Nukleino rūgšties DNR, patenkanti į branduolįeukariotinės ląstelės, kompaktiškai supakuotos dėl specialių struktūrų. Citologijoje jie turi specialų pavadinimą - histonai. Tai yra pagrindinių cheminių savybių peptidai. Jų struktūra ir funkcijos, atliekamos ląstelėje, bus aptartos šiame straipsnyje.
Kaip DNR yra organizuota branduolyje
Norint „išspausti“ ilgąpolinukleotidų DNR grandinę į ląstelės branduolio mikroskopą, joje yra tam tikra „ritė“ - baltymai-histonai. Ant jų suvyniotas dvigubas siūlas dezoksiribonukleino rūgšties. Ši struktūra, esanti karioplazmoje, vadinama nukleosoma. Biocheminiai tyrimai parodė, kad histono baltymas yra organizuotas kelių modifikacijų pavidalu: histonas H1 / H5, H2A, H2B, H3, H4. Pirmasis peptidas iš šio sąrašo paprastai vadinamas jungiančiuoju peptidu, likę yra pagrindiniai peptidai. Būtent šie histono baltymai ir sudaro nukleosomą.
Nukleosominių peptidų struktūros ypatumai
Cheminė analizė nustatė pertekliaus faktąamino rūgščių, tokių kaip lizinas ir argininas, molekulių kiekis pagrindiniuose histonuose. Pirmasis yra nepakeičiamas, o kitas yra iš dalies pakeičiamas ir yra beveik visuose peptiduose. Baltymai-histonai kaupia teigiamų krūvių perteklių aminorūgščių liekanose. Jie neutralizuoja visus neigiamus PO anijonų krūvius43- kurie sudaro DNR. Kitas šių baltymų struktūros bruožas yra tai, kad jis praktiškai identiškas organizmams, priklausantiems augalų, gyvūnų ir grybų karalystei.
Kadangi histonai yra branduolio baltymai, jie dėljų struktūra, gali dalyvauti karioplazmoje vykstančiuose procesuose. Pavyzdžiui, svarbiausias transkripcijos procesui yra H1 peptidas - histono baltymas, kuris nukleosomas, kurios yra chromatino dalis, sutvarkytame kompaktiškame branduolyje. Taip pat, pažeidus DNR lokusus, šių regionų taisyme dalyvauja vadinamosios šerdies peptidų molekulės.
Žievės peptidai
Jie nustato nukleosomos struktūrą, kurisusideda iš keturių tipų molekulių, vadinamų H2A, H2B ir H3 bei H4. Nukleosomose yra dvi kiekvieno tipo molekulės; ši struktūra vadinama oktameru. Dezoksiribonukleinė molekulė ir šerdies baltymai tarpusavyje sudaro hidrofobinius, vandenilio ir kovalentinius ryšius. Baltymai-histonai yra nukleosomos šerdis. Jose taip pat yra nestruktūruotų N-C uodegų. Šios dalys susideda iš 15-30 aminorūgščių liekanų ir dalyvauja epigenetiniuose procesuose, kurie kontroliuoja genų ekspresiją. Centrinės nukleosomos centrinės dalies histonų molekuliniai svoriai yra nedideli, jų regionuose, priešingai nei uodegos dalyse, yra hidrofobinių baltymų monomerų salų: valino, prolino, lezino, metionino.
Naujausi moksliniai tyrimai biochemijos srityjelėmė hipotezę apie histono kodą. Skirtingai nuo genetinio kodo, kuris yra universalus visoms ląstelių gyvybei Žemėje, histono kodas yra keičiamas. Šis terminas suprantamas kaip peptidų uodegos sričių modifikavimas dėl acetilinimo, metilinimo, fosforilinimo reakcijų. Visi aukščiau išvardyti cheminiai procesai vyksta esant daugelio fermentų kompleksams. Dėl tokių biocheminių procesų, kurie modifikuoja pagrindinius histonus, vyksta genų, valdančių intranuklearines reakcijas, susijusias su DNR, ekspresijos koregavimas: taisymas, transkripcija, replikacija. Pats chromatinas, veikiamas histono kodo pokyčių, pertvarkomas, tai yra keičia pakuotę nukleosomoje (ją suspaudžia arba, priešingai, atlaisvina).
Linkerio baltymas
Histonas H1, esantis chromatine, derinamas suišorinę nukleosomos dalį ir ant jos laiko dezoksiribonukleino rūgšties super ritę. Jo fiksacija vyksta tetramero vietoje, kurią sudaro dvi H3 peptido molekulės ir dvi H4 molekulės. Paukščių klasės ir roplių klasės atstovuose vietoj histono H1 eritrocituose buvo rastas kitas jungiamasis baltymas H5.
Peptide H1 yra HMJB domenas - struktūrinisvieta, kurioje yra apie 80 aminorūgščių liekanų. Jis praktiškai vienodas daugumoje organizmų, įskaitant augalus, gyvūnus ir žmones. Šis domenas nekeičiamas ir yra konservatyvus. Peptidas H1 turi dvi erdvinės konfigūracijos formas: sulankstytas rutulio pavidalu ir atsiskleidęs tretine forma. Pastarasis įvyksta, kai sutrinka histono C-terminalo srities ryšys su DNR rišančiomis sritimis. Susiejimo peptidas aktyviai dalyvauja perrašant informaciją iš geno į iRNR molekulę, DNR savęs padvigubinimo procesuose, taip pat taisant pažeistus jo lokusus. Tai yra biologinis histonų vaidmuo DNR.
Kaip baltymai formuoja oktamerius
Skirtingai nuo peptido H1, kitų tipų histonai,vadinamas pluta, pasižymi pakankamu plastiškumu ir formos variantų formomis. Pavyzdžiui, Н2А turi daugiausiai modifikacijų: H2AZH2AX MACROH2A. Jie skiriasi vienas nuo kito:
- C-galinės aminorūgščių liekanų sekos.
- Vieta genome.
Pavyzdžiui, histono H2ABbd variantas yra susijęs suchromatinas, kurio DNR vyksta transkripcija. MACROH2A peptidas yra tarpfazinėse chromosomose. Citologiniai tyrimai parodė, kad histonas H4 neturi variantų formų, tačiau jis sugeba užmegzti daug kovalentinių ryšių su kitais baltymais, esančiais nukleosomos oktameryje. Taigi mokslininkai mano, kad histonai yra specialių baltymų grupė, kuri praktiškai yra įtraukta į visų ląstelių gyvybės formų chromatiną.
Kaip informacija apie histonus saugoma genome
Galima teigti, kad pluta, jungiamoji irhistonų variantai yra koduojami genų grupėse, išreikštose sintetinės ląstelės gyvavimo ciklo fazės metu. Pavyzdžiui, žmonėms paveldimų polinkių grupė, vadinama HIST1, susideda iš 35 genų, esančių šeštojoje somatinėje chromosomų poroje. HIST2 klasteryje yra šeši histonus koduojantys genai ir jis yra pirmoje chromosomų poroje. Jame taip pat yra HIST3 lokusas, apimantis tris genus. Dvyliktoje poroje yra vienas genas, koduojantis histoną H4. Įdomu tai, kad šerdies baltymų genai neturi intronų, o variantinių histonų genai, priešingai, jų turi ir yra išsibarstę po visą genomą.
Apibendrindami įsitikinome, kad histonai yra baltymai, dalyvaujantys sulenkiant DNR spiralę branduolyje, taip pat joje vykstančiuose reguliavimo, taisymo ir transkripcijos procesuose.
