Histonové a non-histonové proteiny: druhy, funkce

Zvažte funkce nehistonových proteinů, jejich význam pro tělo. Toto téma je zvláště zajímavé, zaslouží si podrobnou studii.

Hlavní proteiny chromatinu

Histonové a nehistonové proteiny jsou přímo spojeny s DNA. Jeho úloha v složení interfázových a mitotických chromozomů je poměrně vysoká - skladování a šíření genetické informace.

Při provádění takových funkcí je nutné mít jasnou strukturní základnu, která umožňuje uspořádání dlouhých molekul DNA v jasném pořadí. Taková akce umožňuje kontrolovat periodicitu průběhu syntézy RNA, DNA reduplication.

Jeho koncentrace v mezifázovém jádře je 100 mg / ml. Jedno jádro savce odpovídá asi 2 m DNA lokalizované ve sférickém jádru o průměru řádově 10 um.

Skupiny proteinů

Navzdory rozmanitosti je obvyklé vyčlenit dvě skupiny. Funkce histonu a nehistonových proteinů mají určité rozdíly. Okolo 80 procent všech chromatinových proteinů je histon. Spolupracují s DNA kvůli iontovým a solným vazbám.

Navzdory významnému množství jsou histony a nehistonové chromatinové proteiny reprezentovány nevýznamnou řadou proteinů, eukaryotické buňky obsahují asi pět až sedm typů histonových molekul.

Nehistonové proteiny v chromozomech jsou většinou specifické. Interaktují pouze s určitými strukturami molekul DNA.

Vlastnosti histonů

Jaké jsou funkce histonu a nehistonových proteinů v chromozomu? Histony se váží jako molekulární komplex s DNA, jsou to podjednotky takového systému.

Histony jsou proteiny, které jsou charakteristické pouze pro chromatin. Mají určité vlastnosti, které jim umožňují provádět specifické funkce v organismech. Jedná se o alkalické nebo bazické proteiny, které jsou charakterizovány dostatečně vysokým obsahem argininu a lysinu. Vzhledem k pozitivním nábojům na aminoskupinách je stanovena elektrostatická nebo solná vazba s opačnými náboji na strukturách fosfátové DNA.

Takové spojení je poměrně labilní, snadno se zničí, s disociací histonů a DNA. Chromatin je zvažován komplexní nukleový protein komplex, ve kterém jsou přítomny vysoké molekuly polymerní DNA, stejně jako významný počet histonových molekul.

Vlastnosti

Histony jsou poměrně malé molekuly proteinů. Mají podobné vlastnosti u všech eukaryot a nacházejí se v podobných třídách histonů. Například druhy H3 a H4 jsou považovány za bohaté na arginin, protože obsahují dostatečné množství této aminokyseliny.

Typy histonů

Takové histony jsou považovány za konzervativní, protože aminokyselinová sekvence v nich je podobná i u vzdálených druhů.

H2A a H2B jsou považovány za bílkoviny se středním obsahem lyzinu. Různé objekty v těchto skupinách mají některé variace v primární struktuře, stejně jako v sekvenci aminokyselinových zbytků.

Histon H1 je třída proteinů, ve kterých jsou aminokyseliny uspořádány v podobné sekvenci.

Odhalují více interdisciplinární a mezidruhové variace. Jako obecná vlastnost je zvažováno významné množství lysinu, v důsledku čehož tyto proteiny mohou být odděleny od chromatinu ve zředěných solných roztokech.

Histony všech tříd jsou charakterizovány rozdělením skupin základních aminokyselin: argininu a lysinu na koncích molekul.

H1 je charakterizován proměnlivým N-koncem, který interaguje s jinými histony a C-konec je obohacen lysinem, to je to, že interaguje s DNA.

V životě buněk jsou možné histonové modifikace:

• methylace;
• acetylace.

Takové procesy vedou ke změně počtu pozitivních nábojů, jsou to reverzibilní reakce. Při fosforylaci serinových zbytků se objevuje nadměrný záporný náboj. Takové modifikace ovlivňují vlastnosti histonů, jejich interakce s DNA. Například, když jsou histony acetylated, je pozorována aktivace genů a defosforylace způsobuje decondensaci a kondenzaci chromatinu.

Vlastnosti syntézy

Proces se vyskytuje v cytoplazmě, pak dochází k transportu do jádra, navázání na DNA, když se replikuje v období S. Po ukončení syntézy DNA DNA se histonová RNA informace rozpadá během několika minut, proces syntézy se zastaví.

Rozdělení na skupiny

Přidělit různé typy proteinů, které nejsou histonem. Rozdělení do pěti skupin je podmíněno, je založeno na interní podobnosti. Významný počet charakteristických vlastností byl nalezen u vyšších a nižších eukaryotických organismů.

Například místo H1, charakteristické pro tkáně nižších organizmů obratlovců, se nachází histon H5, který obsahuje více serinu a argininu.

Existují také situace související s částečnou nebo úplnou absencí histonových skupin v eukaryotách.

Funkčnost

Podobné proteiny byly nalezeny v bakteriích, virech, mitochondriích. Například v E. coli jsou nalezeny proteiny v buňce, jejichž aminokyselinové složení je podobné histonům.

Nehistonové chromatinové proteiny mají v živých organismech důležité funkce. Před objevením nukleozomů byly použity dvě hypotézy týkající se funkčního významu, regulační strukturální role takových proteinů.

Bylo zjištěno, že když se k izolovanému chromatinu přidá RNA polymeráza, získá se matice pro transkripční proces. Jeho aktivita se však odhaduje pouze na 10% podobného ukazatele čisté DNA. Zvyšuje se s odstraněním skupin histonů a při jejich absenci je maximální hodnota.

To znamená, že celkový obsah histonů umožňuje řídit proces přepisu. Kvalitativní a kvantitativní změny histonů ovlivňují aktivitu chromatinu, stupeň jeho kompaktnosti.

Otázka týkající se specifičnosti regulačních charakteristik histonů během syntézy specifické i-RNA v různých buňkách nebyla plně prozkoumána.

S postupným přidáním frakce histonů do roztoků obsahujících čistou DNA se pozoruje srážení jako komplex DNP. Když je histonový chromatin odstraněn z roztoku, dochází k úplnému přechodu na rozpustnou bázi.

Funkce nehistonových proteinů se neomezují pouze na konstrukci molekul, jsou mnohem složitější a mnohostrannější.

Strukturní význam nukleosomů

V prvních elektromikroskopických a biochemických studiích bylo prokázáno, že přípravky DPN mají vláknité struktury s průměrem v rozmezí 5 až 50 nm. Jako pojetí struktura bílkovin molekuly bylo možné zjistit, že existuje přímý vztah mezi průměrem chromatinové fibrily a způsobem, jakým je léčivo izolováno.

Na tenkých částech mitotických chromozomů a mezifázových jader po detekci glutaraldehyd byly nalezeny chromátované vlákny o tloušťce 30 nm.

Chromatinové vlákna mají podobné rozměry v případě fyzické fixace jejich jader: během zmrazování, štěpení, pořizování replik z podobných přípravků.

Nehistonové chromatinové proteiny byly objeveny dvěma různými metodami částic nukleosomů chromatinu.

Výzkum

Když jsou chromatinové přípravky vysráženy na substrátu pro elektronovou mikroskopii za alkalických podmínek, s nepodstatnou iontovou silou se získají chromatinové řetězce podobné kuličkám. Jejich velikost nepřesahuje 10 nm a globule jsou spojeny segmenty DNA, jejichž délka nepřesahuje 20 nm. Během pozorování bylo možné vytvořit vztah mezi strukturou DNA a produkty rozpadu.

Zajímavé informace

Nehistonové proteiny tvoří asi dvacet procent chromatinových proteinů. Jsou to bílkoviny (s výjimkou těch, které se vyznačují chromozomy). Nehistonové proteiny jsou kombinovaná skupina proteinů, která se liší nejen vlastnostmi, ale také funkčním významem.

Většina z nich se týká proteinů jaderné matrice, které se nacházejí jak v mezifázových jádrech, tak v mitotických chromozomech.

Nehistonové proteiny mohou obsahovat asi 450 jednotlivých polymerů, které mají různé molekulové hmotnosti. Některé z nich jsou rozpustné ve vodě, existují také ty, které jsou rozpustné v kyselých roztocích. Kvůli křehkosti vazby s chromatinem probíhající disociace v přítomnosti denaturačních činidel existují významné problémy s klasifikací a popisem těchto proteinových molekul.

Nehistonové proteiny jsou regulační polymery, které stimulují transkripci. Existují inhibitory tohoto procesu, které se váží v určité sekvenci k DNA.

Nehistonové proteiny mohou zahrnovat enzymy, které se podílejí na metabolismu nukleových kyselin: RNA methylázy a DNA, DNAázové, polymerázové a chromatinové proteiny.

Prostředí sady takových polymerních sloučenin se považuje za nejvíce studované nehistonové proteiny, které mají vysokou mobilitu. Jsou charakterizovány dobrou elektroforetickou pohyblivostí, extrakcí v roztoku stolní soli.

HMG proteiny jsou zastoupeny ve čtyřech formách:

• HMG-2 (mv = 26 000),
• HMG-1 (mv = 25 500),
• HMG-17 (mc = 9247),
• HMG-14 (mv = 100 000).

V živé buňce těchto struktur není obsaženo více než 5% z celkového počtu histonů. Jsou zvláště časté u aktivního chromatinu.

Proteiny HMG-2 a HMG-1 nejsou zahrnuty do nukleozomu, váží se pouze na linkerové fragmenty DNA.

Proteiny HMG-14 a inhibitory HMG-17 schopné se vázat na serdtsepodobnymi polymery nukleosomy, což má za následek změnu úrovně montáž DNP vláken, by měly být dostupnější pro reakci s RNA polymerázou. V této situaci, HMG-proteiny působí jako regulátory transkripční aktivity. To bylo možné zjistit, že frakce chromatinu, která má zvýšenou citlivost na DNázy I, nasytí se HMG-proteiny.

Závěr

Třetí úroveň strukturní organizace chromatinu je smyčkové DNA domény. Během výzkumu bylo zjištěno, že je obtížné získat úplný obraz o chromozomech v mitóze, v mezifáze, pouze při dešifrování principu elementárních komponent chromozomů.

Zhutnění DNA se získává 40krát díky maximální spiralizaci. To nestačí k získání skutečné představy o velikosti a vlastnostech chromozomů. Dá se logicky dospět k závěru, že by měly existovat ještě vyšší úrovně shromáždění DNA, pomocí kterých by bylo možné jednoznačně poskytnout obecnou charakteristiku chromozomů.

Vědci se podařilo najít podobné úrovně uspořádání chromatinu jako výsledek jeho umělé dekoncentrace. V podobné situaci se specifické proteiny budou vázat na některé části DNA, které mají domény v křižovatce.

Princip eukaryotních buněk byl také nalezen v principu smyčkového balení DNA.

Pokud například provedete zpracování izolovaného jádra roztokem obyčejné soli, bude zachována celistvost jádra. Podobná struktura se začala nazývat nukleotidem. Jeho obvod zahrnuje významný počet uzavřených smyček DNA, jejichž průměrná velikost je 60 kb.

Při preparativní izolaci chromomerů bude pozorována následná extrakce histonů z nich pod elektronovým mikroskopem. Počet smyček v jedné zásuvce je od 15 do 80, celková délka DNA dosahuje 50 mikronů.

Reprezentace struktury a základní funkční charakteristiky proteinových molekul, získané během experimentální činnosti, umožňují vědcům vyvinout drogy a vytvářet inovativní metody pro účinnou kontrolu genetických onemocnění.