Proteine ​​histone și non-histone: specii, funcții

Luați în considerare funcțiile non-histone proteine, importanța lor pentru organism. Acest subiect este de interes deosebit, merită un studiu detaliat.

Proteine ​​majore ale cromatinei

Proteinele histone și non-histone sunt legate direct de ADN. Rolul său în compoziția cromozomilor interfazici și mitotici este destul de ridicat - stocarea și difuzarea informațiilor genetice.

Atunci când se implementează astfel de funcții, este necesar să existe o bază structurală clară care să permită aranjarea moleculelor lungi de ADN într-o ordine clară. O astfel de acțiune permite controlarea periodicității cursului de sinteză a ARN-ului, Reducerea ADN-ului.

Concentrația sa în nucleul interfazic este de 100 mg / ml. Un nucleu de mamifere reprezintă aproximativ 2 m de ADN localizat într-un nucleu sferic cu un diametru de ordinul 10 μm.

Grupuri de proteine

În ciuda diversității, este obișnuit să se identifice două grupuri. Funcțiile proteinelor histone și non-histone au unele diferențe. Aproximativ 80% din toate proteinele cromatinei sunt histone. Ei interacționează cu ADN-ul datorită legăturilor ionice și de sare.

În ciuda cantității semnificative, histone și proteine ​​cromatină non-histonice prezentate cu o varietate de proteine ​​irelevante în celulele eucariote conținute aproximativ cinci-șapte tipuri de molecule de histone.

Proteinele non-histone din cromozomi sunt mai ales specifice. Ei interacționează numai cu anumite structuri ale moleculelor de ADN.

Caracteristici ale histonei

Care sunt funcțiile proteinei histone și non-histone în cromozom? Histonele se leagă ca un complex molecular cu ADN, ele sunt subunități ale unui astfel de sistem.

Histonele sunt proteine ​​care sunt caracteristice numai cromatinei. Ei au anumite calități care le permit să îndeplinească funcții specifice în organisme. Acestea sunt proteine ​​alcaline sau bazice, caracterizate printr-un conținut suficient de ridicat de arginină și lizină. Datorită încărcărilor pozitive asupra grupărilor amino, se determină o legătură electrostatică sau sare cu încărcături opuse asupra structurilor ADN-ului fosfat.

O astfel de conexiune este mai degrabă labilă, este ușor distrusă, cu disociere la histone și ADN. Se consideră cromatină proteină nucleică complexă complex, în cadrul căruia există molecule ADN lineare polimerice ridicate, precum și un număr semnificativ de molecule histone.

proprietăţi

Histonele sunt proteine ​​destul de mici, prin greutate moleculară. Acestea au proprietăți similare în toate eucariotele și se găsesc prin clase similare de histone. De exemplu, speciile H3 și H4 sunt considerate a fi bogate în arginină, deoarece conțin o cantitate suficientă din acest aminoacid.

Tipuri de histone

Astfel de histone sunt considerate conservatoare, deoarece secvența de aminoacizi din ele este similară chiar și în cazul speciilor îndepărtate.

H2A și H2B sunt considerate proteine ​​cu un conținut moderat de lizină. Diferitele obiecte din cadrul acestor grupuri au unele variații în structura primară, precum și în secvența resturilor de aminoacizi.

Histonul H1 este o clasă de proteine ​​în care aminoacizii sunt aranjați într-o secvență similară.

Ele dezvăluie mai multe variații intertise și interspecifice. Ca proprietate generală, se consideră o cantitate semnificativă de lizină, ca urmare a faptului că aceste proteine ​​pot fi separate de cromatină în soluții de sare diluate.

Histoanele tuturor claselor sunt caracterizate de o distribuție cluster a aminoacizilor bazici: arginină și lizină la capetele moleculelor.

H1 este caracterizat printr-un terminal N-terminal variabil, care interacționează cu alte histone, iar C-terminalul este îmbogățit cu lizină, care interacționează cu ADN-ul.

În viața celulelor, modificările histonei sunt posibile:

• metilare;
• acetilare.

Astfel de procese conduc la o schimbare a numărului de taxe pozitive, sunt reacții reversibile. La fosforilarea reziduurilor serice, apare o încărcătură negativă excesivă. Astfel de modificări afectează proprietățile histonei, interacțiunea lor cu ADN-ul. De exemplu, atunci când histonele sunt acetilate, se observă activarea genelor, iar defosforilarea determină decondenzația și condensarea cromatinei.

Caracteristici ale sintezei

Procesul are loc în citoplasmă, apoi există transport la nucleu, legând ADN-ul când se repetă în perioada S. După încetarea sintezei ADN-ului de către ADN, ARN-ul de histonă de informație se descompune în câteva minute, procesul de sinteză se oprește.

Subdiviziunea în grupuri

Alocați diferite tipuri de proteine ​​non-histone. Divizarea în cinci grupe este condiționată, se bazează pe similitudinea internă. Un număr semnificativ de proprietăți distinctive au fost găsite în organismele eucariote superioare și inferioare.

De exemplu, în loc de H1, caracteristic pentru țesuturile organismelor inferioare de vertebrate, se găsește histona H5, care conține mai mult serină și arginină.

Există, de asemenea, situații legate de absența parțială sau totală a grupărilor histone în eucariote.

funcționalitate

Proteine ​​similare au fost găsite în bacterii, viruși, mitocondrii. De exemplu, în E. coli proteinele se găsesc în celulă, compoziția de aminoacizi a căreia este similară cu histonele.

Proteinele non-histon cromatinei exercită funcții importante în organismele vii. Înainte de descoperirea nucleozomilor, s-au folosit două ipoteze cu privire la semnificația funcțională, rolul structural, regulator, al acestor proteine.

S-a constatat că atunci când o polimerază ARN este adăugată la cromatina izolată, se obține o matrice pentru procesul de transcriere. Dar activitatea sa este estimată doar în 10% dintr-un indicator similar pentru ADN-ul pur. Se mărește odată cu eliminarea grupurilor de histone, iar în absența lor este valoarea maximă.

Acest lucru indică faptul că conținutul total de histone vă permite să controlați procesul de transcriere. Schimbările calitative și cantitative ale histonei afectează activitatea cromatinei, gradul de compactare a acesteia.

Întrebarea privind specificitatea caracteristicilor de reglementare a histonilor în timpul sintezei ARN-ului specific în diferite celule nu a fost complet investigată.

Odată cu adăugarea treptată a unei fracțiuni de histoni la soluții care conțin ADN pur, precipitarea este observată ca un complex de DNP. Când cromatina histonică este îndepărtată din soluție, are loc o tranziție completă la baza solubilă.

Funcțiile proteinelor non-histone nu se limitează la construcția de molecule, ele sunt mult mai complexe și mai complexe.

Semnificația structurală a nucleozomilor

În primele studii electromicroscopice și biochimice sa demonstrat că preparatele DPN au structuri filamentoase cu un diametru cuprins între 5-50 nm. Ca conceptul de structura proteinelor moleculele a fost posibil să se determine că există o relație directă între diametrul fibrinului cromatinei și modul în care este izolat medicamentul.

Pe secțiuni subțiri ale cromozomilor mitotici și nucleelor ​​interfazate după detectare glutaraldehidă au fost găsite fibrile cromate cu o grosime de 30 nm.

Fibrele de cromatină au dimensiuni similare în cazul fixării fizice a nucleului lor: în timpul congelației, tăierii, preluării replicilor din preparate similare.

Proteine ​​cromatinei nonhistone au fost descoperite prin două metode diferite de particule cromatinei nucleozomice.

cercetare

Când preparatele de cromatină sunt precipitate pe un substrat pentru microscopie electronică în condiții alcaline, cu o rezistență ionică inessentială, sunt obținute catene de cromatină similare cu perlele. Dimensiunea lor nu depășește 10 nm, iar globulele sunt legate prin segmente de ADN, lungimea cărora nu depășește 20 nm. În timpul observațiilor a fost posibilă stabilirea unei relații între structura ADN și produsele degradării.

Informații interesante

Proteinele non-histone reprezintă aproximativ douăzeci la sută din proteinele cromatinei. Acestea sunt proteine ​​(cu excepția celor care se disting prin cromozomi). Proteinele non-histone sunt un grup combinat de proteine ​​care diferă nu numai în proprietăți, ci și în importanță funcțională.

Cele mai multe dintre ele se referă la proteinele matricei nucleare, care se găsesc atât în ​​nucleele interfazate cât și în cromozomii mitotici.

Proteinele non-histone pot include aproximativ 450 de polimeri individuali având greutăți moleculare diferite. Unele dintre ele sunt solubile în apă, dar și cele solubile în soluții acide. Datorită fragilității legăturii cu cromatina disociației în desfășurare în prezența agenților de denaturare, există probleme semnificative cu clasificarea și descrierea acestor molecule de proteine.

Proteinele non-histone sunt polimeri de reglare care stimulează transcripția. Există inhibitori ai acestui proces, care se leagă într-o secvență specifică ADN-ului.

Prin proteine ​​non-histonice și pot include enzime implicate în metabolismul acizilor nucleici: ARN metilaza și ADN-ul, DNază proteine ​​polimerază cromatinei.

Mediul din setul de astfel de compuși polimeri este considerat a fi cele mai studiate proteine ​​non-histone cu mobilitate ridicată. Ele se caracterizează printr-o bună mobilitate electroforetică, extracție într-o soluție de sare de masă.

Proteinele HMG sunt reprezentate în patru forme:

• HMG-2 (mv = 26.000),
• HMG-1 (mv = 25 500),
• HMG-17 (mc = 9247),
• HMG-14 (mv = 100.000).

În celula vie a acestor structuri nu mai mult de 5% din numărul total de histone. Acestea sunt deosebit de frecvente în cromatina activă.

Proteinele HMG-2 și HMG-1 nu sunt incluse în nucleozom, se leagă numai la fragmentele de legătură ale ADN-ului.

Proteinele HMG-14 și HMG-17 capabile de legare la serdtsepodobnymi polimeri nucleosomes, care rezultă în schimbarea nivelului fibrilele de asamblare DNP, ar fi mai disponibil pentru reacția cu ARN polimerază. Într-o situație similară, proteinele HMG acționează ca regulatori ai activității transcripționale. A fost posibil să se identifice că fracția cromatinei care are o sensibilitate crescută la ADNaza I, saturate cu HMG-proteine.

concluzie

Cel de-al treilea nivel al organizării structurale a cromatinei este domeniul ADN-ului cu buclă. În timpul cercetării sa stabilit că este dificil să se obțină o imagine completă a cromozomilor în mitoză, în interfază, numai atunci când se descifrează principiul componentelor elementare cromozomiale.

Compactarea ADN este obținută de 40 de ori datorită spiralizării maxime. Acest lucru nu este suficient pentru a obține o idee reală despre dimensiunea și caracteristicile cromozomilor. Se poate concluziona logic că ar trebui să existe niveluri chiar mai ridicate de asamblare a ADN-ului, cu ajutorul căruia ar fi posibil să se dea o ambiguitate o caracterizare generală a cromozomilor.

Oamenii de știință au reușit să găsească niveluri similare de organizare a cromatinei ca urmare a decondenizării sale artificiale. Într-o situație similară, proteinele specifice se vor lega de unele părți ale ADN-ului care au domenii în joncțiune.

Principiul de ambalare în buclă a ADN-ului a fost de asemenea găsit în celulele eucariote.

De exemplu, dacă efectuați procesarea nucleelor ​​izolate cu o soluție de sare obișnuită, integritatea miezului va fi păstrată. O structură similară a început să fie numită nucleotidă. Periferia sa include un număr semnificativ de bucle ADN închise, dimensiunea medie a cărora este de 60 kb.

Odată cu izolarea preparativă a cromomerilor, va fi văzută extracția ulterioară a histonelor din ele, sub microscopul electronic, a unor structuri asemănătoare cu rozete. Numărul buclelor dintr-o priză este de la 15 la 80, lungimea totală a ADN-ului ajunge la 50 microni.

Idei despre structura și principalele caracteristici funcționale ale moleculelor proteice produse în cursul experimentelor, permițând oamenilor de știință să realizeze dezvoltarea de droguri pentru a crea metode inovatoare pentru a combate în mod eficient a bolilor genetice.