Histonien ominaisuudet, rakenne, tyypit ja toiminnot

Se histonit Ne ovat emäksisiä proteiineja, jotka ovat vuorovaikutuksessa DNA: n kanssa nukleosomien muodostumista varten, jotka muodostavat kromosomien muodostavat kromatiinin juosteet eukaryoottisissa organismeissa.

Nukleosomit, DNA: n ja proteiinien muodostamat kompleksit, löydettiin vuonna 1974, ja histonit koottavat tämän kromatiinin organisaation perustason. Histoniproteiinien olemassaolo on kuitenkin tiedossa ennen 60 -luvulta.

Nukleosomin graafinen esitys, jossa on octumric -histonikeskus ja DNA, ilmoittautui sen ympärille (lähde: Jawahar Swaminathan ja MSD: n henkilökunta Euroopan bioinformatiikan instituutissa [julkinen alue] Wikimedia Commonsin kautta) Wikimedia Commonsin kautta)

Histonit on järjestetty siten, että kaksinauha -DNA rullataan proteiinikeskuksen ympärille, jotka koostuvat näistä proteiineista, jotka ovat tiiviisti vuorovaikutuksessa toistensa kanssa. Histonikeskuksessa on levy ja DNA antaa enemmän tai vähemmän 1.7 kääntyy ympäri.

Useat vety sillat mahdollistavat DNA: n liiton proteiinikeskukseen, jonka histoni muodostaa jokaisessa nukleosomissa. Nämä yhteydet muodostuvat enimmäkseen histonien aminohappomurhantojen ja DNA: n sokerifosfaattiluuran välillä. Jotkut hydrofobiset vuorovaikutukset ja ioniset sidokset osallistuvat myös.

"Kromatiinin uudelleenmuodostuskompleksit" tunnetut proteiinit ovat vastuussa Union -sidosten hajoamisesta ja muodostumisesta DNA: n ja histonien välillä, mikä mahdollistaa transkriptionaalisten koneiden pääsyn nukleosomien sisältämään DNA: han DNA: han DNA.

Nukleiinihappojen läheisyydestä histonien muodostaman proteiinikeskuksen läheisyydestä nämä on järjestetty siten, että ne mahdollistavat tarvittaessa transkriptiotekijöiden ja muiden ekspression tai geneettiseen vaimentamiseen liittyvät proteiinit.

Histonit voivat kärsiä erilaisia ​​modifikaatioita, jotka tuottavat useita variantteja, mikä mahdollistaa monien kromatiinimuotojen olemassaolon, joilla on ominaisuus moduloi geneettistä ekspressiota eri tavoin.

[TOC]

Ominaisuudet

Ne ovat luonteeltaan säilyneimpiä eukaryotproteiineja. Esimerkiksi on osoitettu, että herneen histoni H4 eroaa vain kahdessa H4 -lehmän proteiinin 102 aminohappopaikasta.

Histonit ovat suhteellisen pieniä proteiineja, enintään 140 aminohappoa. Ne ovat runsaasti emäksisiä aminohappojätteitä, joten heillä on positiivinen nettokuorma, joka myötävaikuttaa niiden vuorovaikutukseen nukleiinihapon kanssa, negatiivinen kuormitus, nukleosomien muodostamiseksi.

Voi palvella sinua: Propionibacterium

Nukleosomaaliset ja unionit tai silta -histonit tunnetaan. Nukleosomaaliset histonit ovat H3, H4, H2A ja H2B, kun taas Union -histonit kuuluvat H1 -histonien perheeseen.

Nukleosomikokoonpanon aikana spesifiset dimeerit H3-H4 ja H2A-H2B. Kaksi H3-H4-dímeroa liittyy myöhemmin muodon tetrameereihin, jotka yhdistetään myöhemmin H2A-H2B-halkaisijoille, muodostaen oktumisen keskuksen.

Kaikki histonit syntetisoidaan pääasiassa solusyklin S -vaiheen aikana, ja nukleosomit kootaan sukellus -DNA -potkurissa, heti replikaatiohaarukan jälkeen.

Rakenne

Histonien yleinen rakenne sisältää emäksisen aminohappoalueen ja erittäin säilynyt globaali karboksyylialue eukaryoottisten organismien välillä.

Rakenteellinen motiivi, joka tunnetaan nimellä "Histonas Fold", joka koostuu kolmesta alfa-potkurista, jotka on kytketty kahdella haarukalla ja jotka muodostavat pienen hydrofobisen keskuksen, vastaa nukleosomin muodostavien histonien proteiini-proteiini-vuorovaikutuksista, jotka ovat välillä.

Juuri tämä histoni -taito muodostaa näiden nukleosomaalisten proteiinien globaalin karboksyylidomeenin kaikissa eukaryooteissa.

Histonissa on myös pieniä "pyrstöjä" tai aminoterminaalisia alueita ja muita karboksyyliterminaaleja (proteaasilla saatavissa), enintään 40 aminohappoa pitkiä. Molemmat alueet ovat runsaasti emäksisiä aminohappoja, jotka voivat kärsiä useita postterraktisia kovalenttisia modifikaatioita.

Union Histones

Eukaryooteissa on kaksi Union Histones -perhettä, jotka on erotettu toisistaan ​​rakenteensa perusteella. Joillakin on kolmikantainen rakenne, ja yllä kuvattu globaali domeeni reunustavat N- ja C-C-terminaalit "jäsentämättömät" domeenit; kun taas toisilla on vain C-terminaalinen alue.

Vaikka suurin osa histonista säilyy, erikoistuneiden solujen alkion tai kypsymisen aikana joillakin organismeilla voi syntyä joitain spesifisiä variantteja. Jotkut rakenteelliset variaatiot liittyvät post -translaatiomuutoksiin, kuten seuraaviin:

-Fosforylaatio: Uskotaan, että se liittyy kromatiinin kondensaation asteen modifiointiin ja se annetaan yleisesti seriinijätteessä.

-Asetylointi: liittyy kromosomaalisiin alueisiin, jotka ovat transkriptiivisesti aktiivisia. Sitä esiintyy yleensä lysiinijätteen sivuttaisketjuissa. Kun se tapahtuu tässä jätteessä, niiden positiivinen kuorma vähenee, mikä vähentää proteiinien affiniteettia DNA: lla.

-Metylaatio: Sitä voi tapahtua mono- tai lysiinitähteiden trivelnaationa, jotka erottuvat proteiinin ytimestä.

Spesifiset entsyymit ovat vastuussa näiden kovalenttisten modifikaatioiden tekemisestä histonissa. Nämä entsyymit sisältävät histoniasetyylisiirrosiirensitteet (HAT), histonideaketyyli (HDACS) -kompleksit sekä histonimetyylitransferaese ja demetylaasi.

Voi palvella sinua: merkittävimpien lipidien 10 ominaisuutta

Kaverit

Histonien karakterisointi on suoritettu erilaisilla biokemiallisilla tekniikoilla, joiden joukossa kromatografiat, jotka perustuvat heikoihin kationisiin vaihtohartsiin, erottuvat.

Tietyt kirjoittajat määrittelevät luokituksen muodon, jossa 5 päätyyppisiä histonityyppejä erotetaan eukaryooteissa: FI, 21 kDa: n proteiineilla; F2A1 tai IVF, noin 11.3 kDa; F2a2 tai fiibi, 14.5 kDa; F2B tai FIIB2, molekyylipaino 13.7 kDa ja F3 tai FIII, 15.3 kDa.

Kaikkia tämäntyyppisiä histonia, lukuun ottamatta FI -ryhmää, löytyy ekvimolaarisista määristä soluissa.

Toinen luokittelu, jolla on sama pätevyys ja kenties eniten käytetty nykyään, ehdottaa kahden erityyppisten histonien olemassaoloa, nimittäin: ne, jotka ovat osa nukleosomin oktametria ja unionin tai sillan histonia, jotka liittyvät nukleosomeihin Yeahin välillä.

Joitakin variantteja voi tapahtua myös lajien ja toisin kuin ytimten histonien välillä, variantit syntetisoidaan rajapinnan aikana ja asetetaan esimuodostuneeseen kromatiiniin prosessin kautta, joka riippuu ATP -hydrolyysistä vapautuneesta energiasta.

Nukleosomaaliset histonit

Nukleosomin keskus koostuu parista jokaisesta neljästä ainesosasta: H2A, H2B, H3 ja H4; jolle noin 145 pohjaparin DNA -segmentit kääritään.

H4- ja H2B -histonit ovat periaatteessa muuttumattomia. Jotkut variaatiot ovat kuitenkin ilmeisiä H3- ja H2A -histonien, joiden biofysikaaliset ja biokemialliset ominaisuudet muuttavat nukleosomin normaalia luonnetta.

H2A -histonin variantti ihmisillä, H2A -proteiini.Z: llä on suuri happama alue ja se voi suosia nukleosomin stabiilisuutta H3 H3: n muunnelmista riippuen, johon se liittyy.

Nämä histonit osoittavat jonkin verran vaihtelua lajien välillä, koska se on Histona H2B: n erityistapaus, jolle molekyylin ensimmäinen kolmasosa on hyvin muuttuva.

Union Histones

Union- tai Bridge -histonit ovat H1: n histonia. Nämä ovat vastuussa nukleosomien välisestä liitosta ja kunkin hiukkasen alussa ja lopussa erottuvan DNA: n suojaamisesta.

Toisin kuin nukleosomaaliset histonit, kaikilla H1 -histoneilla ei ole histonialueen "taito". Nämä proteiinit sitoutuvat Nukleosomien väliseen DNA: han, mikä helpottaa kromatiinin tasapainon muutosta kondensoituneempaan ja vähemmän aktiiviseen tilaan, transkriptionaalisesti ottaen.

Se voi palvella sinua: Ruokaketju: elementit, troofinen pyramidi ja esimerkit

Tutkimukset ovat liittäneet nämä histonit ikääntymiseen, DNA: n ja apoptoottisten prosessien korjaamiseen, joten ajatellaan, että niillä on ratkaiseva rooli genomisen eheyden ylläpitämisessä.

Funktiot

Kaikki histonien aminohappojätteet osallistuvat tavalla tai toisella vuorovaikutuksessa DNA: n kanssa, mikä selittää tosiasian, että ne ovat niin säilyneet eukaryoottisten organismien valtakunnissa.

Histonien osallistuminen DNA: n pakkaukseen kromatiinissa on erittäin merkitystä monimutkaisille monisoluisille organismeille, joissa eri solulinjat voivat erikoistua muuttamalla niiden geenien saatavuutta transkriptiivisiin koneisiin.

Transkriptionaalisesti aktiiviset genomiset alueet ovat tiheitä nukleosomeissa, mikä viittaa siihen, että DNA: n assosiaatio histoniproteiinien kanssa on ratkaisevan tärkeää sen transkription negatiivisen tai positiivisen säätelyn kannalta.

Samoin koko solun ajan, vaste suurelle määrään ärsykkeitä, sekä sisäisiä että ulkoisia, riippuu pienistä kromatiinin muutoksista, jotka yleensä liittyvät läheisessä suhteessa havaittujen histonien uusimisen ja jälkeisen translaation modifikaatioon, DNA.

Useat histonimuuttujat harjoittavat erilaisia ​​toimintoja eukaryooteissa. Yksi heistä liittyy histoni -H3 -variantin osallistumiseen kromosomien segregaatiosta vastaavien sentromeeristen rakenteiden muodostumiseen mitoosin aikana.

On osoitettu, että tämän proteiinin vastine muissa eukaryooteissa on välttämätöntä proteiinin knetchorin kokoonpanolle.

Viitteet

1. Alberts, b., Johnson, a., Lewis, J., Morgan, D., Raff, m., Roberts, k., & Walter, P. (2015). Solumolekyylin biologia (6. ed.-A. New York: Garland Science.
2. Campos, E. Yllyttää., & Reinberg, D. (2009). Historiat: Kromatiinin merkitseminen. Annu. Rev. Genetti., 43, 559-599.
3. Harvey, a. C., & Downs, J. -Lla. (2004). Mitä toimintoja linkkerihistorit tarjoavat? Mikrobiologia molekyyli, 53, 771-775.
4. Henikoff, S., & Ahmad, k. (2005). Variantti -histonien kokoonpano kromatiiniksi. Annu. Rev. Solu. Kehitys. Bioli., kaksikymmentäyksi, 133-153.
5. Isenberg, i. (1979). Hölynpöly. Annu. Rev. Biokemia., 48, 159-191.
6. Kornberg, r. D -d., & Thomas, J. JOMPIKUMPI. (1974). Kromatiinirakenne: Histonien oligomeerit. Tiede, 184(4139), 865-868.
7. Smith, E., Delange, r., & Bonner, J. (1970). Histonien kemia ja biologia. Fysiologiset arvostelut, viisikymmentä(2), 159-170.