Histoni su ... Uloga histona u DNA

DNA nukleinske kiseline koja ulazi u jezgre eukariotskih stanica kompaktno se pakira zbog posebnih struktura. U citologiji imaju poseban naziv - histone. To su peptidi koji pokazuju osnovna kemijska svojstva. Njihova struktura i funkcije koje se izvode u ćeliji razmatrat će se u ovom članku.

Kako je DNA organizirana u jezgri

Da bi "istisnuo" dugi polinukleotidni lanac DNK u mikroskop stanična jezgra, u njoj su izvorni "zavojnice" - proteini-histoni. Oni imaju dvolančanu nit deoksiribonukleinska kiselina. Takva struktura, smještena u karioplazmi, naziva se nukleosom. Biokemijske studije su utvrdile da je proteina histona organizirana u obliku nekoliko modifikacija: histona H1 / H5, H2A, H2B, H3, H4. Prvi peptid s tog popisa obično se zove povezivač, a ostatak su rakovi. To su proteini-histoni koji tvore nukleosom.

Osobitosti strukture nukleozomskih peptida

Kemijska analiza utvrdila je činjenicu višak sadržaja u histonima jezgri molekula takvih aminokiselina kao lizin i arginin. Prva je nezamjenjiva, a druga je djelomično zamjenjiva i prisutna je u gotovo svim peptidima. Proteini-histoni nakupljaju višak pozitivnih naboja na aminokiselinske ostatke. Oni neutraliziraju ukupne negativne optužbe aniona PO₄³ , koji su dio DNK. Još jedna značajka strukture ovih proteina je da je praktički identična organizmima koji pripadaju kraljevstvu biljke, životinja i gljiva.

Budući da su histoni proteini jezgre, oni, zbog njihove strukture, mogu sudjelovati u procesima koji se javljaju u karioplazmi. Na primjer, najvažniji za proces transkripcije je peptid Hl, protein histona koji sadrži nukleozome koji su dio kromatina u naručeno kompaktnoj jezgri. Također, u slučaju oštećenja DNA lokusa, tzv. Varijantne molekule jezgrenih peptida uključene su u popravak ovih mjesta.

Krave peptidi

Definiraju strukturu nukleosoma, koji se sastoji od četiri vrste molekula nazivaju H2A, H2B i H3 i H4. Nukleosomi su dva od svakog tipa molekula, takva struktura se naziva oktamera. Molekula deoksiribonukleinske proteine ​​jezgre, a između njih tvore hidrofobni, vodik i kovalentne veze. Proteini-histoni su jezgra nukleosoma. Oni također sadrže nestrukturirane N-C-repove. Ovi dijelovi se sastoje od aminokiselinskih ostataka 15-30 i uključeni u epigenetičkim postupaka koji kontroliraju ekspresiju gena. Histona iz jezgre središnji dio nukleosomi su male molekularne težine, u svojim područjima, za razliku od repne sekcije otočići sadržane hidrofobnih monomera proteina valin, prolin, Lezina metionin.

Novija istraživanja na području biokemije doveli su do hipoteze o histona koda. Za razliku od genetskog koda je univerzalan za sve oblike stanične života na Zemlji, histona kod je promjenjiva. Taj izraz znači izmjenom dijelova rep od peptida koji proizlaze iz acetilacija reakcije, metilacije, fosforilaciju. Svi gore navedeni kemijski procesi nastaju u prisutnosti multienzimskih kompleksa. Zbog takvih biokemijskih procesa, modificirajući histona iz jezgre, te podešavanje odvija ekspresiju gena koji kontroliraju intranuklearnog reakcije koje uključuju DNA: popravak, transkripciju, replikaciju. Osobno pod utjecajem kromatina promjena histona kod prolazi pregradnja, odnosno mijenja svoju ambalažu u nukleosoma (zapečati ga ili, naprotiv, opušta).

Linker protein

Histon Hl, koji je u kromatinu, kombinira se s vanjskim dijelom nukleosoma i zadržava na njemu superkonstruiranje deoksiribonukleinske kiseline. Fiksiranje se odvija na mjestu tetramera koji se sastoji od dvije molekule peptida H3 i dvije molekule H4. U predstavnicima klase ptica i klasi reptila u eritrocitima pronađen je drugi linker protein H5 umjesto histona H1.

Hl peptid sadrži HMJB domenu, strukturnu regiju od otprilike 80 aminokiselinskih ostataka. Gotovo je ista u većini organizama, uključujući biljke, životinje i ljude. Ova domena nije podložna izmjenama i konzervativna. Peptid H1 ima dva oblika prostorne konfiguracije: presavijeni u obliku globula i razmještene - u tercijarnom obliku. Potonja nastaje kada se prekine veza C-terminalne regije histona s DNA vezujućim domenama. Linker peptid aktivno sudjeluje u prepisivanju informacija od gena do molekule mRNA, u procesima samodokupiranja DNA, kao i popravljanju njegovih oštećenih lokusa. Ovo je biološka uloga histona u DNA.

Kako proteini tvore oktamer

Za razliku od peptida H1, druge vrste histona, zvane rakovi, karakterizirane su dovoljnom plastičnosti i obliku oblika varijanti. Na primjer, H2A ima najveći broj izmjena: H2AZH2AX MACROH2A. Razlikuju se među sobom:

• Sekvence C-terminalnih aminokiselinskog ostatka.
• Mjesto u genomu.

Na primjer, varijanta histona H2ABbd je povezana s kromatinom, u DNA čija se transkripcija javlja. MACROH2A peptid se nalazi u kromosomima međufazi. Citološke studije su pokazale da histon H4 nema oblike varijance, ali je sposoban formirati veliki broj kovalentnih veza s drugim proteinima koji ulaze u oktamer nukleosoma. Dakle, znanstvenici vjeruju da su histoni skupina posebnih proteina koji praktički ulaze u kromatinu svih staničnih oblika života.

Kako se pohranjuju informacije o histonima u genomu

Može se tvrditi da su kistalni, linkerni i variantni histoni kodirani u skupinama gena koji su izraženi u sintetičkoj fazi životnog ciklusa stanice. Na primjer, za ljude, nasljedna depozita skupina, zove HIST1, sastoji se od 35 gena lokaliziranih u šesti somatski par kromosoma. Klaster HIST2 sadrži šest gena koji kodiraju histone i nalazi se u prvom paru kromosoma. Također sadrži HIST3 lokus, koji uključuje tri gena. U dvanaestom paru postoji jedan gen koji kodira histon H4. Zanimljivo je da geni crustalnih proteina nemaju introna, a geni variantnih histona, suprotno, sadrže ih i raspršuju se u cijelom genomu.

Da sumiramo, vidjeli smo da histona - proteini koji su uključeni u postavljanje smjera DNA u jezgri, ali i u procesima regulacije, popravak i transkripcije odvijaju u njemu.