תכונות היסטונאס, מבנה, סוגים ופונקציות

ה היסטונים הם חלבונים בסיסיים שמקיימים אינטראקציה עם דנ"א להיווצרות נוקלאוזומים, המרכיבים את גדילי הכרומטין המהווים את הכרומוזומים באורגניזמים אאוקריוטים.

נוקלאוזומים, קומפלקסים שנוצרו על ידי דנ"א וחלבונים, התגלו בשנת 1974 וזה ההיסטונים כי להרכיב את רמת הבסיס של ארגון הכרומטין. עם זאת, קיומם של חלבונים היסטון ידוע כבר לפני 1960.

ההיסטונים מאורגנים בצורה כזו שהלהקה הכפולה של ה- DNA עוטפת סביב מרכז חלבון המורכב מחלבונים אלה, המתקשרים זה עם זה. למרכז ההיסטון יש צורת דיסק, והדנ"א נותן בערך 1.7 סיבובים סביבו.

קשרי מימן מרובים מאפשרים את חיבור הדנ"א למרכז החלבון שנוצר על ידי ההיסטונים בכל נוקלאוזום. קשרים אלה נוצרים, בעיקר, בין שלדי חומצות אמינו של היסטונים לבין עמוד השדרה של פוספט הסוכר בדנ"א. כמה אינטראקציות הידרופובי וקשרים יוניים גם להשתתף.

חלבונים הידועים בשם "קומפלקסים שיפוץ הכרומטין" אחראים על התמוטטות והיווצרות של הקשרים המחייבים בין דנ"א להיסטונים, ומאפשרים את כניסתם של המכונות התעתיקיות לדנ"א הכלול בגרעינים.

למרות הקרבה של חומצות גרעין למרכז החלבון שנוצר על ידי ההיסטונים, אלה מסודרים באופן כזה, אם יש צורך, הם מאפשרים כניסת גורמי שעתוק וחלבונים אחרים הקשורים הביטוי או השתקה גנטית..

היסטונים יכולים לעבור שינויים שונים שיוצרים וריאנטים מרובים, מה שמאפשר את קיומם של צורות שונות של הכרומטין שיש להם את המאפיין של modulation ביטוי גנים בדרכים שונות.

אינדקס

• 1 מאפיינים
• מבנה
  • 2.1 histones האיחוד
• 3 סוגים
  • 3.1 היסטונים נוקלאוזומליים
  • 3.2 היסטונים של האיחוד
• 4 פונקציות
• 5 הפניות

תכונות

הם החלבונים האיקריוטים המשומרים ביותר בטבע. זה הוכח, למשל, כי אפונה היסטון H4 שונה רק שניים מתוך 102 עמדות חומצות אמינו של חלבון פרה H4.

היסטונים הם חלבונים קטנים יחסית, עם לא יותר מ 140 חומצות אמינו. הם עשירים בשאריות חומצות אמינו בסיסיות, ולכן יש להם מטען חיובי חיובי, אשר תורם לאינטראקציה שלהם עם חומצה גרעין, טעונה שלילית, כדי ליצור נוקלאוזומים.

נוקלאוזומלים ו histones גרוטאות או גשרים ידועים. ההיסטונים הנוקלאוזומליים הם H3, H4, H2A ו- H2B, ואילו ההיסטונים המחוברים שייכים למשפחת ההיסטון H1.

במהלך הרכבה של נוקלאוזום, דימרים ספציפיים H3-H4 ו H2A-H2B נוצרים בתחילה. שני דימרים H3-H4 מצטרפים לאחר מכן ליצירת tetramers אשר משולבים לאחר מכן עם דימרים H2A-H2B, להרכיב את המרכז octameric.

כל ההיסטונים מסונתזים בעיקר בשלב ה- S של מחזור התא, והנוקלאוזומים מורכבים לתוך סלילי הדנ"א המתהווה, בדיוק אחרי המזלג..

מבנה

המבנה הכללי של ההיסטונים כולל אזור חומצות אמינו בסיסיות ואזור קרבוקסיל גלובלי משומר בקרב אורגניזמים אאוקריוטים.

מוטיב מבני המכונה "קיפול ההיסטון", המורכב משלושה אלפא סלילים המחוברים על ידי שני מזלגות ויוצרים מרכז הידרופובי קטן, אחראי על יחסי חלבון-חלבונים בין ההיסטונים המרכיבים את הנוקלאוזום.

זהו קיפול זה של היסטונים המרכיבים את תחום carboxyl globular של חלבונים nucleosomal אמר כל eukaryotes.

היסטונים יש גם "זנבות" קטנים או מסוף אמינו ואזורי מסוף אחרים carboxyl (נגיש פרוטאזות) של לא יותר מ 40 חומצות אמינו באורך. שני האזורים עשירים בחומצות אמינו בסיסיות שעשויות לעבור שינויים קוולנטיים מרובים לאחר טרנספורמציה.

היסטונים של האיחוד

ב אוקריוטים יש שתי משפחות של היסטונים של איחוד, מובחן על ידי המבנה שלהם. לחלקם יש מבנה משולש, עם התחום הגלובלי שתואר לעיל מוקף N-ו- C- מסוף "בלתי מובנים" תחומים; בעוד לאחרים יש רק תחום C-Terminal.

למרות רוב ההיסטונים נשמרים, כמה גרסאות ספציפיות עשוי להתעורר במהלך embryogenesis או התבגרות של תאים מיוחדים בכמה אורגניזמים. כמה שינויים מבניים יש לעשות עם שינויים שלאחר טרנסלוציאציה כגון הבאות:

-זרחון: הוא חשב להיות קשור לשינוי של מידת עיבוי של הכרומטין והוא נמצא בדרך כלל שאריות סרין.

-אצטילציה: הקשורים לאזורים כרומוזומליים הפעילים באופן תעתיק. זה בדרך כלל מתרחשת בשרשראות הצד של שאריות ליזין. כאשר מתרחש על שאריות אלה החיוב החיובי פוחתת, מקטין את הזיקה של חלבונים עם DNA.

-מתילציה: ניתן לתת כמו mono-, di- או tri- metilación של שאריות ליזין בולטות מן הליבה חלבון.

אנזימים ספציפיים אחראים לביצוע שינויים קוולנטיים אלה בהיסטונים. אנזימים אלה כוללים היסטון אצטיל היסטון (HAT), היסטון-deacetylase קומפלקסים (HDACs), היסטון methyltransferases ו demethylases..

סוגים

אפיון ההיסטונים בוצע על ידי טכניקות ביוכימיות מגוונות, וביניהן כרומטוגרפיות המבוססות על שרפים חלשים של קטיון קטיון בולטות.

מחברים מסוימים קובעים שיטת סיווג שבה 5 סוגים עיקריים של היסטונים נבדלים באוקריוטים: FI, עם 21 חלבונים kDa; F2A1 או FIV, של פלוס או מינוס 11.3 ק"ג; F2A2 או FIIBI, 14.5 kDa; F2B או FIIb2, עם משקל מולקולרי של 13.7 kDa ו- F3 או FIII, של 15.3 kDa.

כל סוגי ההיסטונים האלה, למעט קבוצת ה- FI, נמצאים בכמויות אקווימטריות בתאים.

סיווג אחר, עם אותו תוקף ואולי בשימוש הנפוץ ביותר כיום, מציע את קיומם של שני סוגים שונים של היסטונים, כלומר: אלה שהם חלק אוקטאמר nucleosome ואת צומת או הגשר ההיסטונים, אשר מצטרפים נוקלאוזום בין כן.

גרסאות מסוימות יכולות להתרחש גם בין מינים ובניגוד לגרעיני גרעין, גרסאות מסונתזות במהלך הממשק ומוחדרות לכרומטין מראש באמצעות תהליך התלוי באנרגיה המשתחררת מההידרוליזה של ה- ATP..

היסטונים נוקלאוזומליים

הגרעין של נוקלאוזום מורכב מזוג של כל אחד מארבעת ההיסטונים המכוננים: H2a, H2b, H3 ו- H4; אשר מעליהם קטעי דנ"א של כ -145 זוגות עוטפים.

היסטונים H4 ו H2B הם, באופן עקרוני, בלתי משתנה. כמה וריאציות ניכרות, עם זאת, היסטונים H3 ו H2A, אשר תכונות ביופיסיקליות וביוכימיים לשנות את הטבע הרגיל של נוקלאוזום.

גרסה של H2A היסטון בבני אדם, חלבון H2A.Z יש אזור חומצי גדול יכול להעדיף את היציבות של הנוקלאוזום בהתאם וריאנטים h3 histone שבו הוא משויך.

היסטונים אלה מראים כמה השתנות בין המינים, להיות מקרה מיוחד של היסטון H2B, אשר השלישי של המולקולה משתנה מאוד.

היסטונים של האיחוד

צומת או ההיסטונים גשר הם היסטונים של מחלקה H1. אלה אחראים לאיחוד בין נוקלאוזומים לבין הגנת הדנ"א הבולטת בהתחלה ובסוף של כל חלקיק.

בניגוד להיסטונים נוקלאוזומליים, לא לכל ההיסטונים מסוג H1 יש את האזור הכדורי של "קיפול" ההיסטונים. חלבונים אלה נקשרים לדנ"א בין נוקלאוזומים, ומאפשרים שינוי במאזן הכרומטין לעבר מצב מתוח יותר ופחות פעיל,.

מחקרים קשרו את ההיסטונים האלה עם הזדקנות, תיקון דנ"א ותהליכים אפופטוטיים, ולכן הם חושבים שיש להם תפקיד מכריע בשמירה על שלמות גנומית.

פונקציות

כל שאריות חומצות האמינו של ההיסטונים משתתפות, בדרך זו או אחרת, באינטראקציה שלהן עם דנ"א, מה שמסביר את העובדה שהן נשמרות כל כך בין ממלכות האורגניזמים האיקריוטים.

ההשתתפות של היסטונים באריזת הדנ"א בצורה של הכרומטין היא בעלת חשיבות רבה לאורגניזמים רב תאיים מורכבים, שבהם ניתן לייחס שושלות תאים שונות רק על ידי שינוי הנגישות של הגנים שלהם למכונות התעתיק.

אזורים גנומיים פעילים בתעתיק הם צפופים בנוקליזומים, דבר המצביע על כך שהקשר של DNA עם חלבונים היסטוניים הוא חיוני עבור הרגולציה השלילית או החיובית של התעתיק שלהם.

כמו כן, לאורך כל החיים של התא, התגובה למספר רב של גירויים, פנימיים וחיצוניים, תלויה בשינויים קטנים בכרומטין, אשר בדרך כלל יש לעשות עם שיפוץ מחדש לאחר תרגום ושינויים של ההיסטונים שנמצאו קשר הדוק עם דנ"א.

משתנים היסטון מרובים להפעיל פונקציות שונות eukaryotes. אחת מהן קשורה להשתתפות של גרסה H3 היסטון במבנה של מבנים centromeric אחראי על ההפרדה של הכרומוזומים במהלך מיטוזה.

הוכח כי עמיתו של חלבון זה eukaryotes אחרים הוא חיוני עבור הרכבה של kinetochore חלבון שאליו microtubules ציר מצמידים תוך מיטוזה ו המיוזה..

הפניות

1. אלברטס, ב, ג 'ונסון, א, לואיס, ג' יי, מורגן, ד, Raff, M., רוברטס, ק ', & וולטר, P. (2015). ביולוגיה מולקולרית של התא (6th ed.). ניו יורק: מדע גרלנד.
2. קמפוס, א ', וריינברג, ד' (2009). היסטונים: הכרות כרומוטית. אנו. כרך ג '., 43, 559-599.
3. Harvey, A. C., & Downs, J. A. (2004). מה הפונקציות לעשות histones המקשר לספק? מיקרוביולוגיה מולקולרית, 53, 771-775.
4. הניקוף, ס ', ואחמד, ק. (2005). הרכבה של היסטונים שונים לתוך הכרומטין. אנו. Cell הכומר. ביול, 21, 133-153.
5. Isenberg, I. (1979). היסטונים. אנו. Rev. Biochem., 48, 159-191.
6. Kornberg, R. D., & Thomas, J. O. (1974). מבנה הכרומטין: אוליגומרים של ההיסטונים. מדע, 184 (4139), 865-868.
7. Smith, E., DeLange, R., & Bonner, J. (1970). כימיה וביולוגיה של ההיסטונים. ביקורות פיזיולוגיות, 50 (2), 159-170.