Histones sunt ... Rolul histonilor în ADN

ADN-ul acidului nucleic, care pătrunde în nucleul celulelor eucariote, este compactat datorită structurilor speciale. În citologie au un nume special - histone. Acestea sunt peptide care prezintă proprietăți chimice de bază. Structura și funcțiile lor efectuate în celulă vor fi luate în considerare în acest articol.

Cum este organizat ADN-ul în nucleu

Pentru a "strânge" un lanț polinucleotidic lung de ADN într-un microspațiu nucleu celular, în el există "bobine" originale - proteine-histone. Se vântură fire duble deoxiribonucleic. O astfel de structură, situată în carioplasmă, se numește nucleozom. Studiile biochimice au stabilit că proteina histonei este organizată sub formă de mai multe modificări: histone H1 / H5, H2A, H2B, H3, H4. Prima peptidă din această listă este denumită de obicei linker, restul fiind crustacee. Aceste histone-proteine ​​formează nucleozomul.

Particularitățile structurii peptidelor nucleozomice

Analiza chimică a stabilit faptul că conținutul în exces în histonele de bază ale moleculelor unor astfel de aminoacizi precum lizina și arginina. Primul este de neînlocuit, iar celălalt este parțial înlocuitor și este prezent în aproape toate peptidele. Proteine-histonele acumulează încărcături excesive pozitive asupra reziduurilor de aminoacizi. Acestea neutralizează taxele totale negative ale anionilor PO₄³ , care fac parte din ADN. O altă trăsătură a structurii acestor proteine ​​este aceea că este practic identică în organisme aparținând regatului plantei, animalelor și ciupercilor.

Deoarece histonele sunt proteinele nucleului, ele, datorită structurii lor, pot participa la procesele care apar în carioplasmă. De exemplu, cel mai important pentru procesul de transcriere este peptida H1, o proteină histonă care deține nucleozomii care fac parte din cromatină într-un nucleu ordonat compact. De asemenea, în cazul afectării locusurilor ADN, așa-numitele molecule variante ale peptidelor de bază sunt implicate în repararea acestor situsuri.

Peptide de vaca

Ei determină structura nucleozomului, care constă din patru tipuri de molecule numite H2A, H2B și H3 și H4. În nucleozomi există două molecule de fiecare tip, această structură se numește un octamer. Proteinele moleculare dezoxiribonucleice și miez formează legături hidrofobe, hidrogen și covalente între ele. Proteinele-histone sunt nucleul nucleozomului. Acestea conțin, de asemenea, N-C-cozi nestructurate. Aceste părți constau din 15-30 reziduuri de aminoacizi și participă la procesele epigenetice care controlează exprimarea genelor. Chisturile principale ale părții centrale a nucleozomului au mase moleculare mici, în părți, spre deosebire de porțiunile de coadă, există insule de monomeri de proteine ​​hidrofobi: valină, prolină, lezină, metionină.

Cele mai recente cercetări științifice în domeniul biochimiei au dus la apariția unei ipoteze a unui cod histone. Spre deosebire de codul genetic, care este universal pentru toate formele de viață celulară de pe Pământ, codul histonei este variabil. Acest termen se referă la modificarea secțiunilor de coadă a peptidelor ca urmare a reacțiilor de acetilare, metilare, fosforilare. Toate procesele chimice de mai sus au loc în prezența complexelor multienzimice. Datorită unor astfel de procese biochimice care modifică histonele de bază și există o corecție a expresiei genelor care controlează reacțiile intranucleare care implică ADN: reparație, transcriere, replicare. Cromatina în sine sub influența schimbărilor din codul histonei suferă o remodelare, adică schimbă ambalajul în nucleozom (compactează sau, dimpotrivă, slăbește).

Proteina Linker

Histonul H1, care este în cromatină, se combină cu partea exterioară a nucleozomului și reține pe el suprapresarea acidului dezoxiribonucleic. Fixarea sa are loc la locul tetramerului format din două molecule de peptidă H3 și două molecule de H4. La reprezentanții clasei de păsări și a clasei de reptile din eritrocite, s-a găsit o altă proteină linker H5 în locul histonei H1.

Peptida H1 conține un domeniu HMJB, o regiune structurală de aproximativ 80 de resturi de aminoacizi. Este aproape la fel în majoritatea organismelor, inclusiv plante, animale și oameni. Acest domeniu nu este supus unor modificări și este conservator. Peptida H1 are două forme de configurație spațială: pliată sub formă de globule și desfășurată - într-o formă terțiară. Aceasta din urmă apare atunci când legătura regiunii C-terminale a histonei cu domeniile de legare a ADN-ului este întreruptă. Peptida linker participă în mod activ la rescrierea informațiilor de la gena la molecula mRNA, în procesele de autoduplicare a ADN-ului, precum și în repararea locilor deteriorați. Acesta este rolul biologic al histonei în ADN.

Cum proteinele formează un octamer

Spre deosebire de peptida H1, alte tipuri de histone, numite crustacee, se caracterizează prin forme de plasticitate suficiente și forme de variante de formă. De exemplu, H2A are cel mai mare număr de modificări: H2AZH2AX MACROH2A. Ele diferă între ele:

• Secvențele de resturi de aminoacid C-terminale.
• Localizarea în genom.

De exemplu, varianta histone H2ABbd este interrelaționată cu cromatina, în ADN-ul care are loc transcripția. Peptida MACROH2A este localizată în cromozomi interfazici. Studiile cetologice au arătat că histonul H4 nu are forme variante, dar este capabil să formeze un număr mare de legături covalente cu alte proteine ​​care intră în octomerul nucleozomului. Astfel, oamenii de stiinta cred ca histonele sunt un grup de proteine ​​speciale care intra practic in cromatina tuturor formelor celulare ale vietii.

Cum se pastreaza informatia despre histonele din genom

Se poate argumenta că histonele crustal, linker și variante sunt codificate în grupuri de gene care sunt exprimate în faza sintetică a ciclului de viață al celulei. De exemplu, pentru un om, grupul de depozit ereditar, numit HIST1, constă din 35 de gene localizate în cea de-a șasea pereche somatică de cromozomi. Clusterul HIST2 conține șase gene care codifică histone și se află în prima pereche de cromozomi. De asemenea, conține locusul HIST3, care include trei gene. În a douăsprezecea pereche există o genă care codifică histona H4. Interesant, genele de bază de proteine ​​au introni și genele de histone variante, dimpotrivă, le conțin și sunt împrăștiate pe tot genomului.

Pentru a rezuma, am văzut că histonelor - proteine ​​este implicat în așezarea de spirale ADN în nucleu, dar, de asemenea, în procesele de reglementare, repararea și transcriere avea loc în ea.