ДНК: репликация, временная организация
Различные участки в одной и той же хромосоме реплицируются в фазе S в разное время . Временная организация репликативных процессов определяется структурой интерфазного хроматина ( Lewin, 1980).
Важное значение для понимания временной организации репликативных процессов имеет тот факт, что блоки конденсированного гетерохроматина, в том числе, участки вблизи центромеры , остающиеся конденсированными на протяжении всей интерфазы , реплицируются на поздних этапах фазы S . Таким образом, поздняя репликация, по-видимому, связана с особенностями упаковки ДНК в хроматине. Примером может служить неактивная Х-хромосома у самок млекопитающих. Вся эта хромосома реплицируется только в конце фазы S, тогда как репликация ее активного гомолога происходит на протяжении всей этой фазы. Хотя обе эти хромосомы содержат идентичные последовательности ДНК, только неактивная Х- хромосома конденсирована в гетерохроматин. Тамим образом, порядок, в котором активируются точки начала репликации должен определяться (по крайней мере отчасти) структурой хроматина в этих участках. Имеющиеся данные позволяют предполагать, что первыми реплицируются те области генома, где хроматин в интерфазе наименее конденсирован и, следовательно, наиболее доступен для репликационного аппарата .Это согласуется с тем фактом,что многие репликативные единицы видимые в метафазных хромосомах соответствуют отдельным полосам, выявляемым при различных процедурах фиксации и окраски, используемых для кариотипирования. В гаплоидном наборе хромосом млекопитающих можно выявить до 2000 полос, и каждая такая полоса, возможно, представляет собой продукт конденсации (при митозе ) ряда смежных участков ДНК со сходной структурой хроматина. Тот факт, что эти смежные участки активируюются для репликации в фазе S как единое целое, означает, что хроматин в отдельной полосе сохраняет свое структурное единство даже во время интерфазы.
Являются ли соседние участки хроматина, образующие полосы во время митоза, также и функциональными единицами экспрессии генов? Если да, то можно ожидать, что ДНК таких полос в тех клетках, в которых она экспрессируется, должна быть упакована в менее конденсированные хроматиновые структуры, чем в клетках, где такой экспрессии не происходит.
Действительно, есть сообщения о различном времени репликации определенных хромосомных полос в клетках из разных тканей. Это означает, что процесс дифференцировки клеток у многоклеточного животного сопровождается тонкими изменениями структуры отдельных хромосомных полос. Эти изменения могли бы в свою очередь играть важнейшую роль в эмбриогенезе, помогая определять, какой набор генов будет экспрессироваться в клетках каждого типа при дифференцировке.
