Карактеристике, структуре, врсте и функције хистона

Тхе хистонес су базични протеини који интерагују са ДНК за формирање нуклеосома, који сачињавају низове хроматина који чине хромозоме у еукариотским организмима.

Нуклеозоми, комплекси формирани од ДНК и протеина, откривени су 1974. године и управо хистони скупљају овај базални ниво хроматинизиране организације. Међутим, постојање хистонских протеина познато је још од 1960-их.

Хистони су организовани на такав начин да је дупла ДНК трака омотана око протеинског центра састављеног од ових протеина који су у међусобној интеракцији. Хистонски центар има облик диска и ДНК даје око 1.7 окрета око њега.

Вишеструке водоничне везе дозвољавају везивање ДНК за центар протеина формиран хистонима у сваком нуклеосому. Ове везе се формирају, углавном, између аминокиселинских скелета хистона и шећерно-фосфатне основе ДНА. Неке хидрофобне интеракције и ионске везе такође учествују.

Протеини познати као "комплекси ремоделовања кроматина" одговорни су за разградњу и формирање везних веза између ДНК и хистона, омогућујући улазак механизма транскрипције у ДНК садржану у нуклеосомима.

Упркос близини нуклеинских киселина до протеинског центра формираног хистонима, они су распоређени на такав начин да, ако је потребно, дозвољавају улазак транскрипционих фактора и других протеина везаних за експресију или генетско утишавање..

Хистони могу проћи различите модификације које генеришу вишеструке варијанте, омогућавајући постојање много различитих облика хроматина који имају својство модулације експресије гена на различите начине.

Индек

• 1 Карактеристике
• 2 Структура
  • 2.1 Хистони Уније
• 3 Типови
  • 3.1 Нуклеозомални хистони
  • 3.2 Синдикални хистони
• 4 Функције
• 5 Референце

Феатурес

Они су најконзервиранији еукариотски протеини у природи. Показано је, на пример, да се хистон Х4 грашка разликује само у два од 102 положаја амино киселина крављег протеина Х4.

Хистони су релативно мали протеини, са не више од 140 аминокиселина. Богати су основним аминокиселинским остацима, тако да имају позитиван нето набој, што доприноси њиховој интеракцији са нуклеинском киселином, негативно набијеном, да би се формирале нуклеосоме..

Познати су нуклеозомални и премостни хистони. Нуклеосомални хистони су Х3, Х4, Х2А и Х2Б, док везни хистони припадају Х1 хистонској породици.

Приликом монтаже нуклеосома, иницијално се формирају специфични димери Х3-Х4 и Х2А-Х2Б. Два Х3-Х4 димера се затим спајају у тетрамере који се затим комбинују са димерима Х2А-Х2Б, формирајући октамерни центар.

Сви хистони се синтетизују углавном током С фазе ћелијског циклуса, а нуклеосоми се спајају у растуће ДНК хелике, непосредно после вилице репликације..

Структура

Општа структура хистона укључује основни аминокиселински регион и високо конзервирану глобуларну карбоксилну регију међу еукариотским организмима..

Структурални мотив познат као "хистонско преклапање", састављен од три алфа хеликса повезана двема вилицама и формирајући мали хидрофобни центар, одговоран је за интеракцију протеина и протеина између хистона који чине нуклеосом.

Управо овај преклоп хистона чини глобуларни карбоксилни домен речених нуклеосомских протеина код свих еукариота.

Хистони такође имају мале "репове" или амино-терминалне и друге карбоксил-терминалне регионе (доступне протеазама) не дуже од 40 аминокиселина. Оба региона су богата базичним аминокиселинама које се могу подвргнути вишеструким пост-транслацијским ковалентним модификацијама.

Унион хистонес

Код еукариота постоје две породице хистона синдрома, диференциране по својој структури. Неке имају трипартитну структуру, са горе описаним глобуларним доменом, окруженим Н-и Ц-терминалним "неструктурираним" доменима; док други имају само Ц-терминал домену.

Иако је већина хистона конзервирана, неке специфичне варијанте могу настати током ембриогенезе или сазревања специјализованих ћелија у неким организмима. Неке структурне варијације имају везе са пост-транслацијским модификацијама као што су:

-Фосфорилација: сматра се да је везано за модификацију степена кондензације хроматина и обично се налази у остацима серина.

-Ацетилација: повезана са хромозомским регионима који су транскрипцијски активни. Нормално се јавља у бочним ланцима лизинских остатака. Када се појављују на овим остацима, позитивни набој се смањује, смањујући афинитет протеина са ДНК.

-Метилација: може се дати као моно-, ди- или три-метилациона лизинских остатака који стрше из протеинског језгра.

Специфични ензими су одговорни за прављење ових ковалентних модификација у хистонима. Ови ензими укључују хистон ацетил трансферазе (ХАТс), хистон-деацетилазе (ХДАЦс) и хистон-метилтрансферазе и деметилазе..

Типови

Карактеризација хистона извршена је различитим биохемијским техникама, међу којима се истичу хроматографије које се заснивају на слабим катионским измењивачким смолама..

Неки аутори утврђују методу класификације у којој се разликују 5 главних типова хистона код еукариота: ФИ, са 21 кДа протеинима; Ф2А1 или ФИВ, плус или минус 11,3 кДа; Ф2А2 или ФИИбИ, 14,5 кДа; Ф2Б или ФИИб2, са молекулском масом од 13,7 кДа, и Ф3 или ФИИИ, од 15,3 кДа.

Сви ови типови хистона, са изузетком ФИ групе, налазе се у еквимоларним количинама у ћелијама.

Друга класификација, са истом ваљаношћу и можда најчешће коришћеном у овом тренутку, предлаже постојање два различита типа хистона, и то: оних који су део нуклеосомског октамера и спојева или мостова хистона, који спајају нуклеосоме између да.

Неке варијанте се могу појавити и између врста и за разлику од хистона нуклеуса, варијанте су синтетизоване током интерфејса и убачене су у претходно формирани хроматин кроз процес који зависи од енергије ослобођене из хидролизе АТП..

Нуцлеосомал хистонес

Језгро нуклеозома састоји се од пара сваког од четири конститутивна хистона: Х2а, Х2б, Х3 и Х4; преко којих су омотани сегменти ДНК од око 145 парова база.

Хистони Х4 и Х2Б су у принципу непроменљиви. Неке варијације су очигледне, међутим, у хистонима Х3 и Х2А, чије биофизичке и биохемијске особине мењају нормалну природу нуклеосома.

Варијанта хистон Х2А код људи, протеин Х2А.З има велику киселинску област и може погодовати стабилности нуклеозома у зависности од хистонских Х3 варијанти са којима је повезана.

Ови хистони показују одређену варијабилност између врста, што је посебан случај код хистона Х2Б, за који је прва трећина молекула веома варијабилна..

Унион хистонес

Хистони споја или моста су хистони класе Х1. Они су одговорни за унију нуклеосома и заштиту ДНК која се појављује на почетку и на крају сваке честице.

За разлику од нуклеосомских хистона, сви хистони типа Х1 не поседују глобуларни регион "набора" хистона. Ови протеини се везују за ДНК између нуклеосома, олакшавајући промену равнотеже кроматина према кондензованијем и мање активном стању, транскрипционо говорећи.

Истраживања су повезала ове хистоне са процесима старења, поправка ДНК и апоптозе, па се сматра да они имају кључну улогу у одржавању геномског интегритета..

Функције

Сви аминокиселински остаци хистона учествују, на овај или онај начин, у њиховој интеракцији са ДНК, што објашњава чињеницу да су они тако конзервирани међу краљевствима еукариотских организама..

Учешће хистона у паковању ДНК у облику хроматина је од великог значаја за сложене вишестаничне организме у којима се различите ћелијске линије могу специјализовати само промјеном приступачности њихових гена механизму транскрипције..

Транскрипционо активни геномски региони су густи у нуклеозомима, што сугерише да је веза ДНК са хистонским протеинима кључна за негативну или позитивну регулацију њихове транскрипције..

Исто тако, током читавог живота ћелије, одговор на велики број подражаја, како унутрашњих тако и спољашњих, зависи од малих промена у хроматину, које нормално имају везе са посттранслационим ремоделирањем и модификацијом хистона пронађених у блиски однос са ДНК.

Вишеструке варијабле хистона врше различите функције код еукариота. Једна од њих има везе са учешћем варијанте хистона Х3 у формирању центромерних структура одговорних за сегрегацију хромозома током митозе..

Показано је да је супротна компонента овог протеина код других еукариота битна за слагање протеина кинетохора на који се микротубуле вретена вежу током митозе и мејозе..

Референце

1. Албертс, Б., Јохнсон, А., Левис, Ј., Морган, Д., Рафф, М., Робертс, К., & Валтер, П. (2015). Молецулар Биологи оф тхе Целл (6. изд.). Нев Иорк: Гарланд Сциенце.
2. Цампос, Е. И., & Реинберг, Д. (2009). Хистони: Анотатинг Цхроматин. Анну. Рев. Генет., 43, 559-599.
3. Харвеи, А.Ц., & Довнс, Ј.А. (2004). Које функције пружају хистони линкера? Молецулар Мицробиологи, 53, 771-775.
4. Хеникофф, С., & Ахмад, К. (2005). Монтажа варијантних хистона у хроматин. Анну. Рев. Целл. Дев. Биол., 21, 133-153.
5. Исенберг, И. (1979). Хистонес. Анну. Рев. Биоцхем., 48, 159-191.
6. Корнберг, Р.Д., & Тхомас, Ј.О. (1974). Структура хроматина: Олигомери хистона. Сциенце, 184 (4139), 865-868.
7. Смитх, Е., ДеЛанге, Р., & Боннер, Ј. (1970). Хемија и биологија хистона. Пхисиологицал Ревиевс, 50 ​​(2), 159-170.