Ciri-ciri, struktur, jenis dan fungsi Histonas



The histones adalah protein asas yang berinteraksi dengan DNA untuk pembentukan nukleosomes, yang membentuk helai kromatin yang membentuk kromosom dalam organisma eukariotik.

Nukleosomes, kompleks yang terbentuk oleh DNA dan protein, ditemui pada tahun 1974 dan ia adalah histones yang menyusun tahap asas kromatin ini. Walau bagaimanapun, kewujudan protein histon diketahui sejak sebelum 1960-an.

Histones diorganisir sedemikian rupa sehingga band double DNA dibungkus di pusat protein yang terdiri daripada protein-protein ini yang berinteraksi rapat antara satu sama lain. Pusat histon mempunyai bentuk cakera dan DNA memberikan kira-kira 1.7 gilirannya.

Banyak ikatan hidrogen membolehkan pengikatan DNA ke pusat protein yang dibentuk oleh histones dalam setiap nukleosom. Ikatan ini dibentuk, kebanyakannya, antara tulang asid amino histones dan tulang belakang gula-fosfat DNA. Sesetengah interaksi hidrofobik dan ikatan ionik turut mengambil bahagian.

Protein yang dikenali sebagai "kompleks chromatin pembentukan semula" bertanggungjawab untuk berbuka dan pembentukan ikatan antara DNA mengikat dan histones, membolehkan kemasukan mesin transkripsi DNA yang terkandung dalam nucleosomes.

Walaupun keakraban asid nukleik kepada teras protein yang terdiri daripada histones, ini disusun supaya, jika perlu, membolehkan kemasukan faktor transkripsi dan lain-lain yang berkaitan dengan ungkapan atau gen mendiamkan protein.

Histon boleh menjalani pelbagai pengubahsuaian yang menghasilkan pelbagai variasi, menjadikan mungkin wujud pelbagai bentuk kromatin yang mempunyai sifat ekspresi gen dalam cara yang berbeza.

Indeks

  • 1 Ciri-ciri
  • 2 Struktur
    • 2.1 Histoni kesatuan
  • 3 jenis
    • 3.1 histologi nukleosom
    • 3.2 Histoni kesatuan
  • 4 Fungsi
  • 5 Rujukan

Ciri-ciri

Mereka adalah protein eukariotik yang paling konservatif. Contohnya, contohnya, H4 histone kacang berbeza hanya dua daripada 102 kedudukan asid amino protein H4.

Histones adalah protein yang agak kecil, dengan tidak melebihi 140 asid amino. Mereka kaya dengan sisa-sisa asid amino asas, jadi mereka mempunyai cas net positif, yang menyumbang kepada interaksi mereka dengan asid nukleik, bercas negatif, untuk membentuk nukleosom.

Histologi nukleosom dan jambatan atau jambatan diketahui. Histon nukleosom adalah H3, H4, H2A dan H2B, manakala histon mengikat tergolong dalam keluarga histon H1.

Semasa pemasangan nukleosom, dimer spesifik H3-H4 dan H2A-H2B pada mulanya terbentuk. Dua dimetil H3-H4 kemudian disambungkan untuk membentuk tetramer yang kemudian digabungkan dengan dimer H2A-H2B, membentuk pusat oktamerik.

Semua histones disintesis terutamanya semasa fasa S kitaran sel, dan nukleosom dipasang ke helical DNA yang baru muncul, hanya selepas garpu replikasi..

Struktur

Struktur umum histon termasuk rantau asid amino asas dan rantau karboksil globular yang sangat konservatif di kalangan organisma eukariotik.

A motif struktur yang dikenali sebagai "histone kali ganda", terdiri daripada tiga helices alpha dan dua belenggu yang berkaitan dengan membentuk pusat hidrofobik kecil, adalah bertanggungjawab untuk interaksi protein-protein antara histones membentuk nucleosome yang.

Ia adalah lipatan histones yang membentuk domain carboxyl globular protein nukleosomal dalam semua eukariota.

Histon juga mempunyai "ekor" kecil atau terminal amino dan kawasan karboksil-terminal lain (boleh diakses untuk protease) yang tidak melebihi 40 asid amino. Kedua-dua rantau ini kaya dengan asid amino asas yang boleh menjalani pengubahsuaian kovalen pasca translasi.

Histoni kesatuan

Dalam eukariota terdapat dua buah keluarga kesatuan, dibezakan oleh struktur mereka. Ada yang mempunyai struktur tripartit, dengan domain globular yang diterangkan di atas diapit oleh domain "tidak terstruktur" N-dan C-terminal; manakala yang lain hanya mempunyai domain C-terminal.

Walaupun kebanyakan histones dipelihara, beberapa variasi tertentu mungkin timbul semasa embriogenesis atau pematangan sel khusus dalam sesetengah organisma. Beberapa variasi struktur mempunyai kaitan dengan pengubahsuaian selepas translasi seperti berikut:

-Fosforilasi: ia dianggap berkaitan dengan pengubahsuaian darjah pemeluwapan kromatin dan biasanya terdapat dalam sisa serina.

-Acetylation: yang dikaitkan dengan kawasan kromosom yang aktif secara transkripsi. Ia biasanya berlaku di rantaian tepi residu lisin. Apabila berlaku pada sisa-sisa ini, caj positif berkurang, menurunkan pertalian protein dengan DNA.

-Metilasi: boleh diberikan sebagai mono-, di- atau tri-metilación residu lisin yang menonjol dari teras protein.

enzim tertentu adalah bertanggungjawab untuk menjalankan ini pengubahsuaian kovalen untuk histon. Antara enzim ini transferases asetil histone (topi), histone deacetylases kompleks (HDACs) dan methyltransferases histone dan demethylases termasuk.

Jenis

Pencirian histon telah dilakukan oleh pelbagai teknik biokimia, di antaranya kromatografi yang berdasarkan resin pertukaran kation lemah menonjol.

Beberapa pengarang menubuhkan kaedah klasifikasi di mana 5 jenis utama histones dibezakan dalam eukariot: FI, dengan 21 kDa protein; F2A1 atau FIV, ditambah atau tolak 11.3 kDa; F2A2 atau FIIbI, 14.5 kDa; F2B atau FIIb2, dengan berat molekul 13.7 kDa, dan F3 atau FIII, daripada 15.3 kDa.

Semua jenis histon, kecuali kumpulan FI, terdapat dalam jumlah equimolar dalam sel.

Klasifikasi lain, dengan daya yang sama dan mungkin hari ini yang paling digunakan, mencadangkan kewujudan dua jenis histones, iaitu orang-orang yang merupakan sebahagian daripada octamer daripada nucleosome dan histone mengikat atau jambatan yang menghubungkan antara nucleosomes ya.

Beberapa varian juga boleh berlaku antara spesies dan tidak seperti histones teras, varian disintesis semasa interfasa dan dimasukkan ke dalam kromatin terbentuk terlebih dahulu melalui proses yang bergantung kepada tenaga yang dibebaskan dari ATP hidrolisis.

Histologi nukleosom

Nukleus nukleosom terdiri daripada sepasang setiap empat histon konstitutif: H2a, H2b, H3 dan H4; di mana segmen DNA kira-kira 145 pasangan asas dibalut.

Histon H4 dan H2B, pada dasarnya, tidak dapat berubah. Sesetengah variasi jelas, bagaimanapun, dalam h3 H3 dan H2A, yang sifat biofisik dan biokimia mengubah sifat normal nukleosom.

A varian H2A histone pada manusia, protein ini mempunyai kawasan berasid H2A.Z dan boleh menggalakkan kestabilan nucleosome bergantung kepada varian histone H3 dikaitkan dengan yang.

Histon-histon ini memperlihatkan beberapa kebolehubahan antara spesies, yang menjadi kes khas histon H2B, yang mana ketiga molekul pertama sangat berubah-ubah.

Histoni kesatuan

Persimpangan atau jambatan histones adalah histones kelas H1. Ini bertanggungjawab untuk kesatuan antara nukleosom dan perlindungan DNA yang menonjol pada awal dan akhir setiap zarah.

Tidak seperti histologi nukleosom, tidak semua histones jenis H1 mempunyai rantau globular "kali ganda" histones. Protein ini mengikat DNA antara nucleosomes, memfasilitasi perubahan dalam keseimbangan kromatin ke arah keadaan yang lebih condensed dan kurang aktif, secara transkripsi.

Kajian telah menghubungkan histones ini dengan penuaan, pembaikan DNA dan proses apoptosis, sehingga dianggap bahawa mereka mempunyai peranan penting dalam penyelenggaraan integriti genom.

Fungsi

Semua sisa-sisa asid amino dari histon berpartisipasi, dalam satu cara atau yang lain, dalam interaksi mereka dengan DNA, yang menerangkan hakikat bahawa mereka begitu terpelihara di antara kerajaan-kerajaan organisma eukariotik.

Penyertaan histones dalam bungkusan DNA dalam bentuk kromatin adalah sangat relevan kepada organisma multisel kompleks di mana keturunan sel yang berbeza boleh mengkhusus hanya menukar Kebolehcapaian gen mereka kepada jentera transkripsi.

Kawasan genomik transkripsi yang aktif adalah padat dalam nukleosom, menunjukkan bahawa persatuan DNA dengan protein histone adalah penting untuk pengawalseliaan negatif atau positif mereka.

Begitu juga, sepanjang hayat tindak balas sel untuk banyak rangsangan, dalaman dan luaran, ia bergantung kepada perubahan kecil dalam chromatin, yang biasanya mempunyai kaitan dengan pembentukan semula dan pengubahsuaian posttranslational daripada histones dijumpai di dalam hubungan rapat dengan DNA.

Pembolehubah histone berbilang mempunyai fungsi yang berbeza dalam eukariota. Salah satu daripada mereka ada kaitan dengan penyertaan varian H3 histon dalam pembentukan struktur centromeric yang bertanggungjawab untuk pemisahan kromosom semasa mitosis.

Ia telah menunjukkan bahawa rakan sejawatannya dari protein ini dalam eukariot lain adalah penting bagi pemasangan kinetokor protein yang microtubules spindle mengikat semasa mitosis dan meiosis.

Rujukan

  1. Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., Morgan, D., Raff, M., Roberts, K., & Walter, P. (2015). Biologi Molekul Sel (6th ed.). New York: Sains Garland.
  2. Campos, E. I., & Reinberg, D. (2009). Histones: Annotating Chromatin. Annu. Rev. Genet., 43, 559-599.
  3. Harvey, A. C., & Downs, J. A. (2004). Apakah fungsi yang menghubungkan histones? Mikrobiologi Molekul, 53, 771-775.
  4. Henikoff, S., & Ahmad, K. (2005). Perhimpunan Varian Harian menjadi Chromatin. Annu. Rev. Cell. Dev. Biol., 21, 133-153.
  5. Isenberg, I. (1979). Histones. Annu. Wahyu Biochem, 48, 159-191.
  6. Kornberg, R. D., & Thomas, J. O. (1974). Struktur Chromatin: Oligomer Histones. Sains, 184 (4139), 865-868.
  7. Smith, E., DeLange, R., & Bonner, J. (1970). Kimia dan Biologi Histones. Ulasan fisiologi, 50 (2), 159-170.