Charakteristiky histónov, štruktúra, typy a funkcie

Ten históny Sú to základné proteíny, ktoré interagujú s DNA na tvorbu nukleozómov, ktoré tvoria konštantné chromatínové vlákna chromozómov v eukaryotických organizmoch.

Nukleozómy, komplexy tvorené DNA a proteínmi, boli objavené v roku 1974 a sú to históny, ktoré zostavujú túto bazálnu hladinu chromatínovej organizácie. Existencia histónových proteínov je však známa od 60. rokov 20. storočia.

Grafické znázornenie nukleozómu s okturickým centrom histónov a DNA zapísanou okolo neho (zdroj: Jawahar Swaminathan a zamestnanci MSD v Európskom bioinformatickom inštitúte [verejná doména] cez Wikimedia Commons) cez Wikimedia Commons)

Históny sú organizované takým spôsobom, aby sa DNA dvojitého pásma valí okolo proteínového centra zloženého z týchto proteínov, ktoré navzájom úzko interagujú. Histónové centrum má disk a DNA dáva viac alebo menej 1.7 sa otáča.

Viacnásobné vodíkové mosty umožňujú spojenie DNA do proteínového centra vytvoreného histónmi v každom nukleozóme. Tieto spojenia sa väčšinou tvoria medzi aminokyselinovými kostrami histónov a kostrou cukru a fosfátu DNA. Zúčastňujú sa aj niektoré hydrofóbne interakcie a iónové väzby.

Proteíny známe ako „komplexy remodelácie chromatínu“ sú zodpovedné za rozpad a tvorbu väzieb zväzov medzi DNA a histónmi, čo umožňuje vstup transkripčného mechanizmu do DNA obsiahnutej v nukleozómoch.

Napriek blízkosti nukleových kyselín s proteínovým centrom vytvoreným histónmi sú usporiadané tak, že v prípade potreby umožňujú vstup transkripčných faktorov a iných proteínov súvisiacich s expresiou alebo genetickým umlčaním.

Histonas môžu trpieť rôznymi modifikáciami, ktoré generujú viac variantov, čo umožňuje existenciu mnohých rôznych foriem chromatínu, ktoré majú vlastnosť modulácie genetickej expresie rôznymi spôsobmi.

[TOC]

Charakteristika

Sú z najchratnených eukaryotských proteínov v prírode. Ukázalo sa napríklad, že Histona H4 PEA sa líši iba v dvoch z 102 aminokyselinových poloh.

Histony sú relatívne malé proteíny, s viac ako 140 aminokyselinami. Sú bohatí na základný odpad aminokyseliny, takže majú pozitívne čisté zaťaženie, ktoré prispieva k ich interakcii s nukleovou kyselinou, negatívnou záťažou, za vzniku nukleozómov.

Môže vám slúžiť: propionibacterium

Sú známe nukleozomálne a zväzky alebo mostné históny. Nukleozomálne históny sú H3, H4, H2A a H2B, zatiaľ čo históny Únie patria do rodiny H1 Histonas Rodina.

Počas zostavy nukleozómov špecifické diméry H3-H4 a H2A-H2B. Dva H3-H4 Dímeros sa neskôr spoja a vytvoríte tetraméry, ktoré sa následne kombinujú s priemermi H2A-H2B, čím sa vytvorí okturické centrum.

Všetky históny sú syntetizované hlavne počas fázy S bunkový cyklu.

Štruktúra

Všeobecná štruktúra histónov zahŕňa základnú aminokyselinovú oblasť a vysoko konzervovanú guxylovú región medzi eukaryotickými organizmami.

Štrukturálny motív známy ako „Histonas Fold“ zložený z troch alfa vrtule spojených dvoma vidličkami a ktoré tvoria malé hydrofóbne centrum, je zodpovedný za interakcie proteín-proteín medzi histónmi, ktoré tvoria nukleozóm.

Práve tento histónový záhyb tvorí globulárnu karboxylovú doménu týchto nukleozomálnych proteínov vo všetkých eukaryotoch.

Histony majú tiež malé „chvosty“ alebo amino-terminálne oblasti a iné karboxylové terminály (proteázové), nie viac ako 40 aminokyselín na dĺžku. Oba regióny sú bohaté na základné aminokyseliny, ktoré môžu trpieť viacnásobným post -tráveným kovalentným modifikáciám.

Odborové kamene

V eukaryotoch existujú dve rodiny odborov, ktoré sa navzájom diferencujú podľa ich štruktúry. Niektoré majú tripartitnú štruktúru, pričom globulárna doména je opísaná vyššie lemovanou „neštruktúrovanými“ doménami N- a C-C-terminálov; zatiaľ čo iní majú iba C-terminálnu doménu.

Aj keď sa väčšina histónov zachováva, počas embryogenézy alebo dozrievania špecializovaných buniek v niektorých organizmoch môžu vzniknúť niektoré špecifické varianty. Niektoré štrukturálne variácie súvisia s post -translačnými úpravami, ako sú tie, ktoré nasledujú:

-Fosforylácia: Predpokladá sa, že súvisí s modifikáciou stupňa kondenzácie chromatínu a je bežne uvádzaná v serínovom odpade.

-Acetylácia: spojené s chromozomálnymi oblasťami, ktoré sú transkriptívne aktívne. Zvyčajne sa vyskytuje v bočných reťazcoch odpadu z lyzínu. Keď sa vyskytuje na tomto odpade, ich pozitívne zaťaženie sa znižuje, čím sa zníži afinita proteínov pomocou DNA.

-Metylácia: Môže sa vyskytnúť ako mono- alebo trivilácia zvyškov lyzínu, ktoré vynikajú z proteínového jadra.

Za vytvorenie týchto kovalentných modifikácií v históriách sú zodpovedné špecifické enzýmy. Tieto enzýmy zahŕňajú histónovo-acetylové transfrasázy (HAT), komplexy histónu-deacetyl (HDACS) a histón-metyltransferaese a demetyláza.

Môže vám slúžiť: 10 charakteristík najvýznamnejších lipidov

Chlapci

Charakterizácia histónov bola vykonaná rôznymi biochemickými technikami, medzi ktorými vynikajú chromatografie, ktoré sú založené na slabých výmenných živiciach katiónov.

Niektorí autori vytvárajú formu klasifikácie, v ktorej sa v eukaryotoch rozlišuje 5 hlavných typov histónov: fi, s 21 kDa proteínmi; F2A1 alebo IVF, asi 11.3 kDa; F2a2 alebo fibi, 14.5 kDa; F2B alebo FIIB2, s molekulovou hmotnosťou 13.7 kDa a f3 alebo fiii, 15.3 kDa.

Všetky tieto typy histónov, s výnimkou skupiny Fi, sa nachádzajú v rovnomerných množstvách v bunkách.

Ďalšia klasifikácia, s rovnakou platnosťou a možno najpoužívanejšou dnes, navrhuje existenciu dvoch rôznych typov histónov, konkrétne: tie, ktoré sú súčasťou nukleozómového oktametra a histónov Únie alebo mosta, ktoré sa spájajú s nukleozómmi.

Niektoré varianty sa môžu vyskytnúť aj medzi druhmi a na rozdiel od jadrových histónov, varianty sa syntetizujú počas rozhrania a vkladajú sa do vopred vytvoreného chromatínu prostredníctvom procesu závislého od energie uvoľnenej hydrolýzou ATP.

Nukleozomálne históny

Centrum nukleozómu pozostáva z niekoľkých zo štyroch zložitých histónov: H2A, H2B, H3 a H4; na ktorých sú zabalené segmenty DNA približne 145 párov báz.

H4 a H2B históny sú v zásade nemenné. Niektoré variácie sú však zrejmé v históriách H3 a H2A, ktorých biofyzikálne a biochemické vlastnosti menia normálnu povahu nukleozómu.

Variant H2A histónu u ľudí, proteín H2A.Z má veľkú kyslú oblasť a môže uprednostňovať stabilitu nukleozómu v závislosti od variantov H3 H3, s ktorými je spojený.

Tieto históny vykazujú určitú variabilitu medzi druhmi, ktoré sú špeciálnym prípadom Histona H2B, pre ktoré je prvá tretina molekuly vysoko variabilná.

Odborové kamene

Históny H1 sú H1. Sú zodpovedné za spojenie medzi nukleozómami a ochrana DNA, ktorá vyniká na začiatku a na konci každej častice.

Na rozdiel od nukleozomálnych histónov, nie všetky históny H1 majú guľovú oblasť histónu „skladací“. Tieto proteíny sa viažu na DNA medzi nukleozómami, čo uľahčuje zmenu rovnováhy chromatínu smerom k kondenzovanejšiemu a menej aktívnemu stavu, pričom transkripčne sa hovorí.

Môže vám slúžiť: potravinový reťazec: prvky, trofická pyramída a príklady

Štúdie súvisia s týmito histónmi s starnutím, opravou DNA a apoptotickým procesom, takže sa predpokladá, že majú rozhodujúcu úlohu pri udržiavaní genomickej integrity.

Funkcia

Všetky aminokyselinové odpady histónov sa tak či onak zúčastňujú na ich interakcii s DNA, čo vysvetľuje skutočnosť, že sú tak zachované medzi kráľovstvami eukaryotických organizmov.

Účasť histónov na balení DNA v chromatíne je veľmi dôležitá pre komplexné viacbunkové organizmy, v ktorých sa rôzne bunkové línie môžu špecializovať iba zmenou prístupnosti svojich génov na transkripčné mechanizmy.

Transkripčne aktívne genomické oblasti sú v nukleozómoch husto.

Podobne, počas celého života bunky, reakcia na veľké množstvo podnetov, vnútorných aj vonkajších, závisí od malých zmien chromatínu, ktoré sa zvyčajne týkajú remodelovania a post -translačnej modifikácie histónov nájdených v úzkom vzťahu s DNA.

Viaceré premenné histónov vykonáva rôzne funkcie v eukaryotoch. Jeden z nich súvisí s účasťou variantu histónu H3 na tvorbe centromerických štruktúr zodpovedných za segregáciu chromozómov počas mitózy.

Ukázalo sa, že náprotivok tohto proteínu v iných eukaryotoch je nevyhnutný pre zostavenie proteínového knitchoru.

Odkazy

1. Alberts, b., Johnson, a., Lewis, J., Morgan, D., Raff, m., Roberts, K., & Walter, P. (2015). Biológia molekulárnej bunky (6. vydanie.). New York: Garland Science.
2. Campos, e. Jo., & Reinberg, D. (2009). Históny: Anotovanie chromatínu. Anu. Otáčať sa. Genet., 43, 559-599.
3. Harvey, a. C., & Downs, J. Do. (2004). Aké funkcie poskytujú linkerové históny? Molekulárny mikrobiológia, 53, 771-775.
4. Henikoff, s., & Ahmad, K. (2005). Zostavenie variantných histónov do chromatínu. Anu. Otáčať sa. Bunka. Deväť. Biol., dvadsaťjeden, 133-153.
5. Isenberg, i. (1979). História. Anu. Otáčať sa. Biochem., 48, 159-191.
6. Kornberg, R. D., & Thomas, J. Ani. (1974). Chromatínová štruktúra: oligoméry histónov. Veda, 184(4139), 865-868.
7. Smith, e., Delange, r., & Bonner, J. (1970). Chémia a biológia histónov. Fyziologické recenzie, päťdesiat(2), 159-170.