Histoni so ... Vloga histonov v DNA

DNA nukleinske kisline, ki vstopa v jedra evkariontskih celic, je zaradi posebnih struktur kompakten. V citologiji imajo posebno ime - histones. To so peptidi, ki kažejo osnovne kemijske lastnosti. Njihova struktura in funkcije, opravljene v celici, bodo obravnavane v tem članku.

Kako je DNA organizirana v jedru

Za "stiskanje" dolge polinukleotidne verige DNA v mikrospace celično jedro, v njem so originalne "tuljave" - ​​proteini-histoni. Vijakajo dvojno vijačno nit deoksiribonukleinska kislina. Takšna struktura, ki se nahaja v karioplazmi, se imenuje nukleozom. Biokemijske raziskave so pokazale, da je histonski protein organiziran v obliki več modifikacij: histona H1 / H5, H2A, H2B, H3, H4. Prvi peptid s tega seznama se ponavadi imenuje linker, ostali so raki. Ti protein-histoni, ki tvorijo nukleozom.

Značilnosti strukture nukleozomskih peptidov

Kemijska analiza je ugotovila dejstvo presežne vsebnosti v osrednjih histona molekul takih aminokislin kot lizin in arginin. Prvi je nenadomestljiv, drugi pa je delno zamenljiv in je prisoten v skoraj vseh peptidih. Proteini-histoni kopičijo presežne pozitivne nabore na aminokislinskih ostankih. Nevtralizirajo skupne negativne naboje anionov PO₄^3- , ki so del DNA. Druga značilnost strukture teh proteinov je, da je praktično enaka v organizmih, ki pripadajo kraljestvu rastline, živali in gob.

Ker so histoni proteini jedra, lahko zaradi svoje strukture sodelujejo v procesih, ki se pojavljajo v karioplazmi. Na primer, za transkripcijski postopek je najpomembnejši peptid H1, histonski protein, ki ima nukleozome, ki so del kromatina v urejenem kompaktnem jedru. Tudi v primeru poškodbe DNA loci so tako imenovane variantne molekule jedrnih peptidov vključene v popravilo teh mest.

Krava peptidi

Določajo strukturo nukleozoma, ki je sestavljena iz štirih vrst molekul, imenovanih H2A, H2B in H3 ter H4. V nukleozoma sta dve vrsti molekul, ta struktura se imenuje oktamer. Molekulske deoksiribonukleinske in jedrne proteine ​​med seboj tvorijo hidrofobne, vodikove in kovalentne vezi. Proteini-histoni so jedro nukleozoma. Vsebujejo tudi nestrukturirane N-C-repke. Ti deli sestavljajo 15-30 aminokislinskih ostankov in sodelujejo v epigenetskih procesih, ki uravnavajo izražanje genov. Temeljni histones centralne nukleosome vložkov imajo majhno molekulsko maso, v svojih območjih, za razliko od repni del otočki vsebujejo hidrofobne monomere protein valin, prolin, Lezina metionin.

Najnovejše znanstvene raziskave na področju biokemije so privedle do pojava hipoteze histonske kode. Za razliko od genetske kode, ki je univerzalna za vse oblike celičnega življenja na Zemlji, je histonska koda spremenljiva. Ta izraz se nanaša na spremembo repnih odsekov peptidov zaradi reakcij acetilacije, metiliranja, fosforilacije. Vsi zgoraj navedeni kemični procesi se pojavijo v prisotnosti kompleksov multienzimov. Zaradi teh biokemičnih procesov se spreminjajo jedro histona in Prilagoditev poteka izražanje genov, ki nadzorujejo intranuclear reakcije vključujejo DNA: popravilo, transkripcije replikacije. Sam pod vplivom kromatina spreminja histonov kode opravi preoblikovanje, tj spreminjajoče njegovo embalažo v nukleosomom (ga zapre ali, nasprotno, rahlja).

Linker protein

Histon H1, ki je v kromatinu, se kombinira z zunanjim delom nukleozoma in na njej ohrani superzalezo deoksiribonukleinske kisline. Njegova fiksacija poteka na mestu tetramerja, sestavljenega iz dveh molekul peptida H3 in dveh molekul H4. Pri predstavnikih razreda ptic in vrsti plazilcev v eritrocitih je bil namesto histona H1 ugotovljen še drugi vezni protein H5.

H1 peptid vsebuje HMJB domeno, strukturno regijo z okoli 80 aminokislinskimi ostanki. V večini organizmov je skoraj enako, vključno z rastlinami, živalmi in ljudmi. Ta domena ni predmet sprememb in je konzervativna. Peptid H1 ima dve obliki prostorske konfiguracije: zložen v obliki globule in razporejen - v terciarni obliki. Slednji se zgodi, ko je prekinjena povezava C-terminalne regije histona z DNA-vezavnimi domenami. Linker peptid aktivno sodeluje pri kopiranju podatkov od gena do mRNA molekule, samostojnim podvojitev postopkih DNK, kot tudi v popravilo poškodovanega njene lokusov. To je biološka vloga histonov v DNA.

Kako proteini tvorijo oktamer

Za razliko od peptida H1 so druge vrste histonov, imenovane rake, označene z zadostno plastičnostjo in obliko variantnih oblik. Na primer, H2A ima največje število sprememb: H2AZH2AX MACROH2A. Razlikujejo se med seboj:

• Zaporedje C-terminalnih aminokislinskih ostankov.
• Lokacija v genomu.

Na primer, varianta histona H2ABbd je med seboj povezana s kromatinom, v DNA, katere transkripcija se pojavi. MACROH2A peptid se nahaja v interfaznih kromosomih. Citološki študijah je bilo ugotovljeno, da so bile ugotovljene obrazci variantne histon H4, lahko pa se tvori veliko število kovalentne vezi z drugimi proteini, ki spadajo v octamer nukleosome. Tako znanstveniki verjamejo, da so histoni skupina posebnih proteinov, ki praktično vstopajo v kromatin vseh celičnih oblik življenja.

Kako se shranjujejo informacije o histonih v genomu?

Lahko trdimo, da so crustal, linker in variant histones kodirani v grozdih genov, ki so izraženi v sintetični fazi življenjskega cikla celice. Na primer, za človeško dedno skupino, ki se imenuje HIST1, je sestavljeno iz 35 genov, ki so lokalizirani v šestem somatskem paru kromosomov. Skupina HIST2 vsebuje šest genov, ki kodirajo histone in se nahajajo v prvem kromosomskem paru. Prav tako vsebuje HIST3 lokus, ki vključuje tri gene. V dvanajstem paru je en gen, ki kodira histon H4. Zanimivo je, da geni kostnih proteinov nimajo intronov in geni variantnega histona, nasprotno, jih vsebujejo in so raztreseni po celotnem genomu.

Če povzamemo, smo videli, da so histones - proteini sodeluje pri postavljanju sklope DNK v jedru, ampak tudi v procesih uredbe, popravila in prepisovanje potekajo v njej.