Histones adalah ... Peran histones dalam DNA

DNA asam nukleat, yang memasuki nukleus sel eukariotik, dipadatkan secara kompak karena struktur khusus. Dalam sitologi mereka memiliki nama khusus - histones. Ini adalah peptida yang menunjukkan sifat kimia dasar. Struktur dan fungsi yang dilakukan di dalam sel akan dibahas dalam artikel ini.

Bagaimana DNA diorganisasikan di dalam nukleus

Untuk "meremas" rantai DNA polinukleotida yang panjang ke dalam mikrokosmos inti sel, ada "gulungan" asli - protein-histon. Mereka untai ganda asam deoksiribonukleat. Struktur seperti itu, yang terletak di karyoplasma, disebut nukleosom. Studi biokimia telah menetapkan bahwa protein histone diorganisasikan dalam bentuk beberapa modifikasi: histon H1 / H5, H2A, H2B, H3, H4. Peptida pertama dari daftar ini biasanya disebut linker, sisanya adalah krustasea. Ini adalah protein-histones yang membentuk nukleosom.

Keanehan struktur peptida nukleosom

Analisis kimia tersebut membuktikan fakta kandungan berlebih pada inti histones molekul asam amino tersebut sebagai lisin dan arginin. Yang pertama tak tergantikan, dan yang lainnya tergantikan sebagian dan hadir di hampir semua peptida. Protein-histones menumpuk kelebihan muatan positif pada residu asam amino. Mereka menetralisir muatan negatif total ion PO ₄ ^3- anion yang membentuk DNA. Fitur lain dari struktur protein ini adalah bahwa ia identik dalam organisme yang termasuk dalam kerajaan tumbuhan, hewan dan jamur.

Karena histones adalah protein nukleus, mereka, karena strukturnya, dapat berpartisipasi dalam proses yang terjadi pada karyoplasma. Sebagai contoh, yang paling penting untuk proses transkripsi adalah peptida H1, protein histone yang memegang nukleosom yang merupakan bagian dari kromatin dalam inti padat yang dipesan. Juga, dalam kasus kerusakan pada lokus DNA, molekul varian yang disebut dari peptida inti berpartisipasi dalam perbaikan situs-situs ini.

Peptida sapi

Mereka menentukan struktur nukleosom, yang terdiri dari empat macam molekul yang disebut H2A, H2B dan H3 dan H4. Dalam nukleosom ada dua molekul dari masing-masing jenis, struktur ini disebut octamer. Molekul protein deoksiribonukleat dan inti membentuk ikatan hidrofobik, hidrogen dan kovalen di antara mereka sendiri. Protein-histones adalah inti nukleosom. Mereka juga mengandung ekor NC yang tidak terstruktur. Bagian ini terdiri dari 15-30 residu asam amino dan berpartisipasi dalam proses epigenetik yang mengendalikan ekspresi gen. Inti inti dari bagian inti nukleosom memiliki bobot molekul yang kecil; bagiannya tidak seperti bagian ekor, ada beberapa pulau monomer protein hidrofobik: valin, prolin, lezine, metionin.

Penelitian ilmiah terbaru di bidang biokimia menyebabkan munculnya hipotesis kode histon. Berbeda dengan kode genetik, yang universal untuk semua bentuk kehidupan seluler di Bumi, kode histonnya bervariasi. Istilah ini mengacu pada modifikasi bagian ekor peptida sebagai hasil reaksi asetilasi, metilasi, fosforilasi. Semua proses kimia di atas terjadi dengan adanya kompleks multienzyme. Karena proses biokimia seperti memodifikasi histones inti, koreksi ekspresi gen yang mengendalikan reaksi intranuklear yang melibatkan DNA: reparasi, transkripsi, replikasi terjadi. Kromatin itu sendiri di bawah pengaruh perubahan dalam kode histon yang mengalami remodeling, yaitu mengubah kemasannya di nukleosom (mengembunkan atau sebaliknya, mengendur).

Protein linker

Histone H1, yang berada dalam kromatin, menggabungkan dengan bagian luar nukleosom dan mempertahankannya sebagai super-heliks asam deoksiribonukleat. Fiksasinya berlangsung di lokasi tetramer yang terdiri dari dua molekul peptida H3 dan dua molekul H4. Pada perwakilan kelas burung dan kelas reptil pada eritrosit, protein linker lain H5 ditemukan sebagai pengganti histon H1.

H1 peptida berisi domain HMJB, sebuah wilayah struktural sekitar 80 residu asam amino. Hal ini hampir sama pada kebanyakan organisme, termasuk tumbuhan, hewan dan manusia. Domain ini tidak dikenai modifikasi dan bersifat konservatif. H1 Peptida memiliki dua bentuk konfigurasi spasial: dilipat dalam bentuk globule dan dikerahkan - dalam bentuk tersier. Yang terakhir terjadi ketika koneksi daerah terminal-C dari histon dengan domain pengikat DNA rusak. Linker peptide secara aktif berpartisipasi dalam menulis ulang informasi dari gen ke molekul mRNA, dalam proses duplikasi DNA sendiri, dan juga memperbaiki lokus yang rusak. Ini adalah peran biologis histones dalam DNA.

Bagaimana protein membentuk octamer

Tidak seperti H1 peptida, jenis histon lainnya, yang disebut krustasea, ditandai dengan bentuk plastisitas dan bentuk varian yang cukup. Sebagai contoh, H2A memiliki jumlah modifikasi terbesar: H2AZH2AX MAKROH2A. Mereka berbeda di antara mereka sendiri:

• Urutan residu asam amino terminal C.
• Lokasi di genom.

Sebagai contoh, varian histone H2ABbd saling terkait dengan kromatin, dalam DNA dimana transkripsi terjadi. Peptida MACROH2A terletak pada kromosom interphase. Studi sitologi telah menunjukkan bahwa H4 histon tidak memiliki bentuk varian, namun mampu membentuk sejumlah besar ikatan kovalen dengan protein lain yang memasuki oknum nukleosom. Dengan demikian, ilmuwan percaya bahwa histones adalah kelompok protein khusus yang praktis memasukkan kromatin dari semua bentuk kehidupan seluler.

Bagaimana informasi tentang histones dalam genom yang tersimpan

Dapat dikatakan bahwa crustal, linker dan varian histones dikodekan dalam kelompok gen yang dinyatakan dalam fase sintetis siklus hidup sel. Misalnya, bagi manusia, kelompok deposito turun-temurun, yang disebut HIST1, terdiri dari 35 gen yang terlokalisasi pada pasangan kromosom somatik keenam. Cluster HIST2 berisi enam gen yang mengkodekan histon dan berada pada pasangan kromosom pertama. Ini juga berisi lokus HIST3, yang mencakup tiga gen. Pada pasangan keduabelas, ada satu gen yang mengkodekan histon H4. Menariknya, gen protein kerak bumi tidak memiliki intron, dan gen varian histones, sebaliknya, mengandung dan tersebar di seluruh genom.

Sebagai rangkuman, kami yakin bahwa histones adalah protein yang terlibat dalam peletakan heliks DNA di nukleus, dan juga dalam peraturan, proses perbaikan dan transkripsi yang terjadi di dalamnya.