Histonski i ne-histonski proteini: vrste, funkcije

Razmotriti funkcije ne-histonskih proteina, njihovu važnost za tijelo. Ova je tema od posebnog interesa, zaslužuje detaljnu studiju.

Glavni proteini kromatina

Histonski i ne-histonski proteini izravno su povezani s DNA. Njegova uloga u sastavu međufaznih i mitoznih kromosoma je vrlo visoka - skladištenje i širenje genetske informacije.

Prilikom implementacije takvih funkcija potrebno je imati jasnu strukturnu bazu koja omogućuje da se dugo DNA molekule raspoređuju u jasnom redoslijedu. Takvo djelovanje omogućuje kontrolu periodičnosti tijeka sinteze RNA, DNA redukcije.

Njegova koncentracija u međufaznoj jezgri iznosi 100 mg / ml. Jedna jezgra sisavaca ima oko 2 m DNA koja je lokalizirana u sferičkoj jezgri promjera od 10 um.

Grupe proteina

Unatoč raznolikosti, uobičajeno je izdvojiti dvije skupine. Funkcije proteina histona i ne-histona imaju neke razlike. Oko 80 posto svih kromatinskih proteina su histoni. Oni stupaju u interakciju s DNK zbog ionskih i solnih veza.

Unatoč značajnim količinama, i ne-histoni histon kromatina proteine ​​koji su navedeni u različitim irelevantnih proteina u eukariotskim stanicama sadržavao oko pet-sedam tipova histona molekula.

Ne-histonski proteini u kromosomima uglavnom su specifični. Oni međusobno djeluju samo s određenim strukturama DNA molekula.

Značajke histona

Koje su funkcije proteina histona i ne-histona u kromosomu? Histoni se vežu kao molekularni kompleks s DNA, oni su podjedinice takvog sustava.

Histoni su proteini koji su karakteristični samo za kromatinu. Imaju određene osobine koje im omogućuju obavljanje određenih funkcija u organizmima. To su alkalni ili bazični proteini, karakterizirani s dovoljno visokim sadržajem arginina i lizina. Zbog pozitivnih naboja na amino skupinama određena je elektrostatska ili solna veza s suprotnim nabojima na strukturama fosfatnih DNA.

Takva veza je prilično labila, lako se uništava, s disocijacijom na histone i DNA. Razmatra se kromatina kompleksni nukleinski protein kompleks, unutar kojeg postoje visoke polimerne linearne DNA molekule, kao i značajan broj molekula histona.

nekretnine

Histoni su prilično mali proteini molekularne težine. Oni imaju slična svojstva u svim eukariotima i nalaze ih slične klase histona. Na primjer, vrste H3 i H4 smatraju se bogatim argininom, jer sadrže dovoljnu količinu ove aminokiseline.

Vrste histona

Takvi se histoni smatraju konzervativnim, budući da je aminokiselinska sekvenca u njima slična čak iu udaljenim vrstama.

H2A i H2B smatraju se proteinima s umjerenim sadržajem lizina. Različiti predmeti unutar tih skupina imaju neke varijacije u primarnoj strukturi, kao iu nizu aminokiselinskih ostataka.

Histon H1 je klasa proteina u kojima su aminokiseline raspoređene u sličnom slijedu.

Oni otkrivaju više intertissue i interspecific varijacije. Kao opće svojstvo smatra se značajna količina lizina, zbog čega se ti proteini mogu odvojiti od kromatina u otopinama razrijeđenih soli.

Histoni svih klasa karakteriziraju klasterna raspodjela bazičnih aminokiselina: arginin i lizin na krajevima molekula.

H1 je karakteriziran promjenljivim N-završetkom, koji djeluje u interakciji s drugim histonom, a C-kraj je obogaćen lizinom, to je u interakciji s DNA.

U životu stanica moguće su modificirane histone:

• metiliranje;
• acetiliranjem.

Takvi postupci dovode do promjene broja pozitivnih naboja, oni su reverzibilne reakcije. Kod fosforilacije serinskih ostataka pojavljuje se prekomjerno negativno punjenje. Takve modifikacije utječu na svojstva histona, njihovu interakciju s DNA. Na primjer, kada su histoni acetilirani, promatrana je aktivacija gena, a defosforilacija uzrokuje dekondenzaciju i kondenzaciju kromatina.

Značajke sinteze

Postupak se javlja u citoplazmi, a zatim se transportira do jezgre, vezuje se na DNA kada se replicira u S-periodu. Nakon prestanka sinteze DNK DNA, informacija histone RNA raspada u roku od nekoliko minuta, proces sinteze prestaje.

Podjela na grupe

Dodijelite različite tipove ne-histonskih proteina. Podjela na pet skupina je uvjetovana, temelji se na internoj sličnosti. Značajan broj specifičnih svojstava pronađen je u višim i nižim eukariotskim organizmima.

Na primjer, umjesto H1, karakterističan za tkiva organizama donjih kralješnjaka, nalazi se histon H5, koji sadrži više serina i arginina.

Postoje također i situacije povezane s djelomičnom ili potpunom izostankom histonskih skupina u eukariotima.

funkcionalnost

Slični su proteini pronađeni u bakterijama, virusima, mitohondrijima. Na primjer, u E. coli proteini se nalaze u stanici, aminokiselinski sastav koji je sličan histonima.

Ne-histonski proteini kromatina obavljaju važne funkcije u živim organizmima. Prije otkrića nukleosoma, korištene su dvije hipoteze koje se odnose na funkcionalnu značajnost, regulatornu, strukturnu ulogu takvih proteina.

Utvrđeno je da kada se RNA polimeraza dodaje izoliranoj kromatini, dobiva se matrica za proces transkripcije. Ali njegova se aktivnost procjenjuje samo za 10 posto sličnog pokazatelja za čistu DNA. Povećava se uklanjanjem skupina histona, au njihovoj odsutnosti je maksimalna vrijednost.

To znači da ukupni sadržaj histona omogućuje kontrolu postupka transkripcije. Kvalitativne i kvantitativne promjene histona utječu na aktivnost kromatina, stupanj njegove kompaktnosti.

Pitanje o specifičnosti regulatornih karakteristika histona tijekom sinteze specifične i-RNA u različitim stanicama nije u potpunosti ispitano.

S postupnim dodavanjem djelića histona u otopine koje sadrže čistu DNA, oborina se promatra kao kompleks DNP. Kada se histonov kromatin ukloni iz otopine, dolazi do potpunog prijelaza na topljivu bazu.

Funkcije ne-histonskih proteina nisu ograničene na konstrukciju molekula, mnogo su složenije i višestruke.

Strukturno značenje nukleosoma

U prvom elektromicroskopskom i biokemijskom ispitivanju dokazano je da DPN preparati imaju nitaste strukture promjera u rasponu od 5-50 nm. Kao koncept struktura proteina molekula, bilo je moguće saznati da postoji izravna veza između promjera kromatin fibrila i načina izolacije lijeka.

Na tankim sekcijama mitotičkih kromosoma i međufaznih jezgara nakon otkrivanja glutaraldehidom pronađeni su kromirani fibrili debljine 30 nm.

Kromatin fibrili imaju slične dimenzije u slučaju fizičke fiksacije njihovih jezgri: tijekom zamrzavanja, struganja, uzimanja replika iz sličnih pripravaka.

Nonhistonni proteini kromatina otkriveni su dvama različitim postupcima čestica nukleozomskih kromatina.

istraživanje

Kada se preparati kromata precipitiraju na supstratu za elektronsku mikroskopiju pod alkalnim uvjetima, s neodređenom ionskom jakom snagom, dobivaju se kromatinske niti slične kuglicama. Njihova veličina ne prelazi 10 nm, a globuli su povezani segmenti DNA, čija duljina ne prelazi 20 nm. Tijekom promatranja bilo je moguće uspostaviti odnos između strukture DNA i proizvoda propadanja.

Zanimljivi podaci

Bez histonskih proteina čini oko dvadeset posto proteina kromatina. Oni su bjelančevine (osim onih koje se razlikuju po kromosomima). Non-histon proteini su kombinirana skupina proteina koji se razlikuju ne samo u svojstvima već i funkcionalnoj važnosti.

Većina ih se odnosi na nuklearne matriksne bjelančevine, koje se nalaze u međufaznim jezgrama i mitotičkim kromosomima.

Non-histon proteini mogu uključivati ​​oko 450 pojedinačnih polimera različitih molekulskih težina. Neki od njih su topivi u vodi, postoje i oni koji su topivi u kiselim otopinama. Zbog krhkosti veze s kromatinom tekuće disocijacije u prisutnosti sredstava za denaturaciju, postoje značajni problemi s klasifikacijom i opisom tih proteinskih molekula.

Non-histon proteini su regulatorni polimeri koji stimuliraju transkripciju. Postoje inhibitori ovog procesa, koji se vežu u specifičnoj sekvenci DNA.

Ne-histonskih proteina, a tu mogu spadati enzimi uključeni u metabolizam nukleinskih kiselina: metilazom RNA i DNA polimeraze, DNAzu kromatina proteina.

Okoliš skupova takvih polimernih spojeva smatra se najizglednijim ne-histonski protein koji ima veliku mobilnost. Oni su karakterizirani dobrom elektroforetskom pokretljivošću, ekstrakcijom u otopini soli soli.

HMG proteini su zastupljeni u četiri oblika:

• HMG-2 (mv = 26 000),
• HMG-1 (mv = 25 500),
• HMG-17 (mc = 9247),
• HMG-14 (mv = 100 000).

U živoj stanici takvih struktura ne sadrži više od 5% od ukupnog broja histona. Posebno su česti u aktivnom kromatinu.

Bjelančevine HMG-2 i HMG-1 nisu uključene u nukleozom, vežu se samo na fragmente povezanika DNA.

Proteina HMG-14 i inhibitora HMG-17 se može vezati na polimere serdtsepodobnymi nukleosome, što rezultira promjenom razine sklop DNP fibrila, oni će biti na raspolaganju za reakciju s RNA polimerazom. U ovoj situaciji, HMG-proteini djeluju kao regulatori transcriptional aktivnosti. To je bilo moguće identificirati, da kromatina frakcije koja ima povećanu osjetljivost na DNase I, zasićena s HMG-proteina.

zaključak

Treća razina strukturne organizacije kromatina je petlje DNA domena. Tijekom istraživanja utvrđeno je da je teško dobiti kompletnu sliku kromosoma u mitozi, u međufazu, tek kad dešifriraju princip elementarnih komponenti kromosoma.

Zbog maksimalne spiralizacije dobiva se zbijanje DNA 40 puta. Ovo nije dovoljno da bi se dobila prava zamisao o veličini i karakteristikama kromosoma. Može se donijeti logičan zaključak da treba postojati još veća razina okupljanja DNA, pomoću čega bi bilo moguće jednoznačno dati opću karakterizaciju kromosoma.

Znanstvenici su uspjeli pronaći slične razine kromatin organizacije kao rezultat svoje umjetne dekondenzacije. U sličnoj situaciji, specifični proteini će se vezati na neke dijelove DNA koji imaju domenu u spoju.

Načelo pakiranja DNA od petlje pronađeno je u eukariotskim stanicama.

Na primjer, ako provodite obradu izoliranih jezgri otopinom zajedničke soli, očuvati će se cjelovitost jezgre. Slična se struktura počela nazivati ​​nukleotidom. Njegova periferija uključuje značajan broj zatvorenih DNA petlje, prosječna veličina koja je 60 kb.

S preparativnom izolacijom kromomera, naknadna ekstrakcija histona od njih, pod elektronskim mikroskopom, vidjet će se strukture slične rozetama. Broj petlji u jednoj utičnici iznosi od 15 do 80, ukupna duljina DNA doseže 50 mikrona.

Zastupljenosti strukture i osnovnih funkcionalnih svojstava molekula proteina, dobivene tijekom eksperimentalne aktivnosti, omogućuju znanstvenicima razvijanje lijekova, stvaranje inovativnih metoda za učinkovitu kontrolu genetskih bolesti.