Značilnosti, struktura, vrste in funkcije histonov

The histoni So osnovni beljakovine, ki delujejo z DNK za tvorbo nukleozomov, ki sestavljajo sestavne kromatinske pramene kromosomov v evkariontskih organizmih.

Nukleozomi, komplekse, ki jih tvorijo DNK in beljakovine, so bili odkriti leta 1974 in histoni sestavljajo to bazalno raven kromatinske organizacije. Vendar je obstoj histonskih beljakovin znan že pred 60. leti.

Grafična predstavitev nukleozoma z oktonskim središčem histonov in DNK, vpisana okoli njega (vir: Jawahar Swaminathan in MSD osebje na Evropskem inštitutu za bioinformatiko [Public Domain] prek Wikimedia Commons) prek Wikimedia Commons)

Histoni so organizirani tako, da se DNK dvojnega pasu valja okoli beljakovinskega središča, sestavljenega iz teh beljakovin, ki tesno sodelujejo med seboj. Histonski center ima disk in DNK daje več ali manj.7 se obrne.

Več vodikovih mostov omogoča združitev DNK v beljakovinski center, ki ga tvorijo histoni v vsakem nukleosomu. Te povezave so večinoma oblikovane med okostji aminokislin histonov in skeletom sladkorja-fosfata DNK. Sodelujejo tudi nekaj hidrofobnih interakcij in ionskih vezi.

Proteini, znani kot "kompleksi za preoblikovanje kromatina", so odgovorni za razpad in nastanek sindikalnih vezi med DNK in histoni, kar omogoča vstop transkripcijske stroje na DNK, ki jih vsebuje nukleosoma.

Kljub bližini nukleinskih kislin z beljakovinskim centrom, ki ga tvorijo histoni.

Histonas lahko utrpijo različne spremembe, ki ustvarjajo več različic, kar omogoča obstoj različnih oblik kromatina, ki imajo lastnost modulacije genetskega izražanja na različne načine.

[TOC]

Značilnosti

So najbolj ohranjenih evkariotskih beljakovin v naravi. Dokazano je na primer, da se histona H4 PEA razlikuje v samo dveh od 102 aminokislinskih položajev kravjega beljakovin H4.

Histonas so relativno majhni beljakovini, z največ 140 aminokislinami. Bogata so z osnovnimi aminokislinskimi odpadki, zato imajo pozitivno neto obremenitev, ki prispeva k njihovi interakciji z nukleinsko kislino, negativno obremenitvijo, da tvorijo nukleozome.

Vam lahko služi: propionibacterium

Nukleosomski in sindikalni ali mostni histoni so znani. Nukleosomski histoni so H3, H4, H2A in H2B, medtem ko histoni Union spadajo v družino H1 Histonas.

Med sestavljanjem nukleozomov specifični dimerji H3-H4 in H2A-H2B. Dva H3-H4 Dímeros se pozneje združita, da tvorita tetramere, ki sta pozneje v kombinaciji s premerom H2A-H2B, ki tvorita center Octumric.

Vsi histoni so v glavnem sintetizirani med fazo S celičnega cikla, nukleozomi pa se sestavljajo v potapljaških propelerjev, tik po razmnoževalni vilici.

Struktura

Splošna struktura histonov vključuje osnovno območje aminokislin in zelo ohranjeno kroglično karboksilno območje med evkariontskimi organizmi.

Strukturni motiv, znan kot "histonas pregib", sestavljen iz treh alfa propelerjev, povezanih z dvema vilicama in ki sestavljajo majhno hidrofobno središče, je odgovoren za interakcije beljakovin in beljakovin med histoni, ki tvorijo nukleozom.

Prav ta histonski pregib tvori kroglasto karboksilno domeno teh nukleosomskih beljakovin v vseh evkariotih.

Histonas imajo tudi majhne "repove" ali amino-terminalne regije in druge karboksilne-terminale (dostopne proteaze), ne več kot 40 aminokislin v dolžini. Obe regiji sta bogati z osnovnimi aminokislinami, ki lahko utrpijo več post -aktivnih kovalentnih modifikacij.

Union Histones

V evkariotih obstajata dve družini sindikalnih histonov, ki se med seboj razlikujejo po svoji strukturi. Nekateri imajo tristransko strukturo, pri čemer je zgoraj opisana kroglasta domena, ki jo obdajajo "nestrukturirane" domene N- in C-C-terminala; medtem ko imajo drugi le C-terminalno domeno.

Čeprav je večina histonov ohranjena, se med embriogenezo ali zorenjem specializiranih celic v nekaterih organizmih lahko pojavijo nekatere posebne različice. Nekatere strukturne razlike so povezane s post -translacijskimi spremembami, kot so tiste, ki sledijo:

-Fosforilacija: Misli se, da je povezan s spreminjanjem stopnje kromatinske kondenzacije in je običajno dana v serinskih odpadkih.

-Acetilacija: povezan s kromosomskimi regijami, ki so transkriptno aktivne. Običajno se pojavlja v stranskih verigah odpadkov lizina. Ko se pojavi na teh odpadkih, se njihova pozitivna obremenitev zmanjša in s tem zmanjša afiniteto beljakovin z DNK.

-Metilacija: Pojavi se lahko kot mono- ali trivilacija ostankov lizina, ki izstopajo iz beljakovinskega jedra.

Specifični encimi so odgovorni za izdelavo teh kovalentnih sprememb v histonih. Ti encimi vključujejo histonsko-acetilne transfrasaze (HAT), komplekse histon-deacetil (HDAC) ter histon-metiltransferaese in demetilazo in demetilazo.

Vam lahko služi: 10 značilnosti najbolj izjemnih lipidov

Fantje

Karakterizacija histonov je bila izvedena z različnimi biokemijskimi tehnikami, med katerimi izstopajo kromatografije, ki temeljijo na šibki kationski izmenjalni smoli.

Nekateri avtorji vzpostavljajo obliko klasifikacije, v kateri se v evkariotih razlikujejo 5 glavnih vrst histonov: FI, z 21 kDa beljakovinami; F2A1 ali IVF, približno 11.3 kDa; F2a2 ali fiibi, 14.5 kDa; F2b ali fiib2, z molekulsko maso 13.7 kDa, in f3 ali fiii, 15.3 kDa.

Vse te vrste histonov, razen skupine FI, najdemo v ekvimolarnih količinah v celicah.

Druga klasifikacija, z enako veljavnostjo in morda najbolj uporabljena danes, predlaga obstoj dveh različnih vrst histonov, in sicer: tistih, ki so del nukleozomskega oktametra in histonov Unije ali mostu, ki se pridružijo nukleozomom med jajcem.

Nekatere različice se lahko pojavijo tudi med vrstami in za razliko od jedra histonov, različice se sintetizirajo med vmesnikom in se vstavijo v predhodni kromatin s postopkom, ki je odvisen od energije, ki se sprosti iz hidrolize ATP.

Nukleosomski histoni

Središče nukleozoma je sestavljeno iz 3 od štirih sestavnih histonov: H2A, H2B, H3 in H4; na katerih so zaviti segmenti DNK približno 145 osnovnih parov.

Histoni H4 in H2B so načeloma nespremenljivi. Nekatere različice pa so vidne v histonih H3 in H2A, katerih biofizične in biokemične lastnosti spreminjajo normalno naravo nukleozoma.

Varianta histona H2A pri ljudeh, protein H2A.Z ima veliko kislo območje in lahko daje prednost stabilnosti nukleozoma, odvisno od variant H3 H3, s katerimi je povezan.

Ti histoni kažejo nekaj spremenljivosti med vrstami, ki je poseben primer histone H2B, za katerega je prva tretjina molekule zelo spremenljiva.

Union Histones

Union ali most Histoni so histoni H1. Ti so odgovorni za zvezo med nukleozomi in zaščito DNK, ki izstopa na začetku in na koncu vsakega delca.

Za razliko od nukleosomskih histonov nimajo vsi H1 histoni kroglično območje histona "pregib". Ti proteini se vežejo na DNK med nukleosomi, kar olajša spremembo ravnovesja kromatina proti bolj zgoščenemu in manj aktivnemu stanju, transkripcijsko gledano.

Lahko vam služi: prehranska veriga: elementi, trofična piramida in primeri

Študije so te histone povezale s staranjem, popravilo DNK in apoptotičnih procesov, zato se misli, da imajo ključno vlogo pri vzdrževanju genomske celovitosti.

Funkcije

Vsi aminokislinski odpadki histonov tako ali drugače sodelujejo v interakciji z DNK, kar pojasnjuje dejstvo, da so tako ohranjene med kraljestvom evkariontskih organizmov.

Udeležba histonov v embalaži DNK v kromatinu je zelo pomembna za zapletene večcelične organizme, v katerih se lahko različni celični liniji specializirajo le s spreminjanjem dostopnosti svojih genov na transkriptne stroje.

Transkripcijsko aktivna genomska območja so v nukleosomih gosta, kar kaže na to, da je povezanost DNK s histonskimi beljakovinami ključna za negativno ali pozitivno regulacijo njegove transkripcije.

Prav tako je v celotni življenjski dobi celice odziv na veliko število dražljajev, tako notranje kot zunanje DNK.

Več spremenljivk histonov izvaja različne funkcije v evkariotih. Eden od njih je povezan z udeležbo različice histona H3 pri tvorbi centromernih struktur, ki so odgovorne za segregacijo kromosomov med mitozo.

Pokazalo se je, da je nasprotnik tega proteina v drugih evkariotih bistvenega.

Reference

1. Alberts, b., Johnson, a., Lewis, J., Morgan, d., Raff, m., Roberts, k., & Walter, str. (2015). Biologija celične molekularne (6. izd.). New York: Garland Science.
2. Campos, npr. Yo., & Reinberg, D. (2009). Histoni: pripisovanje kromatina. Annu. Rev. Genet., 43, 559-599.
3. Harvey, a. C., & Downs, J. Do. (2004). Katere funkcije zagotavljajo histoni povezov? Molekularna mikrobiologija, 53, 771-775.
4. Henikoff, s., & Ahmad, k. (2005). Sestavljanje variantnih histonov v kromatin. Annu. Rev. Celica. Dev. Biol., enaindvajset, 133-153.
5. Isenberg, i. (1979). Histoni. Annu. Rev. Biochem., 48, 159-191.
6. Kornberg, r. D., & Thomas, J. Tudi. (1974). Kromatinska struktura: oligomeri histonov. Znanost, 184(4139), 865–868.
7. Smith, e., Delange, r., & Bonner, J. (1970). Kemija in biologija histonov. Fiziološki pregledi, petdeset(2), 159-170.