Histonoj estas ... La rolo de histonoj en ADN

Nuklea acida DNA, kiu eniras en la kernojn de eŭkariotaj ĉeloj, estas kompakte pakita pro specialaj strukturoj. En citologio ili havas specialan nomon - histonojn. Ĉi tiuj estas peptidoj kiuj elmetas bazajn kemiajn proprietojn. Ilia strukturo kaj funkcioj faritaj en la ĉelo diskutos en ĉi tiu artikolo.

Kiel DNA estas organizita en la kerno

Por "elpremi" longa polynucleotide ĉeno de DNA en microespacio ĉelo kerno gxi estas stranga "bobeno" - proteinojn, histonas. Ili estas duoble-senhelpa teksaĵo estas serpentumis acida desoxirribonucleico. Tia strukturo, situanta en la karyoplasmo, estas nomata la nukosomo. La studoj biokemiaj establis ke la histona proteino estas organizita laŭ pluraj modifoj: histone H1 / H5, H2A, H2B, H3, H4. La unua peptido de ĉi tiu listo estas kutime nomita ligilo, la resto estas krustuloj. Ĝi estas ĉi tiuj proteinoj-histonoj kiuj formas la nucleosome.

Kuriozecoj de la strukturo de nucleosomaj peptidoj

La kemia analizo establis la fakton de la troa enhavo en la kernaj histonoj de molekuloj de tiaj aminoácidos kiel liso kaj arginina. La unua estas neŝanigebla, kaj la alia estas parte anstataŭigebla kaj ĉeestas en preskaŭ ĉiuj peptidoj. Proteinoj-histonoj amasigas troajn pozitivajn ŝarĝojn sur aminoaciaj restaĵoj. Ili neŭtrigi la negativaj ŝarĝoj de la totala PO ₄ ^3- anjonoj, inkludita en la DNA. Alia karakterizaĵo de la strukturo de ĉi tiuj proteinoj estas ke ĝi estas preskaŭ identa en organismoj apartenantaj al la regno de la planto, bestoj kaj fungoj.

Pro tio ke la histonoj estas la proteinoj de la kerno, ili, pro sia strukturo, povas partopreni en la procezoj okazantaj en la karyoplasmo. Ekzemple, la plej grava por la transskriba procezo estas peptido H1, histone proteino kiu tenas la kernosomojn, kiuj estas parto de la cromatino en ordigita kompakta kerno. Ankaŭ, en la kazo de damaĝo al DNA-loci, la nomataj variantaj molekuloj de la kernaj peptidoj partoprenas en la riparo de ĉi tiuj lokoj.

Bovidoj

Ili determinas la strukturon de la nucleosomo, kiu konsistas el kvar specoj de molekuloj nomataj H2A, H2B kaj H3 kaj H4. En nucleosomoj estas du molekuloj de ĉiu tipo, ĉi tiu strukturo estas (nomita, vokis) octamer. La molekulo deoxyribonucleic kaj kernaj proteinoj formas hidrofobiajn, hidrogenajn kaj kovalentajn interligojn inter si. La histinoj de proteinoj estas la kerno de la nucleosoma. Ili ankaŭ enhavas nestrukturitajn NC-vostojn. Ĉi tiuj partoj konsistas el 15-30 aminoaciaj restaĵoj kaj partoprenas en epigenetikaj procezoj kontrolante la esprimon de genoj. La kernaj histonoj de la centra parto de la nucleosomo havas malgrandajn molekulajn pezojn, en iliaj partoj, kontraste kun la vostaj partoj, estas insuloj de hidrobobaj proteinoj-monomeroj: valino, plilino, lezino, metionino.

La plej lasta scienca esplorado en la kampo de biokemio kaŭzis la aspekton de hipotezo de histona kodo. Kontraste kun la genetika kodo, kiu estas universala por ĉiuj formoj de ĉela vivo sur Tero, la histona kodo estas ŝanĝiĝema. Ĉi tiu termino rilatas al la modifo de vostaj sekcioj de peptidoj kiel rezulto de la reagoj de acetilado, metilato, fosforilado. Ĉiuj supraj kemiaj procezoj okazas ĉe ĉeesto de multienzimaj kompleksoj. Pro tiaj biokemiaj procezoj modifante la kernajn histonojn, la espriman korekton de la genoj, kiuj kontrolas la intranuklean reagojn, implikas ADN: riparigon, transskribon, replikadon okazas. La cromatino mem sub la influo de ŝanĝoj en la histonekodo suferas remodelación, tio estas, ŝanĝas sian pakaĵon en la nucleosomo (kondensas ĝin aŭ, kontraŭe, malfiksas).

Ligilo proteino

Histone H1, kiu estas en chromatino, kombinas kun la ekstera parto de la nucleosomo kaj retenas sur ĝi la super-helico de deoxyribonucleic acid. Ĝia riparo okazas ĉe la loko de tetramer konsistanta el du molekuloj de peptido H3 kaj du molekuloj de H4. En reprezentantoj de la klaso de birdoj kaj la klaso de reptilioj en eritrocitos, alia ligo proteino H5 estis trovita anstataŭ histone H1.

La H1-peptido enhavas HMJB-domajnon, struktura regiono de ĉirkaŭ 80 aminoacidaj restaĵoj. Ĝi estas preskaŭ la sama en plej multaj organismoj, inkluzive de plantoj, bestoj kaj homoj. Ĉi tiu domajno ne estas submetata al modifo kaj estas konservativa. Peptido H1 havas du formojn de spaca agordo: falditaj en formo de globulo kaj deplojita - en triaĵara formo. Ĉi-lasta okazas kiam la konekto de la regiono de C-fina stacio de histone kun la DNA-ligantaj domajnoj estas rompita. La ligilo-peptido partoprenas aktive reescribi informojn de la geno al la mRNA-molekulo, en la procezoj de mem-duobligo de ADN, kaj ankaŭ en riparo de ĝia difektita loko. Ĉi tiu estas la biologia rolo de histonoj en DNA.

Kiel proteinoj formas octameron

Kontraste kun la péptido H1, aliaj tipoj de histonoj, nomitaj krustuloj, estas karakterizitaj per sufiĉa plasticidad kaj formas variantojn. Ekzemple, H2A havas la plej grandan kvanton de modifoj: H2AZH2AX MACROH2A. Ili diferencas inter si:

• C-fina stacioj de aminoacidaj restaĵoj-sekvencoj.
• Loko en la genomo.

Ekzemple, varianto histone H2ABbd estas interrilata kun kromato, en la ADN de kiu okazas transskribo. La MACROH2A-peptido situas en interfacaj kromosomoj. Citologiaj studoj montris, ke la histoneo H4 ne havas variantajn formojn, sed kapablas formi grandan kvanton de kovalentaj ligoj kun aliaj proteinoj enirante en la okcidento de la nucleosomo. Tiel, scienculoj kredas, ke histonoj estas grupo de specialaj proteinoj, kiuj preskaŭ eniras en la kromatinon de ĉiuj ĉelaj formoj de vivo.

Kiel estas informoj pri histonoj en la genomo konservita

Povas esti argumentite ke la bovinoj kaj la linker histona varianto kodita en la geno aretoj esprimitaj en la sinteza fazo de la ĉela vivo ciklo. Ekzemple, por homo, la hereda deponejo, nomata HIST1, konsistas el 35 genoj lokitaj en la sesa somata paro de kromosomoj. La racimo HIST2 enhavas ses genojn kiuj kodas histonojn kaj situas la unuan kromosomon. Ĝi ankaŭ enhavas la HIST3-lokon, kiu inkluzivas tri genojn. En la dekdua paro, ekzistas unu geno kodanta histone H4. Kurioze, la genoj de krustaj proteinoj ne havas intronojn, kaj la genoj de variantaj histonoj, kontraŭe, enhavas ilin kaj estas disĵetitaj laŭlonge de la genoma.

Por resumi, ni estis konvinkitaj, ke la histonoj estas proteinoj implikitaj en meti la DNA-helico en la kerno, same kiel en la regulado, riparo kaj transskribaj procezoj okazantaj en ĝi.