Histoner er ... Histones rolle i DNA

Nukleinsyre-DNA, som kommer ind i kernerne i eukaryote celler, pakkes kompakt på grund af særlige strukturer. I cytologi har de et særligt navn - histoner. Disse er peptider, der udviser grundlæggende kemiske egenskaber. Deres struktur og funktioner udført i cellen vil blive diskuteret i denne artikel.

Hvordan DNA er organiseret i kernen

For at "klemme" en lang polynukleotidkæde af DNA ind i mikrokernen i cellekernen er der originale "coils" - proteiner-histoner. De dobbeltstrengede streng deoxyribonukleinsyre. En sådan struktur, som er lokaliseret i karyoplasmen, kaldes nukleosomet. Biokemiske undersøgelser har fastslået, at histonproteinet er organiseret i form af flere modifikationer: histon H1 / H5, H2A, H2B, H3, H4. Det første peptid fra denne liste kaldes normalt linker, resten er krebsdyr. Det er disse proteinhistoner, som danner nukleosomet.

Særlige egenskaber ved strukturen af nukleosomepeptider

Den kemiske analyse fastslog faktumet af overskydende indhold i kernens histoner af molekyler af sådanne aminosyrer som lysin og arginin. Den første er uerstattelig, og den anden er delvist udskiftelig og er til stede i stort set alle peptider. Protein-histoner akkumulerer overskydende positive ladninger på aminosyrerester. De neutraliserer de samlede negative ladninger af PO ₄ ^3- anionerne, der udgør DNA'et. Et andet træk ved strukturen af disse proteiner er, at det er praktisk talt identisk i organismer, der tilhører planternes, dyrs og svampes rige.

Da histoner er kernens proteiner, kan de på grund af deres struktur deltage i de processer, der forekommer i karyoplasmen. For eksempel er det vigtigste for transkriptionsprocessen peptidet H1, et histonprotein, der indeholder nukleosomer, der er en del af kromatinet i en bestilt-kompakt kerne. Også i tilfælde af skade på DNA loci deltager de såkaldte variantmolekyler af kernepeptiderne i reparationen af disse steder.

Ko peptider

De bestemmer strukturen af nukleosomet, som består af fire slags molekyler kaldet H2A, H2B og H3 og H4. I nukleosomer er der to molekyler af hver type, denne struktur kaldes en octamer. Deoxyribonukleinsyremolekyl- og kerneproteinerne udgør de hydrofobe, hydrogen- og kovalente bindinger indbyrdes. Protein-histoner er kernen i nukleosomet. De indeholder også ustrukturerede NC-haler. Disse dele består af 15-30 aminosyrerester og deltager i epigenetiske processer, der styrer ekspressionen af gener. Kernhistonerne i den centrale del af nukleosomet har små molekylvægte; i deres dele er der i modsætning til haleportionerne øer af hydrofobe proteinmonomerer: valin, prolin, lezin, methionin.

Den seneste videnskabelige forskning inden for biokemi førte til udseendet af en hypotese af en histonkode. I modsætning til den genetiske kode, som er universel for alle former for cellulært liv på Jorden, er histonkoden variabel. Dette udtryk refererer til modifikationen af hale sektioner af peptider som et resultat af reaktionerne af acetylering, methylering, phosphorylering. Alle de ovennævnte kemiske processer forekommer i nærværelse af multienzymkomplekser. På grund af sådanne biokemiske processer, der modificerer kernens histoner, forekommer ekspressionskorrektionen af generne, der styrer de intranukleære reaktioner, der involverer DNA: reparation, transkription, replikation. Kromatinet selv under påvirkning af ændringer i histonkoden undergår remodeling, det vil sige ændrer dets emballage i nukleosomet (kondenserer det eller omvendt løsner).

Linkerprotein

Histon H1, som er i kromatin, kombinerer med den ydre del af nukleosomet og bevarer den super-helix af deoxyribonukleinsyre. Dens fiksering finder sted ved placeringen af en tetramer bestående af to molekyler peptid H3 og to molekyler H4. I repræsentanter for klassen af fugle og klassen af reptiler i erythrocytter blev der fundet et andet linkerprotein H5 i stedet for histon H1.

H1-peptidet indeholder et HMJB-domæne, et strukturelt område på ca. 80 aminosyrerester. Det er næsten det samme i de fleste organismer, herunder planter, dyr og mennesker. Dette domæne er ikke underlagt ændringer og er konservativt. Peptid H1 har to former for rumlig konfiguration: foldet i form af en kugle og indsat - i en tertiær form. Sidstnævnte forekommer, når forbindelsen af den C-terminale region af histon med de DNA-bindende domæner er brudt. Linkerpeptidet deltager aktivt i omskrivning af information fra genet til mRNA-molekylet, i processerne til DNA-selvduplikation, såvel som ved reparation af dets beskadigede loci. Dette er den biologiske rolle histoner i DNA.

Hvordan proteiner danner en oktamer

I modsætning til peptid H1 er andre typer histoner, kaldet krebsdyr, karakteriseret ved tilstrækkelige plasticitets- og formvariantformer. For eksempel har H2A det største antal modifikationer: H2AZH2AX MACROH2A. De adskiller sig fra hinanden:

• C-terminale aminosyrerestsekvenser.
• Placering i genomet.

For eksempel er varianthiston H2ABbd indbyrdes forbundet med chromatin, i hvilket DNA der forekommer transkription. MACROH2A-peptidet er placeret i interfase-kromosomer. Cytologiske undersøgelser har vist, at histon H4 ikke har variantformer, men det er i stand til at danne et stort antal kovalente bindinger med andre proteiner, der kommer ind i nukleosomets octamer. Således tror forskere, at histoner er en gruppe af specielle proteiner, der praktisk talt indtaster chromatin af alle cellulære former for liv.

Hvordan gemmes informationer om histon i genomet

Man kan hævde, at kors-, linker- og varianthistoner er kodet i klynger af gener udtrykt i den syntetiske fase af cellens livscyklus. For eksempel består en arvelig deponeringsgruppe, kaldet HIST1, for et menneske af 35 gener lokaliseret i det sjette somatiske par af kromosomer. HIST2-klyngen indeholder seks gener, som koder for histoner og er placeret i det første kromosompar. Det indeholder også HIST3 locus, som indeholder tre gener. I det tolvte par er der et gen kodende for histon H4. Interessant nok har generne af skorpen proteiner introns, og generne af varianthistoner indeholder tværtimod dem og spredes gennem genomet.

Sammenfattende var vi overbeviste om, at histoner er proteiner involveret i at lægge DNA-helixet i kernen, såvel som i reguleringen, reparations- og transkriptionsprocesserne der forekommer i den.