Histonski in nestihonski proteini: vrste, funkcije

Razmislite o funkcijah ne-histonskih beljakovin, njihov pomen za telo. Ta tema je še posebej zanimiva, zasluži podrobno študijo.

Glavne proteine ​​kromatina

Histonske in nestihonske beljakovine so neposredno povezane z DNA. Njegova vloga v sestavi medfaznih in mitotskih kromosomov je precej visoka - shranjevanje in širjenje genskih informacij.

Pri izvajanju takih funkcij je treba imeti jasno strukturno bazo, ki omogoča, da se dolge molekule DNA razvrstijo v jasnem zaporedju. Tako delovanje omogoča nadzor obdobja sinteze RNK, Zmanjšanje DNA.

Njegova koncentracija v interfaznem jedru je 100 mg / ml. Eno sesalskega jedra predstavlja približno 2 m DNK, ki je lokalizirana v sferičnem jedru s premerom 10 μm.

Skupine beljakovin

Kljub raznolikosti je običajno izločiti dve skupini. Funkcije histona in ne histonskih proteinov imajo nekatere razlike. Približno 80 odstotkov vseh proteinov kromatina je histon. Medsebojno delujejo z DNK zaradi ionskih in solnih vezi.

Kljub znatni količini histonov in ne histonskih kromatinskih proteinov predstavljata nepomembna raznolikost beljakovin, evkariontske celice vsebujejo približno pet do sedem vrst molekul histona.

Ne histonske beljakovine v kromosomih so večinoma specifične. Medsebojno vplivajo le na določene strukture molekul DNA.

Značilnosti histonov

Kakšne so funkcije histona in ne histonskih proteinov v kromosomu? Histoni se vežejo kot molekularni kompleks z DNA, so podenote takega sistema.

Histoni so proteini, ki so značilni samo za kromatin. Imajo določene lastnosti, ki jim omogočajo opravljanje posebnih funkcij v organizmih. To so alkalne ali bazične beljakovine, za katere je značilna zadostna vsebnost arginina in lizina. Zaradi pozitivnih nabojev na amino skupinah se določi elektrostatična ali solna vez z nasprotnimi dajatvami na fosfatnih DNA strukturah.

Takšna povezava je precej labilna, zlahka je uničena, z disociacijo na histone in DNA. Upošteva se kromatin zapleten nuklearni protein kompleksna, v kateri so visoke polimerne linearne molekule DNA, kot tudi veliko število molekul histona.

Lastnosti

Histoni so precej majhni proteini z molekulsko maso. Imajo podobne lastnosti v vseh evkariontih in jih najdemo po podobnih razredih histonov. Na primer, vrste H3 in H4 veljajo za bogate z argininom, saj vsebujejo zadostno količino te aminokisline.

Vrste histonov

Taki histoni veljajo za konzervativne, saj je aminokislinska sekvenca v njih podobna tudi pri oddaljenih vrstah.

H2A in H2B se štejeta za proteine ​​z zmerno vsebnostjo lizina. Različni predmeti znotraj teh skupin imajo nekatere razlike v primarni strukturi, pa tudi v zaporedju aminokislinskih ostankov.

Histon H1 je razred proteinov, v katerem so amino kisline razporejene v podobnem zaporedju.

Razkrivajo več intertissue in interspecificne variacije. Kot splošno lastnost je upoštevana znatna količina lizina, zaradi česar so lahko ti proteini ločeni od kromatina v razredčenih solnih raztopinah.

Za histone vseh razredov je značilna porazdelitev gruče osnovnih aminokislin: arginin in lizin na koncih molekul.

Za H1 je značilen spremenljiv N-terminus, ki sodeluje z drugimi histoni, C-terminus pa je obogaten z lizinom, to pa je interakcija z DNA.

V življenju celic so možne histonske spremembe:

• metiliranje;
• acetilacija.

Takšni procesi povzročajo spremembo števila pozitivnih stroškov, so reverzibilne reakcije. Pri fosforilaciji serinskih ostankov se pojavi prekomerna negativna naboj. Takšne spremembe vplivajo na lastnosti histonov, njihovo interakcijo z DNA. Na primer, kadar se histoni acetilirajo, se sproži aktivacija genov in deposforilacija povzroči razgradnjo in kondenzacijo kromatina.

Značilnosti sinteze

Postopek se pojavi v citoplazmi, nato pa se transportira v jedro, ki se veže na DNK, ko se ponavlja v obdobju S. Po prenehanju sinteze DNA z DNA se informacijska histonska RNA razpade v nekaj minutah, proces sinteze se ustavi.

Razdelitev v skupine

Dodelite različne vrste proteinov, ki niso histon. Pogoj je razdelitev v pet skupin, temelji pa na notranji podobnosti. V višjih in nižjih evkariontskih organizmih je bilo ugotovljeno veliko število značilnih lastnosti.

Na primer, namesto H1, ki je značilna za tkiva nižjih vretenčarskih organizmov, najdemo histon H5, ki vsebuje več serina in arginina.

Obstajajo tudi razmere, povezane z delno ali popolno odsotnostjo histonskih skupin v evkariontih.

Funkcionalnost

Podobne proteine ​​smo našli pri bakterijah, virusih, mitohondrijih. Na primer, v E. coli so v celici najdeni proteini, katerih aminokislinska sestava je podobna histonom.

Nest histonske kromatinske beljakovine opravljajo pomembne funkcije v živih organizmih. Pred odkritjem nukleozomov sta bili uporabljeni dve hipotezi glede funkcionalnega pomena, regulativne, strukturne vloge takih proteinov.

Ugotovljeno je bilo, da ko dodamo RNA polimerazo v izolirani kromatin, dobimo matrico za postopek transkripcije. Toda njegova dejavnost je ocenjena le v 10 odstotkih podobnega kazalca za čisto DNK. Poveča se z odstranitvijo skupin histonov, v njihovi odsotnosti pa je največja vrednost.

To pomeni, da celotna vsebina histonov omogoča nadzor nad procesom transkripcije. Kvalitativne in kvantitativne spremembe histona vplivajo na aktivnost kromatina, stopnjo njegove kompaktnosti.

Vprašanje glede specifičnosti regulativnih značilnosti histonov med sintezo specifične i-RNK v različnih celicah ni bilo v celoti raziskano.

S postopnim dodajanjem frakcije histonov v raztopine, ki vsebujejo čisto DNK, opazimo padavine kot kompleks DNP. Ko iz raztopine odstranimo histonski kromatin, poteka celoten prehod v topno bazo.

Funkcije ne-histonskih proteinov niso omejene na konstrukcijo molekul, so precej bolj zapletene in večplastne.

Strukturni pomen nukleozomov

V prvih elektromikroskopskih in biokemijskih študijah je bilo dokazano, da imajo DPN preparati filamentne strukture s premerom v območju 5-50 nm. Kot koncept struktura beljakovin molekule je bilo mogoče ugotoviti, da obstaja neposredna povezava med premerom fibrila kromatina in načinom izolacije zdravila.

Na tanki odseki mitotskih kromosomov in medfaznih jeder po detekciji glutaraldehid najdemo kromirane fibrile debeline 30 nm.

Kromatinski fibrili imajo podobne dimenzije v primeru fizične fiksacije njihovih jeder: med zamrzovanjem, sekanjem, odvzemom replik iz podobnih pripravkov.

Nehistonske kromatinske proteine ​​smo odkrili z dvema različnima metodama delcev nukleozoma kromatina.

Raziskave

Pri pripravi kromatina na substratu za elektronsko mikroskopijo v alkalnih pogojih, z neizrazito ionsko močjo, dobimo kromatinske pramene, podobne kroglicam. Njihova velikost ne presega 10 nm, globule pa so povezani s segmenti DNK, katerih dolžina ne presega 20 nm. Med opazovanji je bilo mogoče vzpostaviti razmerje med strukturo DNA in produkti razpada.

Zanimive informacije

Ne-histonski proteini predstavljajo približno dvajset odstotkov beljakovin kromatina. So beljakovine (razen tistih, ki jih odlikujejo kromosomi). Ne-histonski proteini so kombinirana skupina beljakovin, ki se razlikujejo ne samo glede na lastnosti, temveč tudi v funkcionalnem pomenu.

Večina se nanaša na jedrne matrične proteine, ki jih najdemo v obeh medfaznih jedrih in mitotičnih kromosomih.

Ne-histonski proteini lahko vključujejo približno 450 posameznih polimerov, ki imajo različne molekulske mase. Nekateri so topni v vodi, obstajajo pa tudi tisti, ki so topni v kislih raztopinah. Zaradi krhkosti vezave s kromatinom tekoče disociacije v prisotnosti denaturnih sredstev obstajajo pomembni problemi pri klasifikaciji in opisu teh proteinskih molekul.

Nestistonski proteini so regulatorni polimeri, ki spodbujajo transkripcijo. Obstajajo inhibitorji tega procesa, ki se v določeni sekvenci vežejo na DNA.

Nehistonski proteini lahko vključujejo encime, ki sodelujejo pri metabolizaciji nukleinskih kislin: RNA metilaza in DNA, DNaza, polimeraza in kromatinski proteini.

Okolje množice takšnih polimernih spojin velja za najbolj proučevane nestihonske beljakovine z visoko mobilnostjo. Zanje je značilna dobra elektroforetska mobilnost, ekstrakcija v raztopini kuhinjske soli.

HMG proteini so zastopani v štirih oblikah:

• HMG-2 (mv = 26.000),
• HMG-1 (mv = 25.500),
• HMG-17 (mc = 9247),
• HMG-14 (mv = 100.000).

V živi celici takih struktur ne vsebuje več kot 5% skupnega števila histonov. Posebno pogosti so pri aktivnem kromatinu.

Proteini HMG-2 in HMG-1 niso vključeni v nukleozome, vežejo se le na povezovalne fragmente DNA.

Proteini HMG-14 in HMG-17 se lahko vežejo na srce podobne nukleozome polimere, kar ima za posledico spremembo stopnje sestavljanja fibril DNP, ki bodo bolj dostopne za reakcijo z RNA polimerazo. V podobnem položaju HMG proteini delujejo kot regulatorji transkripcijske aktivnosti. Ugotovljeno je bilo, da je delež kromatina, ki ima povečano občutljivost na DNazo 1, nasičen s HMG proteini.

Zaključek

Tretja raven strukturne organizacije kromatina je zanke DNK domene. Med raziskavami je bilo ugotovljeno, da je težko dobiti popolno sliko kromosomov v mitozi, v interfazi, le pri dešifriranju načela kromosomskih elementarnih komponent.

Kompaktnost DNA dobimo 40 krat zaradi maksimalne spirale. To ni dovolj, da bi dobili pravo zamisel o velikosti in značilnostih kromosomov. Logično lahko sklepamo, da bi morala obstajati še višja raven sestavljanja DNK, s pomočjo katere bi bilo mogoče nedvoumno podati splošno opredelitev kromosomov.

Znanstveniki so uspeli najti podobne ravni organizacije kromatina kot rezultat umetne dekondenzacije. V podobni situaciji se bodo specifični proteini povezovali z nekaterimi deli DNA, ki imajo domene v križišču.

Načelo zanke pakiranja DNK je bilo tudi v evkariontskih celicah.

Na primer, če izvajate obdelavo izoliranih jeder z raztopino običajne soli, se ohrani celovitost jedra. Podobno strukturo je začela imenovati nukleotid. Njeno obrobje vključuje veliko število zaprtih zank DNA, katerih povprečna velikost je 60 kb.

S preparativno izolacijo kromov se bo opazila naknadna ekstrakcija histona od njih pod elektronskim mikroskopom, ki se bodo pojavile v rožnati podobnih strukturah. Število zank v eni vtičnici je od 15 do 80, celotna dolžina DNA doseže 50 mikronov.

Predstavitve strukture in osnovne funkcionalne lastnosti beljakovinskih molekul, pridobljene med eksperimentalno dejavnostjo, omogočajo znanstvenikom, da razvijajo zdravila, ustvarjajo inovativne metode za učinkovit nadzor genskih bolezni.