ADN de ácido nucleico que ingresa al núcleocélulas eucariotas, empaquetadas de forma compacta gracias a estructuras especiales. En citología, tienen un nombre especial: histonas. Estos son péptidos con propiedades químicas básicas. Su estructura y funciones realizadas en la célula se discutirán en este artículo.
Cómo se organiza el ADN en el núcleo
Para "exprimir" un largocadena de ADN polinucleotídico en el microespacio del núcleo celular, contiene una especie de "espiral" - proteínas-histonas. Sobre ellos se enrolla un hilo de ácido desoxirribonucleico de doble hebra. Esta estructura, ubicada en el carioplasma, se llama nucleosoma. Los estudios bioquímicos han establecido que la proteína histona se organiza en forma de varias modificaciones: histona H1 / H5, H2A, H2B, H3, H4. El primer péptido de esta lista generalmente se llama péptido enlazador, el resto son péptidos centrales. Son estas proteínas histonas las que forman el nucleosoma.
Características de la estructura de los péptidos nucleosomales.
El análisis químico ha establecido el hecho de excesoel contenido de moléculas de aminoácidos como lisina y arginina en las histonas centrales. El primero es insustituible, mientras que el otro es parcialmente reemplazable y está presente en casi todos los péptidos. Las proteínas-histonas acumulan un exceso de cargas positivas en los residuos de aminoácidos. Neutralizan las cargas negativas totales de los aniones PO43- que componen el ADN. Otra característica de la estructura de estas proteínas es que es prácticamente idéntica en organismos pertenecientes al reino de Plantas, Animales y Hongos.
Dado que las histonas son proteínas del núcleo, debido asu estructura, puede participar en los procesos que ocurren en el carioplasma. Por ejemplo, el más importante para el proceso de transcripción es el péptido H1, una proteína histona que contiene los nucleosomas que forman parte de la cromatina en un núcleo compacto ordenado. Además, en el caso de daño a los loci de ADN, las llamadas moléculas variantes de los péptidos centrales están involucradas en la reparación de estas regiones.
Péptidos de corteza
Determinan la estructura del nucleosoma, queconsta de cuatro tipos de moléculas llamadas H2A, H2B y H3 y H4. Hay dos moléculas de cada tipo en los nucleosomas; esta estructura se llama octamer. La molécula desoxirribonucleica y las proteínas centrales forman enlaces hidrófobos, de hidrógeno y covalentes entre sí. Las proteínas histonas son el núcleo del nucleosoma. También contienen colas N-C no estructuradas. Estas partes constan de 15-30 residuos de aminoácidos y están involucradas en procesos epigenéticos que controlan la expresión génica. Las histonas centrales de la parte central del nucleosoma tienen pesos moleculares pequeños, en sus regiones, en contraste con las partes de la cola, hay islas de monómeros proteicos hidrofóbicos: valina, prolina, lezina, metionina.
Últimas investigaciones científicas en el campo de la bioquímicacondujo a la hipótesis del código de histonas. A diferencia del código genético, que es universal para todas las formas de vida celular en la Tierra, el código de las histonas se puede cambiar. Este término se entiende como la modificación de las regiones de la cola de los péptidos como resultado de reacciones de acetilación, metilación, fosforilación. Todos los procesos químicos anteriores ocurren en presencia de complejos multienzimáticos. Gracias a estos procesos bioquímicos que modifican las histonas centrales, se produce el ajuste de la expresión de los genes que controlan las reacciones intranucleares que involucran al ADN: reparación, transcripción, replicación. La propia cromatina, bajo la influencia de cambios en el código de las histonas, sufre una remodelación, es decir, cambia su empaque en el nucleosoma (lo densifica o, por el contrario, lo afloja).
Proteína enlazadora
La histona H1, ubicada en la cromatina, se combina conla parte exterior del nucleosoma y contiene el superenrollamiento de ácido desoxirribonucleico. Su fijación ocurre en la ubicación del tetrámero, que consta de dos moléculas de péptido H3 y dos moléculas de H4. En representantes de la clase de aves y la clase de reptiles, en lugar de la histona H1, se encontró otra proteína enlazadora H5 en los eritrocitos.
El péptido H1 contiene el dominio HMJB - estructuralun sitio con aproximadamente 80 residuos de aminoácidos. Es prácticamente igual en la mayoría de los organismos, incluidas las plantas, los animales y los seres humanos. Este dominio no está sujeto a modificaciones y es conservador. El péptido H1 tiene dos formas de configuración espacial: plegado en forma de glóbulo y desplegado en forma terciaria. Esto último ocurre cuando se interrumpe la conexión de la región C-terminal de la histona con los dominios de unión al ADN. El péptido enlazador participa activamente en la reescritura de información de un gen a una molécula de ARNm, en los procesos de auto-duplicación del ADN, así como en la reparación de sus loci dañados. Este es el papel biológico de las histonas en el ADN.
Cómo las proteínas forman octámeros
A diferencia del péptido H1, otros tipos de histonas,llamados corticales, se caracterizan por una plasticidad suficiente y forman formas variantes. Por ejemplo, Н2А tiene el mayor número de modificaciones: H2AZH2AX MACROH2A. Se diferencian entre sí:
- Secuencias C-terminales de residuos de aminoácidos.
- Ubicación en el genoma.
Por ejemplo, la variante de histona H2ABbd está asociada concromatina, en cuyo ADN se produce la transcripción. El péptido MACROH2A se encuentra en los cromosomas en interfase. Los estudios citológicos han demostrado que la histona H4 no tiene formas variantes, pero es capaz de formar un gran número de enlaces covalentes con otras proteínas incluidas en el octámero del nucleosoma. Así, los científicos creen que las histonas son un grupo de proteínas especiales que están prácticamente incluidas en la cromatina de todas las formas de vida celular.
¿Cómo se almacena la información sobre las histonas en el genoma?
Se puede argumentar que la corteza, el enlazador ylas histonas variantes se codifican en grupos de genes expresados durante la fase sintética del ciclo de vida de la célula. Por ejemplo, para los humanos, un grupo de inclinaciones hereditarias llamado HIST1 consta de 35 genes ubicados en el sexto par somático de cromosomas. El grupo HIST2 contiene seis genes que codifican histonas y está ubicado en el primer par cromosómico. También contiene el locus HIST3, que incluye tres genes. El duodécimo par contiene un gen que codifica la histona H4. Curiosamente, los genes de las proteínas centrales no tienen intrones, mientras que los genes de las histonas variantes, por el contrario, los contienen y están dispersos por todo el genoma.
Resumiendo, nos aseguramos de que las histonas son proteínas implicadas en el plegamiento de la hélice del ADN en el núcleo, así como en los procesos de regulación, reparación y transcripción que tienen lugar en él.
