Гистоны - це... Роль гістонів в ДНК

Рекламний блок

Нуклеїнова кислота ДНК, яка входить до ядра эукариотических кліток, компактно упакована завдяки особливим структурам. В цитології вони носять спеціальну назву - гистоны. Це пептиди, проявляють основні хімічні властивості. Їх будова і функції, що виконуються в клітці, будуть розглянуті в даній статті.

Як ДНК організовано в ядрі

Для того щоб «втиснути» довгу полинуклеотидную ланцюг ДНК в микропространство клітинного ядра, в ньому знаходяться своєрідні «котушки» - білки-гистоны. На них накручується двухцепочечная нитка дезоксирибонуклеїнової кислоти. Така структура, розташована в кариоплазме, носить назву нуклеосомы. Біохімічними дослідженнями встановлено, що гистоновый білок організований у вигляді декількох модифікацій: гистон H1/H5, H2A, H2B, H3, H4. Перший пептид з цього переліку прийнято називати линкерным, інші коровыми. Саме ці білки-гистоны утворюють нуклеосому.

гистоны это

Особливості будови нуклеосомных пептидів

Хімічний аналіз встановив факт надмірного вмісту в коровых гистонах молекул таких амінокислот, як лізин і аргінін. Перша є незамінною, а інша частково замінною і присутній практично у всіх пептидах. Білки-гистоны накопичують надмірні позитивні заряди на залишки амінокислот. Вони нейтралізують негативні сумарні заряди аніонів PO43- , що входять до складу ДНК. Ще одна особливість будови цих білків полягає в тому, що він практично ідентичний у організмів, що відносяться до царства Рослини, Тварини та Гриби.

Так як гистоны - це білки ядра, вони внаслідок своєї будови, можуть брати участь у процесах, що відбуваються в кариоплазме. Наприклад, найбільш важливий для процесу транскрипції пептид Н1 - гистоновый білок, що утримує нуклеосомы, що входять до складу хроматину в впорядковано-компактному ядрі. Також, у разі пошкодження локусів ДНК, так звані варіантні молекули коровых пептидів беруть участь у репарації цих ділянок.

Коровые пептиди

Вони визначають будову нуклеосомы, яка складається з чотирьох видів молекул, названих Н2А, Н2В та Н3 і Н4. У нуклеосомах знаходиться по дві молекули кожного типу, така структура називається октамером. Молекула дезоксирибонуклеїнової і коровые білки утворюють між собою гідрофобні, водневі і ковалентні зв'язки. Білки-гистоны є серцевиною нуклеосомы. Також вони містять неструктуровані N-C-хвости. Ці частини складаються з 15-30 залишків амінокислот і беруть участь у епігенетичних процесах, які контролюють експресію генів. Коровые гистоны центральній частині нуклеосомы мають малі молекулярні маси, в їх ділянках, на відміну від хвостових частин містяться острівці гідрофобних білкових мономерів: валіну, проліну, лезіна, метіоніну.

гистоновый белок

Останні наукові дослідження в області біохімії призвели до появи гіпотези гистонового коду. На відміну від генетичного коду, що є універсальним для всіх форм клітинної життя на Землі, гистоновый код мінливий. Під цим терміном розуміють видозміни хвостових ділянок пептидів в результаті реакцій ацетилювання, метилювання, фосфорилювання. Всі перераховані вище хімічні процеси відбуваються в присутності мультиферментных комплексів. Завдяки таким біохімічним процесам, модифицирующим коровые гистоны, і відбувається экспрессионная коригування генів, які контролюють внутриядерные реакції з участю ДНК: репарацію, транскрипцію, реплікацію. Сам же хроматин під впливом змін гистонового коду піддається ремоделингу, тобто змінює свою упаковку в нуклеосоми (ущільнює її або, навпаки, розпушує).

Линкерный білок

Гистон Н1, знаходиться в хроматині, з'єднується з зовнішньою частиною нуклеосомы і утримує на ній суперспираль дезоксирибонуклеїнової кислоти. Його фіксація відбувається в місці розташування тетрамера, що складається з двох молекул пептиду Н3 і двох молекул Н4. У представників класу птахів і класу рептилій в еритроцитах замість гистона Н1 виявлений інший линкерный білок Н5.

белки гистоны

Пептид Н1 містить HMJB-домен - структурний ділянку, що нараховує близько 80 амінокислотних залишків. Він практично однаковий у більшості організмів, включаючи рослини, тварин і людини. Цей домен не піддається модифікації і є консервативним. Пептид Н1 має дві форми просторової конфігурації: згорнутої у вигляді глобули і розгорнутий - у третинної формі. Останнє виникає при порушенні зв'язку С-кінцевого ділянки гистона з ДНК-зв'язуючими доменами. Линкерный пептид активно бере участь в переписуванні інформації з гена на молекулу иРНК, в процесах самоудвоения ДНК, а також в її репарації пошкоджених локусів. В цьому і полягає біологічна роль гістонів в ДНК.

Як білки формують октамер

На відміну від пептиду Н1, інші види гістонів, звані коровыми, характеризуються достатньою пластичністю і утворюють варіантні форми. Наприклад, Н2А має найбільшу кількість модифікацій: H2AZH2AX MACROH2A. Вони розрізняються між собою:

  • С-кінцевими послідовностями амінокислотний залишків.
  • Місцем знаходження в геномі.
  • Наприклад, варіантний гистон H2ABbd взаємопов'язаний з хроматином, у ДНК якого відбувається транскрипція. Пептид MACROH2A знаходиться в інтерфазних хромосомах. Цитологічними дослідженнями було встановлено, що у гистона Н4 не виявлено варіантні форми, але він здатний утворювати велику кількість ковалентних зв'язків з іншими білками, що входять в октамер нуклеосомы. Таким чином, вчені вважають, що гистоны - це група спеціальних білків, які практично входять в хроматин всіх клітинних форм життя.

    гистон h1

    Як зберігається інформація про гистонах в геномі

    Можна стверджувати, що коровые, линкерные і варіантні гистоны закодовані в кластери генів, экспрессирующихся в синтетичної фази життєвого циклу клітини. Наприклад, для людини група спадкових задатків, звана HIST1 складається з 35 генів, локалізованих в шостий соматичної парі хромосом. Кластер HIST2 містить шість генів, що кодують гистоны і розташовується у першої хромосомної пари. В ній же міститься локус HIST3, що включає три гена. У дванадцятій парі знаходиться один ген, що кодує гистон Н4. Цікаво, що гени коровых білків не мають інтронів, а гени варіантних гістонів, навпаки, містять їх і розкидані по геному.

    биологическая роль гистонов в днк

    Підводячи підсумок, ми переконалися, що гистоны - це білки, що беруть участь в укладанні спіралі ДНК в ядрі, а також у процесах регуляції, репарації та транскрипції, що протікають у ньому.

    Рекламний блок



    Додати коментар
    Ваше Ім'я:   Ваш E-Mail:  


    Введіть слово "життя" без кавичок

    Відповідь:
    © http://kafedam.top 2019