Kom ons kyk na die funksies van nie-histonproteïene, hul belangrikheid vir die liggaam. Hierdie onderwerp is van besondere belang en verdien gedetailleerde studie.
Hoofchromatienproteïene
Histoon- en nie-histonproteïene is direk aan DNA gekoppel. Die rol daarvan in die samestelling van interfase en mitotiese chromosome is redelik groot - die berging en verspreiding van genetiese inligting.
Wanneer sulke funksies uitgevoer word, is dit nodig om 'n duidelike strukturele basis te hê wat toelaat dat lang DNA-molekules in 'n duidelike volgorde gerangskik word. Hierdie aksie laat jou toe om die frekwensie van RNA-sintese en DNA-replikasie te beheer.
Die konsentrasie daarvan in die interfasekern is 100 mg/ml. Een soogdierkern bevat ongeveer 2 m DNA, gelokaliseer in 'n sferiese kern met 'n deursnee van ongeveer 10 mikron.
Proteïengroepe
Ondanks die diversiteit is dit gebruiklik om twee groepe uit te sonder. Die funksies van histoon- en nie-histonproteïene het sekere verskille. Ongeveer 80 persent van alle chromatienproteïene is histone. Hulle tree in wisselwerking met DNA deur ioniese en soutbindings.
Ondanks 'n aansienlike hoeveelheid, histone en nie-histonproteïene van chromatienverteenwoordig deur 'n onbeduidende verskeidenheid proteïene, bevat eukariotiese selle ongeveer vyf tot sewe tipes histoonmolekules.
Niehistoonproteïene in chromosome is meestal spesifiek. Hulle het slegs interaksie met sekere strukture van DNA-molekules.
Histone-kenmerke
Wat is die funksies van histoon- en nie-histonproteïene in die chromosoom? Histone bind in die vorm van 'n molekulêre kompleks met DNA, dit is subeenhede van so 'n sisteem.
Histone is proteïene wat slegs kenmerkend is van chromatien. Hulle het sekere eienskappe wat hulle in staat stel om spesifieke funksies in organismes te verrig. Dit is alkaliese of basiese proteïene, gekenmerk deur 'n redelik hoë inhoud van arginien en lisien. As gevolg van die positiewe ladings op die aminogroepe word 'n elektrostatiese of soutbinding veroorsaak met teenoorgestelde ladings op die fosfaatstrukture van DNA.
Hierdie binding is redelik labiel, dit word maklik vernietig, en dissosiasie in histone en DNA vind plaas. Chromatien word beskou as 'n komplekse nukleïen-proteïenkompleks, waarin daar hoogs polimeriese lineêre DNA-molekules is, sowel as 'n aansienlike aantal histoonmolekules.
Properties
Histone is redelik klein proteïene in terme van molekulêre gewig. Hulle het soortgelyke eienskappe in alle eukariote en word deur soortgelyke klasse histone gevind. Tipes H3 en H4 word byvoorbeeld as ryk aan arginien beskou, aangesien hulle 'n voldoende hoeveelheid hiervan bevataminosure.
Variëteite van histone
Sulke histone word as konserwatief beskou, aangesien die aminosuurvolgorde daarin soortgelyk is, selfs in verre spesies.
H2A en H2B word as matige lisienproteïene beskou. Verskillende voorwerpe binne hierdie groepe het 'n paar variasies in die primêre struktuur, sowel as in die volgorde van aminosuurreste.
Histone H1 is 'n klas proteïene waarin aminosure in 'n soortgelyke volgorde gerangskik is.
Hulle toon meer betekenisvolle interweefsel- en interspesie-variasies. 'n Beduidende hoeveelheid lisien word as 'n algemene eienskap beskou, waardeur hierdie proteïene in verdunde soutoplossings van chromatien geskei kan word.
Histone van alle klasse word gekenmerk deur 'n groepverspreiding van die hoofaminosure: arginien en lisien aan die punte van die molekules.
H1 het 'n veranderlike N-terminus wat met ander histone in wisselwerking tree, en die C-terminus is verryk met lisien, dit is hy wat met DNA in wisselwerking tree.
Histoon-wysigings is moontlik gedurende die lewe van selle:
- metielering;
- asetylering.
Sulke prosesse lei tot 'n verandering in die aantal positiewe ladings, dit is omkeerbare reaksies. Wanneer serienreste gefosforileer word, verskyn 'n oormaat negatiewe lading. Sulke modifikasies beïnvloed die eienskappe van histone en hul interaksie met DNA. Byvoorbeeld, wanneer histone asetileer word, word geenaktivering waargeneem, en defosforilering veroorsaak dekondensasie en kondensasiechromatien.
Sintese-kenmerke
Die proses vind plaas in die sitoplasma, dan word dit na die kern vervoer, en bind aan DNA tydens die replikasie daarvan in die S-periode. Na die staking van DNA-sintese deur die sel, verval inligting histoon RNA binne 'n paar minute, die sintese proses stop.
Indeling in groepe
Daar is verskillende tipes nie-histonproteïene. Hul verdeling in vyf groepe is voorwaardelik, dit is gebaseer op interne ooreenkoms. 'n Beduidende aantal kenmerkende eienskappe is in hoër en laer eukariotiese organismes geïdentifiseer.
Byvoorbeeld, in plaas van H1, kenmerkend van weefsels van laer gewerwelde organismes, word histoon H5 gevind, wat meer serien en arginien bevat.
Daar is ook situasies wat verband hou met die gedeeltelike of volledige afwesigheid van histoongroepe in eukariote.
Funksionaliteit
Soortgelyke proteïene is gevind in bakterieë, virusse, mitochondria. Byvoorbeeld, in E. coli is proteïene in die sel gevind, waarvan die aminosuursamestelling soortgelyk is aan histone.
Niehistoon-chromatienproteïene verrig belangrike funksies in lewende organismes. Voor die identifikasie van nukleosome is twee hipoteses gebruik oor die funksionele betekenis, regulatoriese en strukturele rol van sulke proteïene.
Daar is gevind dat wanneer RNA-polimerase by die geïsoleerde chromatien gevoeg word, 'n sjabloon vir die transkripsieproses verkry word. Maar sy aktiwiteit word geskatslegs 10 persent daarvan vir suiwer DNA. Dit neem toe met die verwydering van histoongroepe, en in hul afwesigheid is dit die maksimum waarde.
Dit dui aan dat die totale inhoud van histone jou toelaat om die transkripsieproses te beheer. Kwalitatiewe en kwantitatiewe veranderinge in histone beïnvloed die aktiwiteit van chromatien, die mate van sy kompaktheid.
Die vraag na die spesifisiteit van die regulatoriese kenmerke van histone tydens die sintese van spesifieke mRNA's in verskillende selle is nie volledig bestudeer nie.
Met die geleidelike toevoeging van 'n histoonfraksie tot oplossings wat suiwer DNA bevat, word neerslag in die vorm van 'n DNP-kompleks waargeneem. Wanneer histone uit die chromatienoplossing verwyder word, vind 'n volledige oorgang na 'n oplosbare basis plaas.
Die funksies van nie-histonproteïene is nie beperk tot die konstruksie van molekules nie, hulle is baie meer kompleks en veelvlakkig.
Die strukturele betekenis van nukleosome
In die eerste elektromikroskopiese en biochemiese studies is daar bewys dat daar filamentagtige strukture in DPN-preparate is, waarvan die deursnee in die reeks van 5-50 nm is. Met die verbetering van idees oor die struktuur van proteïenmolekules, was dit moontlik om uit te vind dat daar 'n direkte verband is tussen die deursnee van die chromatienfibril en die metode van geneesmiddelisolasie.
Op dun dele van mitotiese chromosome en interfase-kerne, na opsporing met glutaaraldehied, is gechromeerde fibrille gevind, waarvan die dikte 30 nm is.
Fibrille het soortgelyke grootteschromatien in die geval van fisiese fiksasie van hul kerne: tydens bevriesing, afkap, neem replikas van soortgelyke preparate.
Die nie-histonproteïene van chromatien is op twee verskillende maniere deur chromatienpartikelnukleosome ontdek.
Navorsing
Wanneer chromatienpreparate op 'n substraat neergelê word vir elektronmikroskopie onder alkaliese toestande met onbeduidende ioniese sterkte, word chromatienstringe soortgelyk aan krale verkry. Hul grootte oorskry nie 10 nm nie, en die bolletjies is onderling verbind deur DNA-segmente, waarvan die lengte nie 20 nm oorskry nie. In die loop van waarnemings was dit moontlik om 'n verband tussen die struktuur van DNS en vervalprodukte te vestig.
Interessante inligting
Nie-histonproteïene maak ongeveer twintig persent van chromatienproteïene uit. Hulle is proteïene (behalwe dié wat deur chromosome afgeskei word). Nie-histonproteïene is 'n gekombineerde groep proteïene wat nie net van mekaar verskil in eienskappe nie, maar ook in funksionele belang.
Die meeste van hulle verwys na kernmatriksproteïene, wat beide in die samestelling van interfase-kerne en in mitotiese chromosome aangetref word.
Nie-histonproteïene kan ongeveer 450 individuele polimere met verskillende molekulêre gewigte insluit. Sommige van hulle is oplosbaar in water, terwyl ander oplosbaar is in suur oplossings. As gevolg van die broosheid van die verband met die chromatien van die voortdurende dissosiasie in die teenwoordigheid van denaturerende middels, is daar aansienlike probleme met die klassifikasie en beskrywing van hierdie proteïenmolekules.
Niehistoonproteïene is regulerende polimere,stimulerende transkripsie. Daar is ook inhibeerders van hierdie proses wat in 'n spesifieke volgorde op DNA bind.
Niehistoonproteïene kan ook ensieme insluit wat betrokke is by die metabolisme van nukleïensure: RNA- en DNA-metielases, DNases, polimerases, chromatienproteïene.
Die omgewing van baie soortgelyke polimeriese verbindings word beskou as die mees bestudeerde nie-histonproteïene met hoë mobiliteit. Hulle word gekenmerk deur goeie elektroforetiese mobiliteit, ekstraksie in 'n oplossing van gewone sout.
HMG-proteïene kom in vier tipes voor:
- HMG-2 (m.w.=26 000),
- HMG-1 (m.w.=25 500),
- HMG-17 (m.w.=9247),
- HMG-14 (m.w.=100 000).
'n Lewende sel van sulke strukture bevat nie meer as 5% van die totale hoeveelheid histone nie. Hulle is veral algemeen in aktiewe chromatien.
HMG-2- en HMG-1-proteïene is nie by nukleosome ingesluit nie, hulle bind net aan koppel-DNS-fragmente.
Proteïene HMG-14 en HMG-17 is in staat om aan hartagtige polimere van nukleosome te bind, wat lei tot 'n verandering in die samestellingsvlak van DNP-fibrille, hulle sal meer toeganklik wees vir reaksie met RNA-polimerase. In so 'n situasie speel HMG-proteïene die rol van reguleerders van transkripsionele aktiwiteit. Daar is gevind dat die chromatienfraksie, wat 'n verhoogde sensitiwiteit vir DNase I het, versadig is met HMG-proteïene.
Gevolgtrekking
Die derde vlak van strukturele organisasie van chromatien is die lusdomeine van DNA. In die loop van die navorsing is gevind dat slegsdeur die beginsel van chromosomale elementêre komponente te ontsyfer, is dit moeilik om 'n volledige prentjie te kry van chromosome in mitose, in interfase.
DNA-verdigting met 40 keer word verkry as gevolg van maksimum spiralisering. Dit is nie genoeg om 'n ware idee te kry van die grootte en kenmerke van chromosome nie. Daar kan logies tot die gevolgtrekking gekom word dat daar selfs hoër vlakke van DNS-samestelling moet wees, met behulp waarvan dit moontlik sou wees om chromosome ondubbelsinnig te karakteriseer.
Wetenskaplikes kon soortgelyke vlakke van chromatienorganisasie opspoor as gevolg van die kunsmatige dekondensasie daarvan. In so 'n situasie sal spesifieke proteïene aan sekere dele van DNS bind wat domeine in die plekke van assosiasie het.
Die beginsel van DNA-luspakking is ook in eukariotiese selle ontdek.
Byvoorbeeld, as die geïsoleerde kerne met 'n oplossing van tafelsout behandel word, sal die integriteit van die kern behoue bly. Hierdie struktuur het bekend geword as 'n nukleotied. Sy omtrek sluit 'n aansienlike aantal geslote DNS-lusse in, waarvan die gemiddelde grootte 60 kb is.
Met voorbereidende isolasie van chromomere, gevolg deur onttrekking van histone daaruit, sal lusvormige rosetagtige strukture onder 'n elektronmikroskoop sigbaar wees. Die aantal lusse in een sok is van 15 tot 80, die totale lengte van DNS bereik 50 mikron.
Die idees oor die struktuur en hooffunksionele kenmerke van proteïenmolekules, verkry in die loop van eksperimentele aktiwiteite, stel wetenskaplikes in staat om medisyne te ontwikkel, innoverendemetodes om effektiewe genetiese siektes te bestry.
