Nucleosome conformational flexibility in experiments with single chromatin fibers

Abstract

Studies on the chromatin nucleosome organization play an ever increasing role in our comprehension of mechanisms of the gene activity regulation. This minireview describes the results on the nucleosome conformational flexibility, which were obtained using magnetic tweezers to apply torsion to oligonucleosome fibers reconstituted on single DNA molecules. Such an approach revealed a new structural form of the nucleosome, the reversome, in which DNA is wrapped in a right-handed superhelix around a distorted histone octamer. Molecular mechanisms of the nucleosome structural flexibility and its biological relevance are discussed.

Дослідження нуклеосомної організації хроматину відіграє все більшу роль у розумінні механізмів регуляції генетичної активності. У представленому огляді описано результати вивчення конформаційної рухливості нуклеосом, отримані в експериментах з магнітним пінцетом – приладом, за допомогою якого можна індукувати торсійні деформації в олігонуклеосомних фібрилах, реконструйованих на індивідуальних молекулах ДНК. Такий підхід дозволяє виявити нову структурну форму нуклеосоми – реверсому, у складі якої ДНК формує праву суперспіраль на поверхні перебудованого октамеру гістонів. Обговорюються молекулярні механізми та біологічне значення структурної рухливості нуклеосом.

Исследование нуклеосомной организации хроматина приобретаетет все большее значение для понимания механизмов регуляции генетической активности. В настоящем обзоре описаны результаты изучения конформационной подвижности нуклеосом, полученные в экспериментах с магнитным пинцетом – устройством, при помощи которого можно сообщать торсионные деформации олигонуклеосомным фибриллам, реконструированным на индивидуальных молекулах ДНК. Такой подход позволяет обнаружить новую структурную форму нуклеосомы – реверсому, в которой ДНК образует правую суперспираль на поверхности перестроенного октамера гистонов. Обсуждаются молекулярные механизмы и биологическую важность структурной подвижности нуклеосом.