскрибируемыми рибосомальными генами менее ясен. По результатам некоторых исследований ОНИ свободны ОТ нуклеосом ( Scheer, 1978, Franke et al.,1980), другие авторы утверждают, что хроматин в спейсерах между транскрибируемыми рибосомальными генами представлен компактной структурой ( Pruitt and Grainger, 1981).

Для умеренно активных нерибосомальных генов, таких как гены в кольцах Бальбиани слюнных желез chironomus tentans было показано присутствие нуклеосом в транскрибируемом хроматине, но плотность их расположения на единицу душны хроматиновой нити была существенно ниже, чем В неактивном хроматине ( Lamb and Daneholt, 1979). Дальнейшее изучение транскрипции этих генов в присутствии ингибитора транскрипции ДЕВ (5,6 дихлоро-1-ji-Д-рибофуранозилбен-зимидазола) показало ( Andersson et al.,I982), что на стадии активной транскрипции хроматин представлен тонкой фибриллой диаметром 5 нм, что соответствует частично развернутым нуклеосомам. Когда же уровень транскрипции снижается под действием ингибитора, между молекулами РНК полимеразы можно видеть нить диаметром 10 нм, представляющую собой плотно сидящие нуклеосомы. После того, как синтез РНК завершится и на хроматине не останется молекул РНК полимеразы, эта нить укладывается в 25 нм фибриллу и далее в структуры более высокого порядка, которые не^-активны в транскрипции.

В этой работе авторы использовали для приготовления препаратов технику тонких срезов. Аналогичная методика применялась в других работах ( Spring and Franke, 1981), ГД6 бЫЛО ПОКазаНО, что в петлях хромосом, гш шпотк щеток водорослей и ооцитов земноводных хроматин транскрибируемых нерибосомальных генов также представлен развернутой структурой, не содержащей нуклеосом. Методом иммунной электронной микроскопии, используя антитела к гистонам, Мак-Найт:. и др. (McKnight et al., 1978) показали, что хотя активно транскрибируемые гены в эмбрионах дрозофилы не имеют нуклеосомной структуры, гистоны при этом все же остаются на ДНК.

К такому же выводу приходят и другие авторы ( Foe,1978, Andersson et al., 1982), оценивая размеры гладкой фибриллы, не содержащей нуклеосом.

Однако Лабхарт и Коллер ( Labhart and Koller, 1982), применяя более тщательную отмывку материала, показали существование нитей "голой" ДНК в рибосомальных генах ооцитов ксенопуса. В то время как использованный в качестве контроля хроматин из печени мыши сохранял свою нуклеосомную структуру.

Таким образом, складывается впечатление, что присутствие на электронных микрофотографиях нуклеосом коррелирует с уровнем транскрипции исследуемых генов, однако, неизвестно насколько верно эти результаты отражают ситуацию, существующую in vivo. Метод Миллера использует обработку хроматина при очень низкой ионной силе и в присутствии детергентов, что может существенно изменять структуру хроматина. Нельзя исключить так же возможность того, что полное или частичное отсутствие нуклеосом на электронных микрофотографиях активного хроматина вызвано такими изменениями в их структуре, которые делают нуклеосомы более чувствительными ко всем воздействиям в процессе обработки. Более подробное обсуждение этого вопроса можно найти в обзоре Матис и др. ( lathis et al., 1980) И В работе ( Labhardt and Koller, 1982).

- 12

Заключение Диссертация по теме "Молекулярная биология", Преображенская, Ольга Владимировна

ВЫВОДЫ

1. Для определения содержания гистонов в хроматине различных участков генов белков теплового шока применен метод гибридизации с "белковыми тенями".

2. Показано отсутствие гистонов на ДНК промоторной области потенциально активных и активированных генов бтш-70. Предполагается, что отсутствие гистонов в промоторной области играет регу-ляторную роль в активации генов.

3. Обнаружено удаление гистона Н1 из хроматина умеренно транскрибируемых генов белков теплового шока, что по-видимому, вызывает разворачивание конденсированной структуры хроматина в 10 нм нить.

4. Интенсивная транскрипция генов белков теплового пока приводит к удалению всех гистонов, и, видимо, максимальной деком-пактизации хроматина в линеаризованную ДНК.

5. Удаление гистонов с ДНК в активно транскрибируемых генах связано с повышенной чувствительностью хроматина к нуклеазам и исчезновением 10-нуклеотидной и нуклеосомной периодичности в размерах фрагментов, полученных при гидролизе хроматина ДНКазой I и микрококковой нуклеазой.

- 71

Библиография Диссертация по биологии, кандидата биологических наук, Преображенская, Ольга Владимировна, Москва

1. A.Д. (1982). Клонирование и изучение вставочных последовательностей в гене 28 S рибосомной РНК Drosophila melanogasterlta. биол., 16, 302-314.

2. Колчинский A.M., Вашакидзе P.II., Преображенская О.В., Карпов

3. B.Л., Мирзабеков А.Д. (1984). Структура хроматина рибосомных генов d.melanogaster. Случайное расположение нуклеосом на ДНК и особенности организации нетранскрибируемого спейсера. Мол. биол., 18, II4I-II50.

4. МазинВ.Л., Сулимова Г.Е. (1975). Хроматография нуклеиновых кислот, белков и некоторых фагов на гранулированном гидрокси-апатите. Биохимия, 40, 115-122.

5. Левина Е,С., Ьавыкин С.Г., Шик В.В., Мирзабеков А.Д. (1980). Взаимодействие гистонов с ДНК в хроматине. Новый метод кова-лентного связывания гистонов с ДНК, удобный для их . локализации на ДНК. Биохимия, 45, II33-II45.

6. Abraham J., FelcLman J., Hasmyth К.A., Strathern J.F., KLar A.J.S., Broach J.K., Hicks J.B. (1982). Sites required for position effect regulation on mating-tipe information in yeast. Cold Spring Harbor Symp. Quant. Biol., 47, 989-998.

7. Alwine J.C., Kemp D.J., Stark G.JEt. (1977). Method for detection of specific RNAs in agarose gels by transfer to diazobenzyloxy-methyl paper and hybridization with DM probes. ШАБ, 74, 53505354.

8. Anderson J.U., Vanderbilt J.N., Lawson G.M., Tsai H.J., O'Malley B.W» (1983). Chromatin structure of the ovalbumin gene family in the chicken oviduct. Biochem., 22, 21-30.

9. Andersson K., Mähr R., Björkroth B., Daneholt B. (1982). Rapid reformation of the thick chromosome fiber upon completion of RHA synthesis at the balbiani ring genes in Chironomus ten-tans . Chromosoma. 87, 33-48.

10. Ashberner M., Bonner J.J. (1979). The induction of gene activity in Drosophila by heat shock. Cell, 17, 241-254.

11. Bates D.L., Thomas J.C. (1981). Histones H I and H 5: one or two molecules per nucleosome? NAR, 9, 5883-5894.

12. Bellard M., Gannon P., Chamfcbn P. (1978). Hucleosome structure III: The structure and transcriptional activity of the chromatin containing the ovalbumin and gl ob in genes in chick oviduct nuclei. Cold Spring Harb. Symp. Quant. Biol., 42, 779-791.

13. Bellard M., Kuo M.T., Dretzen G., Chambon P. (1980). Differential nuclease sensitivity of the ovalbumin and ß>- globin chromatin regions in erythrocytes and oviduct cells of laying hen. NAR, 8, 2737-2750.

14. Bellard M., Dretzen G., Bellard P., Oudet P., Chambon P. (1982). Disruption of the tipical chromatin structure in a 2500 basepair region at the 5'end of the actively transcribed ovalbumin gene. EMBO J., I, 223-230.

15. Bergman D.W., Kramer R.A. (1983). Modulation of chromatin structure associated with derepression of acid phosphatase gene of Saccharomyces cerevisiae. J.Biol.Chem., 258, 7223-7227.

16. Birnboim H.C., Doly J. (1979). A rapid alkaline extraction procedure for screening recombinant plasmicl DNA. IT AR, 7, 1513-1522.

17. Bloom K.f Anderson J.JI. (1979). Conformation of ovalbumin and globin genes in chromatin during differential gene expression, J. Biol. Chem., 254, 10552-10559.

18. Bloom K., Anderson J.N. (1982), Hormonal regulation of the conformation of the ovalbumin gene in chick oviduct chromatin.j. Biol. Chem., 257, 15018-15027.

19. Borchsenius S., Bonven B., Leer J.C., Westergaard 0. (1981). Nuclease-sensitive regions on the extrachromosomal r-chromatin from Tetrahymena pyriformis. Ear. J. Biochem., 117, 245-250.

20. Borkhardt B.f Nielson O.P. (1981). An electron microscopic analysis of transcription of nuclear chromatin isolated from Tetrahymena pyriformis. Chromosoma, 84, 151-145.

21. Bustin M., Earth P.D., Mondrianakis S.H., Goldblatt D., Sperling R., Rizzo T/.B. (1978). Immunological probes for chromatin structure. Cold Spring Harbor Simp. Quant. Biol., &Zt 579-588.

22. Camerini-Otero R.D., Zasloff M.A. (1980). Nucleosomal packaging of the thimidine kinase gene of herpes simplex virus transferred into mouse cell: an actively expressed single -copy gene. PNAS, 77, 5079-5085.

23. Carlson M., Brutlag D. (1977). Cloning and characterization of a complex satellite DHA from Drosophila melanogaster. Cell, 11, 571-581.

24. Caron F., Thomas J.O. (1981), Exchange of histone HI between segments of chromatin. J. Mol. Biol., 146, 513-537.

25. Cartwright I.L., Abmayr S.M., Fleischmann G., I«owenhaapt K., Elgin S.C.R., Keene M., Howard G.C. (1982 a). Chromatin structure and gene activity: the role of nonhistone chromosomal proteins. C.R.C.Crit.Rev. Biochem., 13,. 1-86.

26. Cartwright I.L., Elgin S.C.R. (1982 b). Analysis of chromatin structure and DM. sequence organization: use of the I, 10-phe-nanthroline cuprous complex. EAR,10., 5835-5852.

27. Colavito-Shepansky M., Gorovsky M.A. (1983). ?Ehe histone content of Tetrahymena ribosomal gene-containing chromatin. J. Biol. Chen., 258, 5944-5954.

28. Corces V.t Holmgren R., Freund R., Morimoto R., Meselson M. (1980)'« lour heat shock proteins of Drosophila m&Lanogaster codedwithin a 12-kilobase region in chromosomes subdivision 67B.1. PHAS, 77, 5390-5393.

29. Chung S., Folson V., Wooley J. (1983). BETA ase I-hypersensitive sites in the chromatin of immunoglobin K light chain genes. PNAS, 80, 2427-2431.

30. Darnell J. Jr. (1982). Variety in the level of gene control in eucaritic cells. Nature, 297, 365-371.

31. Davis A.H., Reudelhuber T.L., Garrard V.T. (1983). Variegated chromatine structures of mouse ribosomal EM genes J.Mol.Biol., 167, 133-155.

32. Djond^urov L., Ivanova E., Tsanev R. (1979). Two chromatin fractions with different metabolic properties of non-hystone proteins and of newly synthesized BHA. Eur. J. Biochem., 97, 133-139.

33. Doerfler ¥. (1983). DNA methylation and gene activity, inn. Rev. Biochem, 52, 93-124.

34. EL gin S.C.R. (1981). DNAase I hypersensitive sites of chromatin. Cell, 27, 415-415.

35. Elgin S.C.R. (1984). Anatomy of hypersensitive sites. Nature, 509, 215-214.

36. Emerson B.M., Felsenfeld G. (1984). Specific factor conferringinuclease hypersensitivity at the 5 end of the chicken adult J— globin gene. PNAS, 81, 95-99.

37. Felsenfeld G., Mc Ghee J. (1982). Methylation and gene control, nature, 296, 602-605.

38. Foe V.E. (1978). Modulation of ribosomal SNA synthesis in OncopaL-tus fasciatus: an electron microscopic study of the relationship between changes in chromatin structure and transcriptional activity. Cold Spring Harbor Symp. Quant. Biol., 42, 725-740.

39. Franke W.W., Scheer U., Trendelenburg M., Zentgraf H., Spring H. (1978). Morphology of transcriptionally active chromatin. Cold Spring Harbor. Symp. Quant. Biol., 42, 755-772.

40. Garel A., Axel R. (1976). Selective digestion of transcriptionally active ovalbumin genes from oviduct nuclei. PNAS, 75, 5960-5971.

41. Gazit B., Panet A., Cedar H. (1980). Reconstruction of a deoxyribo-nuclease I-sensitive structure on active genes. PNAS, 77, 17871790.

42. Gerber-Huber S., Pelder B.K., Weber R., Ryffel G.U. (l98l). Estrogen induces tissue specific changes in the chromatin conformation of the vitellogenin genes in Xenopus. MR, 9, 2575

43. Giri C.P., Gorovsky M.A. (1980). DNAase I sensitivity of ribo-somal genes in isolated nucleosome core particles. NAR, 8, 197217.

44. Goldschmidt-Clermont M. (1980). Two genes for the major heat-shock protein of Drosophila melanogaster arranged as an inverted repeat. FAR, 8, 235-252.

45. Gottschling D.E., Palen T.E., Cech T.K. (1983). Different nucleosome spacing in transcribed and non-transcribed regions of the ribosomal RITA gene of Tetrahymena thermophila. BAR, 11, 2093-2109.

46. Gottesfeld J.M., Garrard W.T., Bagi G., Wilson R.F., Bonner J. (1974). A partial purification of the template -active fraction of chromatin: a preliminary report. PNAS, 71, 2193-2197.

47. Gottesfeld J.M., Butler P.J.G. (1977). Structure of transcriptionally active chromatin subunits. EAR, 4, 3155-3173.

48. Greenleaf A.L., Plagens U., Jamrich-3HC. , Bautz E.T.F. (1978). RITA polymerase B (or II) in heat induced puffs of Drosophila poly-tene chromosomes. Chromosoma, 65, 127-136.

49. Groudine M.r Weintraub H. (1981 b). Activation of globin genes during chicken development. Cell, 24, 393-401.

50. Groudine M., Weintraub H. (1982), Propagation of globin DUA-ase I- hypersensitive sites in absenee of factors required for induction: a possible mechanism for determination. Cell, 30, 131-139.

51. Holmgren R., Livak K., Morimoto R., Freund R., Meselson M. (1979). Studies of cloned sequences from four Drosophila heat shock loci. Cell, 18, 1359-1370.

52. Hozier J., Renz M., Nehls P. (1977)» The chromosome fiber: evidence for an ordered superstructure of nucleosomes. Chromosoma, 62, 301-317.

53. Igo-Kemenes T., Horz W., Zachau H. G. (1982). Chromatin. Ann. Rev. Biochem., 51, 89-121.

54. Ingolia t.d., Craig E.A., mc Carthy B.J. (1980). Sequence of three copies of the gene for the major Drosophila heat shock induced protein and their flanking regions. Cell, 21, 669-679.

55. Ish-Horovitcz D., Pinchin S.M., Schedl P., Artavanis-Tsakonas S., Mirault M.e. (1979). Genetic and molecular analysis of the 87A7 and 87CI heat-inducible loci in Drosophila melanogaster. Cell, 18, 1351-1358.

56. Zarch p., TSrok I., Tissueres A. (1981). Extensive regions of homology in front of the two hsp 70 heat shock variant genes in Drosophila melanogaster. J.Mol. Biol., 148, 219-230.

57. Karpov V.L., Preobrazhenskaya. O.V., Mirzabekov A.D. (1984). Chromatin structure of Hsp-70 genes, activated by heat shock: ^ selective removal of histones from the coding region and their absence from 5'region. Cell, 36, 423-431.

58. Keene H.A., Corces V., Lowenhaupt K., ELgin S.C. K. (X98I). DUAase I hypersensitive sites in Drosophila chromatin occjit at the 5 ' ends of regions of transcription. PHAS, 78, 143-146.

59. Keene M., Elgin S.C.E. (1981). Micrococcal nuclease as a probe of DNA sequence organization and chromatin structure. Cell, 27, 57-64.

60. Keene M.A., Elgin S.C.E. (1982). Perturbations of chromatin structure associated with gene expression. In "Heat shock from bacteria to man". M.J. Schlesinger, M. Ashburner, A. Tissieres, eds. (Gold Spring Harbor laboratory), p. 83-89.

61. Keen M.A., Elgin S.C.E. (1984). Patterns of DNA structural polymorphism and their evolutionary implications. Cell, 36, 121-129.

62. Kiryanov G.I., Manamshjan T.A., i'olyakov V.Yu, Pais D., Chent-bov Yu. S. (1976). Levels of granular organization of chromatin fibres. MBS Lett., 67, 323-327.

63. KLoetzel P.M. and Bautz E.K.F. (1983). Heat- shock proteins are associated with hn SNA in Drosophila melanogaster tissue culture cells. EMBO J., 2, 705-710.

64. Kohwi-Shigematsu T., Gelinas E., Weintraub H. (1983). Detection of an altered DNA conformation at specific sites in chromatin and supercoiled DHA. PHAS, 80, 4389-4393.

65. Koraberg E. (1981). She location of nucleosomes in chromatin: specific or statistical. Fature, 292.579-580.

66. Labhart P., Koller T. (1982). Structure of the active nucleolar chromatin of Xenopus laevis oocytes. Cell, 28, 279-292.75. lacy E., Axel E. (1976). .Analysis of DKA of isolated chromatin submits. PHAS, 72, 3978-3982 .

67. Lamb M.M., Daneholt B. (1979). Characterization of activetranscription units in Balbiani rings of Chironomus tentans.1. Cell, 17, 835-848.

68. Larsen A., Weintraub H. (1982). An. altered DNA conformation detected by SI nuclease occurs at specific regions in active chick globin chromatin. Cell, 29, 609-622.

69. Lawson G.H., Knoll B.J., March C.J., Woo S.L.C., 3?sai M.J., O'Malley B.W. (1982). Definition of the 5 ' and 3'structural boundaries of the chromatin domain containing the ovalbumin multigene family. J. Biol. Chem., 257, 1501-1507.

70. Levina E.S., Bavykin S.G., Shick V.V., Mirzabekov A.D. (1981). The method of crosslinking histones to DNA partly depurinated at neutral pH. Mai. Biochem., 110, 93-101.

71. Levy A., Frei £., Noll M. (1980) Efficient transfer of highly resolved small DNA fragments from Polyacrylamide gels to DBM paper. Gene, 11, 283-290.

72. Levy A., Noll M.,(1981). Chromatin fine structure of active and repressed genes. Nature, 289, 198-203.

73. Lilley D.M.J. (1983). Eukaryotic genes-are they under torsional stress?. Nature, 305, 276-277.

74. Lohr D. (1983c). A protected region upstream and limited nucleosomal positioning downstream of the transcription region of the 35S ribosomal gene. Biochem., 22, 4527-4534.

75. Luchnik A.IT,, Bakayev V.V., Zbarsky I.B., Georgiev G.P. (1982). Elastic torsional strain in DNA within a fraction of SV-40 minichromosomes! relation to transcriptionally active chromatin. 3MB0 J., I, 1353-1358.

76. Mace H.A.F., ïelham H.R.B., Travers A.A. (1983). Associationof an SI nuclease-sensitive structure with short direct repeats 5'of Drosophila heat shock genes, nature, 304, 555-557.

77. Mathis D., Oudet P., Chambon P. (1980). Structure of transcribing chromatin. Progress in Nucleic Acid Research and Molecular Biology, 24, 2-49.

78. Mc Ghee J.D., Felsenfeld G. (1980). Nucleosome structure. Ann. Rev. Biochem., 49, 1115-1156.

79. Mc Ghee J.D., Wood W.I., Dolan M., Engel J.D., Pelsenfeld G. (1981). A 200 base pair region at the 5' end of the chicken adult J3-globin gene is accessible to nuclease digestion. Cell, 27, 45-55.

80. Mc Knight S.!., Bustin M., Miller O.L. (1978). Electron microscopic analysis of chromosome metabolism in the Drosophila me-lanogaster embryo. Cold Spring Harbor Simp. Quant. Biol., 42, 741-754.

81. Mc Ginie W.f Shermoen A.W., Hemmskerk J., Beckendorf S.K. (1983). DNA sequence changes in an upstream DNAase I-hypersensitive region are correlated with reduced gene expression. PNAS, 80, 1063-1067.

82. Miller O.L., Jr., Beatty B.R. (1969). Visualization of nucleolar genes. Science, 164, 955

83. Miller D.W., :SLgin S.C.R. (1981). transcription of heat shock loci of Drosophila in nuclear system. Biochem., 20, 5033-504-2.

84. Mirzabekov A.D. (1980). Eucleosome structure and its dinamic transitions. Quarterly Rev. Biophysics, 13, 255-295.

85. Moss T. (1983). A transcriptional function for the repetitive ribosomal spacer in Xenopsua laevia. Nature, 302, 223-228.

86. Muskavitch M.A.T., Hogness D.S, (1980). Molecular analysis of a gene in a developmentally regulated puff of Drosophila mela-nogaster. PNA3, 77, 7362^7366.

87. Muskavitcft M.A.T., Hogness D.S. (1982). An expandable gene that encodes a Drosophila gene protein is not expressed in variants lacking remote upstream sequences. Cell, 29, 1041-1051.

88. Nasmyth K. A. (1982). The regulation of yeast matting-type chromatin structure by SIR. An action at a distance affecting both transcription and transposition. Cell, 30, 567-578.

89. Nedospasov S.A., Georgiev G.P. (1980). Nonrandom cleavage of SY-40 MA in the compact minichromosome and free in solution by mierococcal nuclease. BBRC, 92, 532-539.

90. Nickol J.M., Felsenfeld G. (1983). MA conformation at the5 ' end of the chicken adult J3 -globine gene. Cell, ;. 35, 467-477.

91. Nicolas R.N., Wright C.A., Cockerill R.N., l/yke J.A., Goodwin G.H. (1983). The nuclease sensitivity of active genes, NAR, 11, 753-772.

92. Nordheim A. Rich A. (1983). Negatively supercoiled simian virus 40 MA contains Z-DNA segments within transcriptional enhancer sequences. Nature, 303, 674-679.

93. O'Farrell P.H. (1975). High resolution two-dimensional electrophoresis of proteins. J.Biol» Chem., 250, 4007-4021.

94. Palen T.E., Cech T.R. (1983). Transcribed and non-transcribed regions of Tetrahymena ribosomal gene chromatin have different accessibilities to micrococcal nuclease. NAB, 11, 2077-2091.

95. Pallen T.E., Cech T.E. (1984). Chromatin structure at the replication origins and transcription initiation regions of the ribosomal EHA genes of tetrahymena. Cell, 36, 933-942.

96. Pelham H.E.B. (1982). A regulatory upstream promoter element in the Brosophila Hsp 70 heat-shock gene. Cell, 30, 517-528.

97. Prior C.P., Cantor C.R., Johnson E.M., Littau V.C., Allfrey V.G. (1983). Reversible changes in nucleosome structure and histone H 3 accessibility in transcriptionally active and inactive states of DNA chromatin. Cell, 34, 1033-1042.

98. Pruitt S.C., Grainger E.M. (1981). A mosaicism in the higher order structure of Zenopus oocyte nucleolar chromatin prior to and during ribosomal gene transcription. Cell, 23, 711-720.

99. Eeinz M., Hehls P., Hozier J. (1977). Involvement of histone HI in the organization of the chromatin fiber. PMS, 74, 18791883.

100. Reynolds W.F., Bloomer L.S., Gottesfeld J.M. (1982). Control of 5 S BNA transcription in Xenopus somatic cell chromatin: activation with an oocyte extract. MR, 11, 57-75.

101. Samal B., vtorcel A*, Louis C., Schedl P. (1981). Chromatin structure of the histone genes of D, melanogaeter. Cell., 23, 401-409.

102. Sandeen G., Wood V7.I., Felsenfeld G. (1980). The interaction of high mobility proteins HMG 14 and 17 with nucleosomes. UAR, 8, 3757-3778.

103. Saragosti S., Moyne G., Yaniv M. (1980). Absence of micleosomes in a fraction of SV-40 chromatin between the origin of replication and the region codine for the late leader RNA. Cell, 20, 65-73.

104. Scheer U., Zentgraf H., Sauer H.W. (198I). Different chromatin structure in Physarym polycephalum. Chromosoma, 84, 279-290.

105. Schmitz A., Galas D. (1979). The interaction of RNA polimerase and lac repressor with the lac control region. NAR, 6, 111-137.

106. Schneider I., Blumenthal A.B. (1978). Drosophila cell and tissue culture. In: "The genetics and biology of Drosophila". M.Ashburner, T. Wright, eds. (Academic Press, New York), v.2A. p. 265-315.

107. Schon E., Evans T., Welsh J., Efstratiadis A.E. (1983). Conformation of promoter DNA: fine mapping of Si-hyperSensitive sites. Cell, 35, 837-848.

108. Selleck S.B., Elgin S.C.R., Cartwright I.L. (1984). Supercoil-dependent features of DNA structure of Drosophila locus 67BI-J.Mol. Biol., 178, 17-33.

109. Senear A.W., Palmiter R.D. (1981). Multiple structural features are responsible for the nuclease sensitivity of the active ovalbumin gene. J.Biol.Chem., 256, 1191-1198.

110. Shermoen A.W., Beckendorf S.K. (1982)» A complex of interacting DNAase I-hypersensitive sites near the Dr. glue protein gene. Cell, 29, 601-607.

111. Shick V.V., Belyavsky A.V., Bavykin S.G., Mirzabekov A.D. (1980). Primary organization of the nucleosome core particles. Sequential arrangement of histones along DNA. J.Mol, Biol., 139, 491-517.

112. Sirotkin K.f Davidson N. (1982). Developmentally regulated transcription from Drosophila melanogaster chromosomal site 67B. Dev. Biol., 89, 196-210.

113. Sledziewski A., Joung E.T. (1982). Chromatin conformational changes accompany transcriptional activation of a glucose-repressed gene in Sacharomyces cerevisiae. PNAS, 79, 255-256.

114. Smith R.D., Seale R.L., ïu.J. (1983). Transcribed chromatin exhibits and altered nucleosomal spacing. PNAS, 80, 5505-5509.

115. Southern S.M. (1975)* Detection of specific sequences among DNA fragments separated by gel electrophoresis. J.Mol.Biol., 98, 503-517.

116. Southgate R., Ayme A., Voellmy R. (1983) Nucleotide sequence analysis of the Drosophila small heat shock gene cluster at locus 67B J. Mol. Biol., 165, 35-57.

117. Spiker S., Murrey M.G., Thompson W.F. (1983). DNAase I sensitivity of transcriptionally active genes in intact nuclei and isolated chromatin of plants. PNAS, 80, 815-819.

118. Spring H., Franke W.W. (1981). Transcriptionally active chromatin in loops of lamp brush chromosomes at physiological salt concentrations as revealed by electron microscopy of sections. Eur. J. Cell. Biol., 24, 298

119. Stalder J., Seebeck T., Braun R. (1978). Degradation of the ribosomal genes by DNAase I in Physarym polycephalum.

120. Tïrvf- -T. Binfïhfim. 90. 391-395.

121. Stalder J., Seebeck T., Braun R. (1979). Accessibility of the ribosomal genes to micrococcal nuclease in Physarum polycepha-lum. BBA, 561, 452-463.

122. Stalder J., Groudine M.,Dadg3on N., Sngel J.D., Weintraub H. (1980.a),Hb switching in chickens. Cell, 19, 973-980.

123. Stalder J., larsen A., Engel J.D., Dolan M., Groudine M., Weintraub H. (1980, b), Tissue-specific DNA cleavage in the globin chromatin domain introduced by DNAase I. Cell, 20, 451-460.

124. Swerdlow P.S., Varshavsky A. (1983). Affinity of HMG 14 and 17 for a mononucleosome is not influenced by the presence of ubiquitin- H2A semihistone but strongly depends on DM fragment size. HAH, 11, 387-402.

125. Trifonov 2.N., Sussirian J.L. (1980). The pitch of chromatin DNA is reflected in its nucleotide sequence. PITAS, 77, 38163820.

126. Trifonov S.N. (1980). Sequence-dependent deformational anisotro-py of chromatin DNA. NAR, 8, 404i-4053.

127. Tsanev R. (1983). Transcriptional active chromatin. Molec. Biol. Rep.t 9, 9-17.

128. Udvardy A., Schedl P. (1983). Structural polymorphism in DN&. J. Mol. Biol., 166, 159-181.

129. Udvardy A., Schedl P. (1984). Chromatin organization of the87A7 heat shock locus of Drosophila melanogaster. J. Mol. Biol., 172, 285-403.

130. Varshavsky A.J., Sundin O.H., Bohn M.J. (1978). SY 40 viral minichromosomet preferential exposure of the origin of replication as probed by restriction endonucleases. NAR, 5, 34693477.

131. Velazquez J.M., Sonoda S.f BugaiBky G.f linguist S. (1985).1. the major Drosophila heat shock protein present in cells that have not been heat shocked? J.Cell.Biol., 96, 286-290.

132. Vasylyk B., Ihevenin G., Oudet P., Chambon P.,(1979). Transcription of in vitro assembled chromatin by Escherichia coli SNA polymerase. J. Kol.Biol., 128, 411-440.

133. Weintraub H., Groudine M (1976). Chromosomal subunits in active genes have an altered conformation. Science, 193, 848-856.

134. Weintraub H., Larsen A., Groudine M. (1981). c<-globin-gene switching during the development of chicken embryos expression and chromosome structure. Cell, 24, 333-344.

135. Weintraub H. (1983). A dominant role for MA secondary structure in forming hypersensitive structures in chromatin. Cell, 32, 1191-1203.

136. Weisbroad S., Weintraub H. (1979)* Isolation of a subclass of nuclear proteins responsible for conferring a DNAasel- sensitive structure on globin chromatin. PNA5, 76, 630-634.

137. Weisbroad S., Groudine M., Weintraub H. (1980). Interaction of BMG 14 and 17 with actively transcribed genes. Cell, 19, 289-301.

138. Weisbroad A., V/eintraub E.(1981). Isolfiion of actively transcribed nucleosomes using immobilized HMG 14 and 17 and an analysis of c<-globin chromatin. Cell, 23, 391-400.

139. Weisbroad S. (1982). Active chromatin, nature, 297, 289-295.

140. Weischet W.O., Glotov B.O., Zachau H. (1983). Protection of expressed immunoglobulin genes against nuclease cleavage. NAR, 11, 3593-3612.

141. Welch W.J., Carrels J.I., Feramiso J.R. (1982), The mammalian stress proteins. In ,THeat shock from bacteria to man". M.J. Schlesinger, M. Ashburner, A. Tissieres, eds. (Cild Spring Harbor laboratory), p. 257-266.

142. Wu C., Wong T.G., Elgin S.C.R. (1979b). ®he chromatin structure of specific genes: II Disruption of chromatin structure during gene activity. Cell, 16, 807-814.

143. Wu C (1980). The 5'ends of Drosophila heat shock genes in chromatin are hypersensitive to DNAase I. Nature, 286, 854-860.

144. Zachau H.G., Igo-Kemenes T. (1981). Face to phase with nucleo-somes. Cell, 24, 597-598.

145. Zhurkin V.B. (1983). Specific alignment of nucleosomes on DHA coi relates with periodic distribution of purine-pyrimidine and pyri-midine-purine dimers. FEBS Lett, 158, 293-297.

146. Zimmerman J.I., Petri W., Meselson M. (1983). Accumulation ofa specific subset of D. melanogaster heat shock inmRIAs in normal development without heat shock. Cell, 32, 1161-1170.

147. Считаю своим приятным долгом сердечно поблагодарить руководителя работы А.Д.Мирзабекова за ценные указания, поддержку и постоянный интерес к данной работе.

148. Я искренне благодарна В.Л.Карпову, совместно с которым выполнена эта работа, за дружескую помощь и плодотворное обсуждение результатов.

149. Благодарю Т.В.Нагорскую за помощь в экспериментальной работе и весь коллектив лаборатории молекулярной организации хромосом за поддержку, ценные советы и критические замечания.

150. Я признательна В.А.Гвоздеву и сотрудникам лаборатории биохимической генетики животных Института молекулярной генетики за предоставленную культуру клеток дрозофилы и постоянную помощь при работе с ней.

151. Благодарю также А.М.Колчинского и С.А.Чувпило за помощь в работе, связанной с клонированием генов бтш.