Histones -kenmerken, structuur, typen en functies

De histonen Het zijn basiseiwitten die interageren met DNA voor de vorming van nucleosomen, die de samenstellende chromatine -strengen van chromosomen in eukaryotische organismen vormen.

De nucleosomen, complexen gevormd door DNA en eiwitten, werden ontdekt in 1974 en het zijn histonen die dit basale niveau van chromatine -organisatie samenstellen. Het bestaan ​​van histone -eiwitten is echter bekend sindsdien vóór de jaren 60.

Grafische weergave van een nucleosoom met een octumrisch centrum van histonen en DNA ingeschreven (Bron: Jawahar Swaminathan en MSD -personeel van het European Bioinformatics Institute [Public Domain] via Wikimedia Commons) via Wikimedia Commons) via Wikimedia Commons)

De histonen zijn zodanig georganiseerd dat het dubbele band -DNA rond een eiwitcentrum wordt gerold dat uit deze eiwitten is samengesteld die nauw samenwerken met elkaar. Het histone center heeft een schijf en het DNA geeft meer of minder 1.7 draait zich om.

Meerdere waterstofbruggen maken de vereniging van DNA mogelijk naar het eiwitcentrum gevormd door histonen in elk nucleosoom. Deze links worden meestal gevormd tussen de aminozuurskeletten van de histonen en het suiker-fosfaatskelet van het DNA. Sommige hydrofobe interacties en ionische bindingen nemen ook deel.

Eiwitten bekend als "chromatine -remodelleringscomplexen" zijn verantwoordelijk voor het uiteenvallen en de vorming van vakbondsbindingen tussen DNA en histonen, waardoor de transcriptionele machines in de nucleosomen in de nucleosomen kunnen worden ingevoerd.

Ondanks de nabijheid van nucleïnezuren met het eiwitcentrum gevormd door histonen, zijn deze op een zodanige manier gerangschikt dat ze, indien nodig, de invoer van transcriptiefactoren en andere eiwitten gerelateerd aan expressie of genetische silencing mogelijk maken.

Histonas kunnen verschillende modificaties ondergaan die meerdere varianten genereren, waardoor het bestaan ​​van veel verschillende vormen van chromatine mogelijk is die de eigenschap hebben van het moduleren van genetische expressie op verschillende manieren.

[TOC]

Kenmerken

Ze zijn van de meest bewaarde eukaryot -eiwitten in de natuur. Er is bijvoorbeeld aangetoond dat Histona H4 van de PEA verschilt in slechts twee van de 102 aminozuurposities van het H4 -koeieneiwit.

Histonas zijn relatief kleine eiwitten, met niet meer dan 140 aminozuren. Ze zijn rijk aan basis aminozuurafval, dus ze hebben een positieve netto belasting, wat bijdraagt ​​aan hun interactie met nucleïnezuur, negatieve belasting, om nucleosomen te vormen.

Kan u van dienst zijn: Propionibacterium

Nucleosomale en unie- of brughistonen zijn bekend. Nucleosomale histonen zijn H3, H4, H2A en H2B, terwijl Union Histonen behoren tot de H1 Histonas -familie.

Tijdens de nucleosoomassemblage, specifieke dimeren H3-H4 en H2A-H2B. Twee H3-H4 Dímeros later komen samen om tetrameren te vormen die vervolgens worden gecombineerd met H2A-H2B-diameters, die het octumrische centrum vormen.

Alle histonen worden voornamelijk gesynthetiseerd tijdens de S -fase van de celcyclus en de nucleosomen worden geassembleerd in de duik -DNA -propellers, net na de replicatievork.

Structuur

De algemene structuur van histonen omvat een basisch aminozuurgebied en een sterk bewaard gebollulair carboxylgebied tussen eukaryotische organismen.

Een structureel motief dat bekend staat als "Histonas Fold", samengesteld uit drie alfa-propellers verbonden door twee vorken en dat een klein hydrofoob centrum vormen, is verantwoordelijk voor eiwit-eiwit-interacties tussen histonen die de nucleosoom vormen.

Het is deze histon -vouw die het bolvormige carboxyldomein van deze nucleosomale eiwitten vormt in alle eukaryoten.

Histonas heeft ook kleine "staarten" of amino-terminale gebieden en andere carboxyl-terminalen (toegankelijk voor protease), niet meer dan 40 aminozuren in lengte. Beide regio's zijn rijk aan basisaminozuren die mogelijk meerdere post -trackingic covalente wijzigingen lijden.

Union Histones

In eukaryoten zijn er twee vakbondshistonesfamilies, onderscheiden van elkaar door hun structuur. Sommigen hebben een tripartiete structuur, met het hierboven beschreven bolvormige domein geflankeerd door N- en C-C-terminalen "ongestructureerde" domeinen; terwijl anderen alleen een C-terminaal domein hebben.

Hoewel de meeste histonen worden bewaard, kunnen tijdens embryogenese of rijping van gespecialiseerde cellen in sommige organismen enkele specifieke varianten optreden. Sommige structurele variaties hebben te maken met post -translationele wijzigingen zoals die die volgen:

-Fosforylering: Er wordt gedacht dat het gerelateerd is aan de aanpassing van de mate van chromatine -condensatie en vaak wordt gegeven in serineafval.

-Acetylering: geassocieerd met chromosomale gebieden die transcriptief actief zijn. Het komt meestal voor in de laterale ketens van lysine -afval. Wanneer het op dit afval voorkomt, neemt hun positieve belasting af, waardoor de affiniteit van eiwitten door DNA wordt verminderd.

-Methylering: Het kan optreden als mono- of trivilatie van lysineresten die zich onderscheiden van de eiwitkern.

Specifieke enzymen zijn verantwoordelijk voor het aanbrengen van deze covalente wijzigingen in histonen. Deze enzymen omvatten de histon-acetyltransfrassases (HAT's), histon-deacethyl (HDACS) complexen en histon-methyltransferaese en demethylase.

Kan u van dienst zijn: de 10 kenmerken van de meest opvallende lipiden

Jongens

De karakterisering van de histonen is uitgevoerd door verschillende biochemische technieken, waaronder de chromatografieën die zijn gebaseerd op zwakke kationische uitwisselingsharsen opvallen.

Bepaalde auteurs stellen een vorm van classificatie vast waarin 5 hoofdtypen histonen worden onderscheiden in eukaryoten: FI, met 21 kDa -eiwitten; F2A1 of IVF, ongeveer 11.3 kDa; F2A2 of Fiibi, 14.5 kDa; F2b of fiib2, met een molecuulgewicht van 13.7 kda en f3 of fiii, 15.3 kDa.

Al deze soorten histonen, met uitzondering van de FI -groep, worden in gelijkwaardig aantal in de cellen gevonden.

Een andere classificatie, met dezelfde geldigheid en misschien wel de meest gebruikte tegenwoordig, stelt het bestaan ​​van twee verschillende soorten histonen voor, namelijk: die deel uitmaken van de nucleosoom -octameter en de histonen van Union of Bridge, die zich aansluiten bij de nucleosomen tussen ja.

Sommige varianten kunnen ook optreden tussen soorten en in tegenstelling tot nucleus histonen, worden de varianten gesynthetiseerd tijdens het interface en worden ingevoegd in voorgevormd chromatine via een proces dat afhankelijk is van de energie die wordt afgegeven van ATP -hydrolyse.

Nucleosomale histonen

Het centrum van een nucleosoom bestaat uit een paar van elk van de vier samenstellende histonen: H2A, H2B, H3 en H4; waarop DNA -segmenten van ongeveer 145 basenparen zijn ingepakt.

H4- en H2B -histonen zijn in principe onveranderlijk. Sommige variaties zijn echter duidelijk in H3- en H2A -histonen, waarvan de biofysische en biochemische eigenschappen de normale aard van het nucleosoom veranderen.

Een variant van H2A -histon bij mensen, H2A -eiwit.Z heeft een groot zuur gebied en kan de stabiliteit van het nucleosoom bevorderen, afhankelijk van de varianten van de H3 H3 waarmee het is geassocieerd.

Deze histonen vertonen enige variabiliteit tussen soorten, een speciaal geval van de Histona H2B, waarvoor het eerste derde deel van het molecuul zeer variabel is.

Union Histones

Union of Bridge Histones zijn de H1's Histones. Deze zijn verantwoordelijk voor de vereniging tussen nucleosomen en de bescherming van DNA die opvalt aan het begin en einde van elk deeltje.

In tegenstelling tot de nucleosomale histonen, hebben niet alle H1 -histonen het bolvormige gebied van histon "vouw". Deze eiwitten binden aan DNA tussen nucleosomen, waardoor een verandering in de balans van chromatine naar een meer gecondenseerde en minder actieve toestand, transcriptioneel gesproken wordt vergemakkelijkt.

Het kan je van dienst zijn: voedselketen: elementen, trofische piramide en voorbeelden

Studies hebben deze histonen gerelateerd aan veroudering, herstel van DNA en apoptotische processen, dus men denkt dat ze een cruciale rol spelen bij het behoud van genomische integriteit.

Functie

Alle aminozuurverspilling van de histonen nemen op de een of andere manier deel aan hun interactie met het DNA, dat het feit verklaart dat ze zo bewaard zijn onder de koninkrijken van eukaryotische organismen.

De deelname van histonen aan de verpakking van DNA in chromatine is van groot belang voor complexe meercellige organismen waarin verschillende cellijnen alleen kunnen gespecialiseerd kunnen zijn door de toegankelijkheid van hun genen te veranderen in transcriptieve machines.

De transcriptioneel actieve genomische gebieden zijn dicht in nucleosomen, wat suggereert dat de associatie van DNA met histon -eiwitten cruciaal is voor de negatieve of positieve regulatie van de transcriptie.

Evenzo hangt de reactie op een groot aantal stimuli, zowel intern als extern, gedurende de hele levensduur van een cel af van kleine veranderingen in chromatine, die normaal gesproken te maken hebben met remodellering en post -translationele modificatie van de histonen gevonden in nauwe relatie met DNA.

Meerdere variabelen van histonen oefenen verschillende functies uit in eukaryoten. Een van hen heeft te maken met de deelname van een variant van histone H3 bij de vorming van centromere structuren die verantwoordelijk zijn voor de segregatie van chromosomen tijdens mitose.

Er is aangetoond dat de tegenhanger van dit eiwit in andere eukaryoten essentieel is voor de assemblage van de eiwitknulche.

Referenties

1. Alberts, B., Johnson, a., Lewis, J., Morgan, D., Raff, m., Roberts, K., & Walter, p. (2015). Biologie van de celmoleculair (6e ed.)). New York: Garland Science.
2. Campos, E. Je., & Reinberg, D. (2009). Histons: annoteren van chromatine. Annu. Revisie. Genet., 43, 559-599.
3. Harvey, a. C., & Downs, j. NAAR. (2004). Welke functies bieden linker histons? Microbiologie moleculair, 53, 771-775.
4. Henikoff, s., & Ahmad, k. (2005). Assemblage van variant histonen in chromatine. Annu. Revisie. Cel. Dev. Biol., eenentwintig, 133-153.
5. Isenberg, ik. (1979). Histons. Annu. Revisie. Biochem., 48, 159-191.
6. Kornberg, r. D., & Thomas, J. OF. (1974). Chromatinestructuur: oligomeren van de histones. Wetenschap, 184(4139), 865-868.
7. Smith, E., Delange, r., & Bonner, J. (1970). Chemie en biologie van de histonen. Fysiologische beoordelingen, vijftig(2), 159-170.