9. Белковые комплексы для откладки и замещения вариантов Н2А

Хотя все еще остаются важные вопросы относительно того, как варианты гистона Н2А функционируют, недавние исследования выяснили основу их включения в хроматин. Первый прорыв совершился, когда был биохимически очищен комплекс, катализирующий перенос димеров Н2А•Н2В в хроматин (Sarma and Reinberg, 2005). Этот мультисубъединичный комплекс, названный SWR1-C, содержит в качестве каталитической субъединицы белок Swrl, член семейства SWI/SNF FNA-зависимых ремоделеров хроматина. In vivo SWR1 -С, оказывается, предназначен для этой работы, потому что эффекты делетирования гена SWR1 сходны с эффектами делетирования гена, кодирующего сам H2AZ. Более того, у нуль-мутанта по swrl предпочтительная откладка H2AZ в специфических локусах полностью утрачена. In vitro, когда очищенный SWR1-C представлен с набором нуклеосом, он специфически замещает димеры Н2А•Н2В димерами H2AZ•Н2В в АТФ-зависимой реакции (рис. 11. Эволюция многих гистонов была направлена на более плотную упаковку ДНК

13.7). Интересный аспект этой реакции вытекает из предсказания кристаллической структуры, упомянутой выше: смешанные нуклеосомы, содержащие и Н2А, и H2AZ, не должны быть стабильными. Таким образом, замещение димера, опосредованное SWR1-C, может быть совместной реакцией, в которой замещение одного димера H2AZ•Н2В облегчает извлечение и замещение остающегося димера Н2А•Н2В.

Второй мультисубъединичный белковый комплекс выполняет у Drosophila замещение фосфорилированного Н2АХ нефосфорилированной молекулой (Morrison and Shen, 2005). Замечательно, что этот единственный у Drosophila комплекс, названный dTip60, состоит из белков, обычно обнаруживаемых в двух отдельных комплексах: SWR1-C, АТФ-зависимом комплексе ремоделирования хроматина, описанном выше, и NuA4/Tip60, комплексе модификации гистонов с ацетилтрансферазной активностью. In vitro эта реакция требует и АТФ. и ацетил-СоА. Таким образом, один этот комплекс интегрирует ацетилирование гистонов, ремоделинг нуклеосом и замещение гистонов их вариантами. Это сочетание вероятно отражает тот факт, что Н2АХ Drosophila является также ее H2AZ, тогда как у других эукариот Н2АХ эволюционировал из канонического Н2А. Несмотря на это различие, есть основания ожидать, что основной путь консервативен. У почкующихся дрожжей и в клетках млекопитающих SWR1-C, NuA4/ Tip60 и еще один АТФ-зависимый комплекс ремоделинга нуклеосом, INO80-C, имеют общие субъединицы. Одной из них является родственный актину белок Агр4. Интересно, что было показано, что у почкующихся дрожжей Агр4 взаимодействует с фосфорилированным Н2АХ, результатом чего является последовательное рекрутирование комплексов NuA4, SWR1 и INO80 (Downs et al., 2004). Это позволяет предполагать, что и у этих организмов эти комплексы катализируют замещение как Н2АХ, так и H2AZ. Остается продемонстрировать это предсказание непосредственно.

Открытие того, что комплексы ремоделинга хроматина предназначены для RI-сборки нуклеосом, важно не только для понимания того, как варианты гистонов включаются, но и для обеспечения первых специфических in vivo функций для машин ремоделинга хроматина. До этих открытий было неясно, почему клетки обычно имеют такое обилие крупных машин, облегчающих движение нуклеосом (Becker and Horz. 2002). Разнообразие АТФаз SWI/SNF представляло загадку, которую теперь, возможно, легче понять, если некоторые машины ремоделинга предназначены для сборки разных вариантов в нуклеосомы. Возможно, сборка нуклеосом является согласованным процессом, в котором ферменты, модифицирующие гистоны, действуют на свои субстраты, в то время как АТФ-зависимые ремоделеры обеспечивают рабочий ход и специфичность, необходимые для RI-замещения