Histono charakteristikos, struktūra, tipai ir funkcijos

The histonai yra baziniai baltymai, kurie sąveikauja su DNR, kad susidarytų nukleozomos, kurios sudaro kromatino grandines, sudarančias eukariotinių organizmų chromosomas..

Nukleosomos, DNR ir baltymų susidarę kompleksai buvo aptikti 1974 m. Ir tai yra histonai, sudedantys šį bazinį chromatino organizavimo lygį. Tačiau histono baltymų buvimas žinomas nuo 1960 m.

Histonai yra organizuojami taip, kad DNR dviguba juosta apvyniotų aplink baltymų centrą, sudarytą iš šių baltymų, kurie glaudžiai tarpusavyje sąveikauja. Histono centras turi disko formą, o DNR sukelia apie 1,7 apsisukimus.

Daugelis vandenilio jungčių leidžia prisijungti prie DNR prie baltymų centro, kurį sudaro kiekvienos nukleozės histonai. Šie ryšiai dažniausiai susidaro tarp histonų aminorūgščių ir DNR cukraus-fosfato pagrindo. Taip pat dalyvauja keletas hidrofobinių sąveikų ir jonų.

Baltymai, žinomi kaip „chromatino remodeliavimo kompleksai“, yra atsakingi už DNR ir histonų rišimo ryšių sujungimą ir susidarymą, leidžiantį transkripcijos mechanizmą patekti į DNR, esančią nukleozomose..

Nepaisant to, kad nukleino rūgštys yra artimos prie baltymų centro, kurį sudaro histonai, jie yra išdėstyti taip, kad prireikus jie leistų įvesti transkripcijos faktorius ir kitus baltymus, susijusius su ekspresija arba genetiniu slopinimu..

Histonai gali atlikti įvairius pakeitimus, kurie generuoja kelis variantus, todėl galima rasti daug įvairių kromatino formų, turinčių būdą, skirtą modifikuoti genų ekspresiją įvairiais būdais.

Indeksas

• 1 Charakteristikos
• 2 Struktūra
  • 2.1 Sąjungos histonai
• 3 tipai
  • 3.1. Nukleozominiai histonai
  • 3.2 Sąjungos histonai
• 4 Funkcijos
• 5 Nuorodos

Savybės

Jie yra labiausiai konservuoti eukariotiniai baltymai. Pavyzdžiui, buvo įrodyta, kad žirnių histonas H4 skiriasi tik dviejose iš 102 aminorūgščių pozicijų karvių baltyme H4..

Histonai yra palyginti nedideli baltymai, turintys ne daugiau kaip 140 amino rūgščių. Jie turi daug bazinių aminorūgščių liekanų, todėl jie turi teigiamą grynąjį įkrovą, kuris prisideda prie jų sąveikos su neigiamai įkrauta nukleino rūgštimi, kad susidarytų nukleozomos.

Yra žinomi nukleozominiai ir jungiamieji arba tilteliniai histonai. Nukleozominiai histonai yra H3, H4, H2A ir H2B, o rišimosi histonai priklauso H1 histono šeimai..

Surenkant nukleozomą, iš pradžių susidaro specifiniai dimeriai H3-H4 ir H2A-H2B. Po to du H3-H4 dimeriai sujungiami, kad susidarytų tetrameriai, kurie vėliau sujungti su H2A-H2B dimeriais, formuojant oktamerinį centrą.

Visi histonai sintezuojami daugiausia ląstelių ciklo S fazės metu, o nukleozomos surenkamos į atsirandančias DNR sraigtas, tik po replikacijos šakės..

Struktūra

Bendra histonų struktūra apima bazinę aminorūgščių regioną ir labai konservuotą globulinį karboksilo regioną tarp eukariotinių organizmų.

Struktūrinis motyvas, žinomas kaip „histono kartus“, susidedantis iš trijų alfa sraigtų, sujungtų dviem šakėmis ir sudarantis nedidelį hidrofobinį centrą, yra atsakingas už baltymų ir baltymų sąveiką tarp histonų, sudarančių nukleozinį.

Būtent šis histonų krūvis sudaro minėtų nukleozomų baltymų globulinį karboksilo domeną visuose eukariotuose.

Histonai taip pat turi mažų „uodegų“ arba amino-galinių ir kitų karboksilo galinių regionų (prieinamų proteazėms), kurių ilgis yra ne didesnis kaip 40 aminorūgščių. Abu regionai yra turtingi bazinėmis amino rūgštimis, kurioms gali būti atliekami keli po transliaciniai kovalentiniai pakeitimai.

Sąjungos histonai

Eukariotuose yra dvi sąjungos histonų šeimos, diferencijuotos pagal jų struktūrą. Kai kurie turi trišalę struktūrą, o aukščiau aprašytas globulinis domenas yra šalia N ir C-terminalo „nestruktūruotų“ domenų; kiti turi tik C-terminalo domeną.

Nors daugelis histonų yra konservuoti, kai kurie organizmai gali atsirasti kai kurių specifinių variantų embriono ar specializuotų ląstelių brandinimo metu. Kai kurie struktūriniai skirtumai susiję su pakeitimais, atliktais po vertimo, pvz., Šie:

-Fosforilinimas: manoma, kad jis yra susijęs su chromatino kondensacijos laipsnio modifikavimu ir paprastai randamas serino liekanose.

-Acetilinimas: susijęs su chromosomų regionais, kurie yra transkripciniu požiūriu aktyvūs. Jis paprastai būna lizino liekanų šoninėse grandinėse. Atliekant šiuos likučius, teigiamas įkrovimas mažėja, mažinant baltymų afinitetą su DNR.

-Metilinimas: gali būti pateikiamas kaip lizino likučių, išsikišusių iš baltymų šerdies, mono-, di- arba tri-metilacionas.

Specifiniai fermentai yra atsakingi už šių kovalentinių modifikacijų pakeitimą histonuose. Šie fermentai yra histono acetil-transferazės (HAT), histono-dezacetilazės kompleksai (HDAC) ir histono-metil-transferazės ir demetilazės..

Tipai

Histonų apibūdinimas atliktas įvairiais biocheminiais metodais, tarp kurių yra silpnos katijonų mainų dervų chromatografijos.

Kai kurie autoriai nustato klasifikavimo metodą, kuriame eukariotuose išskiriami 5 pagrindiniai histonų tipai: FI, 21 kDa baltymai; F2A1 arba FIV, plius arba minus 11,3 kDa; F2A2 arba FIIbI, 14,5 kDa; F2B arba FIIb2, kurių molekulinė masė yra 13,7 kDa, ir F3 arba FIII, 15,3 kDa.

Visi šie histonų tipai, išskyrus FI grupę, ląstelėse randami ekvimoliniais kiekiais.

Kita klasifikacija, turinti tokį pat galiojimą ir galbūt dažniausiai naudojama šiuo metu, siūlo dviejų skirtingų tipų histonų buvimą, būtent: tuos, kurie yra nukleozomo oktamero dalis ir jungties arba tilto histonai, kurie jungia nukleozomas tarp taip.

Kai kurie variantai taip pat gali atsirasti tarp rūšių ir skirtingai nuo branduolių histonų, variantai yra sintezuojami sąsajos metu ir įterpiami į iš anksto sukurtą chromatiną per procesą, priklausantį nuo energijos, išsiskiriančios iš ATP hidrolizės..

Nukleozominiai histonai

Nukleozomo branduolys susideda iš kiekvienos iš keturių konstitucinių histonų pora: H2a, H2b, H3 ir H4; per kuriuos supakuoti apie 145 bazinių porų DNR segmentai.

Histonai H4 ir H2B iš esmės yra nepastovūs. Tačiau kai kurie variacijos H3 ir H2A histonuose, kurių biofizinės ir biocheminės savybės keičia normalų nukleozės pobūdį..

Žmogaus histono H2A variantas, H2A.Z baltymas turi didelį rūgštinį regioną ir gali skatinti nukleozomo stabilumą, priklausomai nuo histono H3 variantų, su kuriais jis yra susijęs..

Šie histonai rodo tam tikrą skirtumą tarp rūšių, tai yra ypatingas histono H2B atvejis, kuriam pirmoji trečioji molekulė yra labai įvairi..

Sąjungos histonai

Jungtis arba tilto histonai yra H1 klasės histonai. Jie yra atsakingi už sąryšį tarp nukleozomų ir DNR apsaugos, kuri išsikiša kiekvienos dalelės pradžioje ir pabaigoje.

Skirtingai nuo nukleozominių histonų, ne visi H1 tipo histonai turi gleivinės „histono“ srities. Šie baltymai prisijungia prie DNR tarp nukleozomų, palengvindami chromatino pusiausvyros pokyčius link labiau kondensuotos ir mažiau aktyvios būklės, transkripciškai kalbant.

Tyrimai šiuos histonus susiejo su senėjimu, DNR taisymu ir apoptotiniais procesais, todėl manoma, kad jie turi lemiamą vaidmenį palaikant genomo vientisumą.

Funkcijos

Visos histonų aminorūgščių liekanos vienaip ar kitaip dalyvauja sąveikoje su DNR, o tai paaiškina faktą, kad jie yra tokie konservuoti tarp eukariotinių organizmų karalystės.

Histonų dalyvavimas DNR pakuotėje chromatino pavidalu yra labai svarbus sudėtingiems daugelio ląstelių organizmams, kuriuose skirtingos ląstelių linijos gali specializuotis tik pakeisdamos jų genų prieinamumą transkripcijos mechanizmui..

Transkripciškai aktyvūs genominiai regionai yra tankūs nukleozomose, o tai rodo, kad DNR susiejimas su histono baltymais yra labai svarbus neigiamam arba teigiamam jų transkripcijos reguliavimui.

Lygiai taip pat per visą ląstelės gyvenimą atsakas į didelį vidinių ir išorinių dirgiklių skaičių priklauso nuo mažų chromatino pokyčių, kurie paprastai susiję su posttranslaciniu remodeliavimu ir histonų, kurie randami glaudūs ryšiai su DNR.

Keli histono kintamieji eukariotuose turi skirtingas funkcijas. Vienas iš jų yra susijęs su histono H3 varianto dalyvavimu formuojant centromerines struktūras, atsakingas už chromosomų segregaciją mitozės metu..

Buvo įrodyta, kad šio baltymo ekvivalentas kitose eukariotuose yra būtinas norint surinkti baltymų kinetochorą, prie kurio žarnos mikrotubulai susieja mitozę ir miozę..

Nuorodos

1. Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., Morgan, D., Raff, M., Roberts, K., ir Walter, P. (2015). Ląstelės molekulinė biologija (6-asis red.). Niujorkas: Garland Science.
2. Campos, E. I., ir Reinberg, D. (2009). Histonai: anotacija chromatinui. Annu. Genet., 43, 559-599.
3. Harvey, A. C., ir Downs, J. A. (2004). Kokias funkcijas teikia linkerio histonai? Molecular Microbiology, 53, 771-775.
4. Henikoff, S., ir Ahmad, K. (2005). Histonų konfigūravimas į chromatiną. Annu. Cell. Dev. Biol., 21, 133-153.
5. Isenberg, I. (1979). Histonai. Annu. Biochem., 48, 159-191.
6. Kornberg, R. D. ir Thomas, J. O. (1974). Chromatino struktūra: histonų oligomerai. Science, 184 (4139), 865-868.
7. Smith, E., DeLange, R. & Bonner, J. (1970). Histonų chemija ir biologija. Fiziologinės apžvalgos, 50 (2), 159-170.