Melting calorimetry of rat liver nuclei in the presence of magnesium ions

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Differential scanning calorimetry was used to determine thermodynamic parameters of decondensation of intranuclear rat liver chromatin was induced by a decrease in the concentration of magnesium ions from 5 mM to 0 mM. The process of chromatin melting in the temperature range of 70-100°C occurs in the following order: melting of core-histones, melting of relaxed DNA, and melting of topologically constrained DNA. It was found that Tm and Д H of individual peaks also depend on the concentration of Mg2+ ions in the buffer. In nuclei with condensed chromatin, Mg2+ ions at a concentration of 5 mM increased significantly the Tm of core histones (by ~7°C), as compared to that in unfolded chromatin but at the same time lowered the Tm of nuclear DNA both in the relaxed and constrained state (by ~2.5°С and ~7.5°С, respectively). In the presence of Mg2+ ions, melting enthalpy for peaks increased significantly. At the same time, a decrease in molecular weights of intranuclear DNA levels out a stabilizing effect of Mg2+ ions on core histones. A rise in the concentration of Mg2+ ions above 5 mM leads to the appearance of a new peak with Tm above 100°С, which probably reflects the thermal behavior of some Mg-induced aggregates. Possible mechanisms underlying thermal behavior of chromatin inside the nucleus are discussed.

About the authors

G. Ya Kolomijtseva

Belozersky Institute of Physico-Chemical Biology, Lomonosov Moscow State University

Moscow, Russia

A. N Prusov

Belozersky Institute of Physico-Chemical Biology, Lomonosov Moscow State University

Email: prusov@belozersky.msu.ru
Moscow, Russia

E. A Kolomijtseva

MIREA - Russian Technological University

Moscow, Russia

T. A Smirnova

Belozersky Institute of Physico-Chemical Biology, Lomonosov Moscow State University;All-Russian Research Institute of Agricultural Biotechnology

Moscow, Russia

References

  1. E. I. Prieto and K. Maeshima, Essays Biochem., 63 (1), 133 (2019).
  2. J. R. Daban, Biochemistry, 39, 3861 (2000).
  3. G. Li and D. Reinberg, Curr. Opin. Genet. Dev., 21, 175 (2011).
  4. J. C. Hansen, Ann. Rev. Biophys. Biomol. Struct., 31, 361 (2002).
  5. В. Ю. Поляков, О. В. Зацепина, И. И. Киреев и др., Биохимия, 71, 6 (2006).
  6. Z. Zhou, R. Yan, W. Jiang, and J. M. K. Irudayaraj, Nanoscale Adv., 3 (4), 1019 (2021).
  7. M. Tark-Dame, R. van Driel, and D. W. Heermann, J. Cell Sci., 124 (6), 839 (2011).
  8. K. Maeshima, S. Tamura, J. C. Hansen, and Y. Itoh, Curr. Opin. Cell Biol., 64, 77 (2020).
  9. M. Egli, Chem. Biol., 9, 277 (2002).
  10. A. A. Kornyshev, D. J. Lee, S. Leikin, and A. Wynveen, Rev. Mod. Phys., 79, 943 (2007).
  11. A. G. Cherstvy, Phys. Chem. Chem. Phys., 13, 9942 (2011).
  12. Z. J. Tan and S. J. Chen, Biophys. J., 91 (2), 518 (2006).
  13. V. A. Bloomfield, Biopolymers, 44 (3), 269 (1997).
  14. P. M. Schwarz, A. Felthauser, T. M. Fletcher, and J. C. Hansen, Biochemistry, 35 (13), 4009-(1996).
  15. M. de Frutos, E. Raspaud, A. Leforestier, and F. Livolant, Biophys. J., 81 (2), 1127 (2001).
  16. C. A. Davey, and T. J. Richmond, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 99 (17), 11169 (2002).
  17. A. Bertin, S. Mangenot, M. Renouard, et al., Biophys J., 93, 3652 (2007).
  18. N. Korolev, A. Allahverdi, Ye. Yang, et al., Biophys. J., 99, 1896 (2010).
  19. A. Zinchenko, N. V. Berezhnoy, S. Wang, et al., Nucl. Acids Res., 46, 635 (2018).
  20. M. Krafcikova, S. Dzatko, C. Caron, et al., J. Am. Chem. Soc., 141 (34), 13281 (2019).
  21. J. Ellenberg, A. Walter, C. Chapuis, and S. Huetol, J. Struct. Biol., 184 (3), 445 (2013).
  22. P. J. Giannasca, R. A. Horowitz, and C. L. Woodcock, J. Cell Sci., 105 (2), 551 (1993).
  23. T. Ohyama, Int. J. Mol. Sci., 20 (17), 4232 (2019).
  24. M. A. Billett and T. J. Hall, Nucl. Acids Res., 6 (8), 2929 (1979).
  25. Y. Shimamoto, S. Tamura, H. Masumoto, and K. Maeshima, Mol. Biol. Cell, 28 (11), 1580 (2017).
  26. S. Schnell and R. Hancock, Methods Mol. Biol., 463, 3 (2008).
  27. R. Hancock, Biochemistry (Mosc.), 83 (4), 326 (2018).
  28. R. Strick, P. L. Strissel, K. Gavrilov, and R. Levi-Setti, J. Cell Biol., 155 (6), 899 (2001).
  29. N. Korolev, O. V. Vorontsova, and L. Nordenskiold, Prog. Biophys. Mol. Biol., 95, 23 (2007).
  30. S. E. Farr, E. J. Woods, J. A. Joseph, et al., Nat. Commun., 12 (1), 2883 (2021).
  31. А. Н. Прусов, Т. А. Смирнова и Г. Я. Коломийцева, Биохимия, 80 (3), 427 (2015).
  32. А. С. Спирин, Биохимия, 23, 656 (1976).
  33. A. Prado, C. Puyo, J. Arlucea, et al., J. Colloid Interface Sci., 177 (1), 9 (1996).
  34. N. A. Touchette and R. D. Cole, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 82, 2642 (1985).
  35. C. Balbi, M. L. Abelmoschi, L. Gogioso, S. Parodi, et al., Biochemistry, 28, 3220 (1989).
  36. C. Nicolini, A. Diaspro, L. Vergani, and G. Cittadini, Int. J. Biol. Macromol., 10, 137 (1988).
  37. M. Almagor and R. D. Cole, Biochemistry, 28, 5688 (1989).
  38. N. A. Touchette and R. D. Cole, Biochemistry, 31, 1842 (1992).
  39. A. N. Prusov, G. Ya. Kolomijtseva, and T. A. Smirnova, Pharmaceut. Biol., 55, 687 (2017).
  40. B. Cavazza, G. Brizzolara, G. Lazzarini, et al., Biochemistry, 30 (37), 9060 (1991).
  41. C. Balbi, P. Sanna, P. Barboro, et al., Biophys. J., 77 (5), 2725, (1999).
  42. S. Noriega, G. Budhiraja, and A. Subramanian, Int. J. Biochem. Cell Biol., 44 (8), 1331 (2012).
  43. M. Almagor and R. D. Cole, J. Biol. Chem., 264, 6515 (1989).
  44. А. Н. Прусов, Т. А. Смирнова и Г. Я. Коломийцева, Биохимия, 83 (10), 1534 (2018).
  45. Z. Darzynkiewicz, F. Traganos, T. Sharpless, and M. R. Melamed, J. Cell Biol., 68 (1), 1(1976).
  46. X. Ni and R. D. Cole, Biochemistry, 33 (31), 9276 (1994).
  47. I. Sissoeff, J. Grisvard, and E. Guill6, Prog. Biophys. Mol. Biol., 31 (2), 165 (1976).
  48. Y. P. Blagoi, V. A. Sorokin, V. A. Valeyev, et al., Biopolymers, 17 (5), 1103 (1978).
  49. А. П. Власов, Л. И. Яхонтова и В. Т.Андрианов, Биофизика, 36 (3), 437(1991).
  50. K. Serec, S. D. Babic, R. Podgornik and S. Tomic, Nucl. Acids Res., 44, 178456 (2016).
  51. I. Koltover, K. Wagner, and C. R. Safinya, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 97 (26), 14046 (2000).
  52. A. A. Kornyshev and S. Leikin, J. Chem. Phys., 107, 3656 (1997).
  53. A. G. Cherstvy and A. A. Kornyshev, J. Phys. Chem., 109 (26), 13024 (2005).
  54. A. G. Cherstvy and V. B. Teif, J. Biol. Phys., 39 (3), 363 (2013).
  55. Zh.-L. Zhang, Y. Y. Wu, K. Xi, et al., Biophys. J., 113, 517 (2017).
  56. G. R. Clark, C. J. Squire, L. J. Baker, et al., Nucl. Acids Res., 28 (5), 1259 (2000).
  57. L. McFail-Isom, X. Shui, and L. Williams, Biochemistry, 37 (49), 17105 (1998).
  58. J. E. Morgan, J. W. Blankenship, and H. R. Matthews, Arch. Biochem. Biophys., 246 (1), 225 (1986).
  59. G. S. Ott, R. Ziegler, and W. R. Bauer, Biochemistry, 14 (15), 3431 (1975).
  60. J. G. Duguid, V. A. Bloomfield, J. M. Benevides, and G. J. Thomas, Jr., Biophys. J., 69 (6), 2623 (1995).

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2023 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».