Isaalang-alang natin ang mga function ng non-histone proteins, ang kahalagahan nito para sa katawan. Ang paksang ito ay partikular na interesado at nararapat sa detalyadong pag-aaral.
Mga pangunahing chromatin protein
Ang
Histone at non-histone na protina ay direktang naka-link sa DNA. Ang papel nito sa komposisyon ng interphase at mitotic chromosome ay medyo malaki - ang pag-iimbak at pamamahagi ng genetic na impormasyon.
Kapag isinasagawa ang gayong mga tungkulin, kinakailangan na magkaroon ng isang malinaw na base ng istruktura na nagpapahintulot sa mahahabang molekula ng DNA na maisaayos sa isang malinaw na pagkakasunud-sunod. Nagbibigay-daan sa iyo ang pagkilos na ito na kontrolin ang dalas ng RNA synthesis at DNA replication.
Ang konsentrasyon nito sa interphase nucleus ay 100 mg/ml. Ang isang mammalian nucleus ay naglalaman ng humigit-kumulang 2 m ng DNA, na naka-localize sa isang spherical nucleus na may diameter na humigit-kumulang 10 microns.
Mga pangkat ng protina
Sa kabila ng pagkakaiba-iba, kaugalian na mag-isa ng dalawang grupo. Ang mga function ng histone at non-histone na mga protina ay may ilang mga pagkakaiba. Humigit-kumulang 80 porsiyento ng lahat ng mga protina ng chromatin ay mga histone. Nakikipag-ugnayan sila sa DNA sa pamamagitan ng ionic at s alt bond.
Sa kabila ng malaking halaga, mga histone at non-histone na protina ng chromatinkinakatawan ng hindi gaanong pagkakaiba-iba ng mga protina, ang mga eukaryotic cell ay naglalaman ng mga lima hanggang pitong uri ng mga molekula ng histone.
Ang mga nonhistone na protina sa mga chromosome ay halos tiyak. Nakikipag-ugnayan lamang sila sa ilang partikular na istruktura ng mga molekula ng DNA.
Histone features
Ano ang mga function ng histone at non-histone proteins sa chromosome? Ang mga histone ay nagbubuklod sa anyo ng isang molecular complex na may DNA, sila ay mga subunit ng naturang sistema.
Ang
Histones ay mga protina na katangian lamang ng chromatin. Mayroon silang ilang mga katangian na nagpapahintulot sa kanila na magsagawa ng mga tiyak na pag-andar sa mga organismo. Ang mga ito ay alkaline o pangunahing mga protina, na nailalarawan sa pamamagitan ng medyo mataas na nilalaman ng arginine at lysine. Dahil sa mga positibong singil sa mga grupong amino, ang electrostatic o s alt bond ay sanhi ng magkasalungat na singil sa mga phosphate na istruktura ng DNA.
Ang bono na ito ay medyo labil, madali itong nawasak, at nangyayari ang paghihiwalay sa mga histone at DNA. Ang Chromatin ay itinuturing na isang kumplikadong nucleic-protein complex, kung saan mayroong mataas na polymeric linear DNA molecule, pati na rin ang malaking bilang ng mga histone molecule.
Properties
Ang
Histones ay medyo maliliit na protina sa mga tuntunin ng molecular weight. Ang mga ito ay may katulad na mga katangian sa lahat ng eukaryotes at matatagpuan sa pamamagitan ng magkatulad na mga klase ng mga histone. Halimbawa, ang mga uri ng H3 at H4 ay itinuturing na mayaman sa arginine, dahil naglalaman ang mga ito ng sapat na halaga nitoamino acids.
Mga pagkakaiba-iba ng mga histone
Ang ganitong mga histone ay itinuturing na konserbatibo, dahil ang pagkakasunud-sunod ng amino acid sa mga ito ay magkapareho kahit sa malalayong species.
Ang
H2A at H2B ay itinuturing na mga katamtamang lysine protein. Ang iba't ibang bagay sa loob ng mga pangkat na ito ay may ilang pagkakaiba-iba sa pangunahing istraktura, gayundin sa pagkakasunud-sunod ng mga residue ng amino acid.
Ang
Histone H1 ay isang klase ng mga protina kung saan ang mga amino acid ay nakaayos sa magkatulad na pagkakasunud-sunod.
Nagpapakita sila ng mas makabuluhang intertissue at interspecies variation. Ang isang malaking halaga ng lysine ay itinuturing bilang isang pangkalahatang pag-aari, bilang isang resulta kung saan ang mga protina na ito ay maaaring ihiwalay mula sa chromatin sa dilute saline solution.
Ang mga histone ng lahat ng klase ay nailalarawan sa pamamagitan ng isang kumpol na pamamahagi ng mga pangunahing amino acid: arginine at lysine sa mga dulo ng mga molekula.
Ang
H1 ay may variable na N-terminus na nakikipag-ugnayan sa ibang mga histone, at ang C-terminus ay pinayaman ng lysine, siya ang nakikipag-ugnayan sa DNA.
Ang mga pagbabago sa histone ay posible sa panahon ng buhay ng mga cell:
- methylation;
- acetylation.
Ang mga ganitong proseso ay humahantong sa pagbabago sa bilang ng mga positibong singil, ang mga ito ay mga reversible reaction. Kapag ang serine residues ay phosphorylated, isang labis na negatibong singil ay lilitaw. Ang ganitong mga pagbabago ay nakakaapekto sa mga katangian ng mga histone at ang kanilang pakikipag-ugnayan sa DNA. Halimbawa, kapag ang mga histone ay na-acetylated, ang pag-activate ng gene ay sinusunod, at ang dephosphorylation ay nagdudulot ng decondensation at condensation.chromatin.
Mga feature ng synthesis
Ang proseso ay nangyayari sa cytoplasm, pagkatapos ay dinadala ito sa nucleus, na nagbubuklod sa DNA sa panahon ng pagtitiklop nito sa S-period. Pagkatapos ng pagtigil ng DNA synthesis ng cell, ang impormasyon histone RNA ay nabubulok sa loob ng ilang minuto, ang proseso ng synthesis ay hihinto.
Hatiin sa mga pangkat
May iba't ibang uri ng mga non-histone na protina. Ang kanilang paghahati sa limang grupo ay may kondisyon, ito ay batay sa panloob na pagkakatulad. Malaking bilang ng mga natatanging katangian ang natukoy sa mas mataas at mababang eukaryotic na organismo.
Halimbawa, sa halip na H1, na katangian ng mga tissue ng lower vertebrate organism, ang histone H5 ay matatagpuan, na naglalaman ng mas maraming serine at arginine.
Mayroon ding mga sitwasyong nauugnay sa bahagyang o kumpletong kawalan ng mga pangkat ng histone sa eukaryotes.
Functionality
Ang mga katulad na protina ay natagpuan sa bacteria, virus, mitochondria. Halimbawa, sa E. coli, natagpuan ang mga protina sa cell, na ang komposisyon ng amino acid ay katulad ng mga histones.
Nonhistone chromatin proteins gumaganap ng mahahalagang tungkulin sa mga buhay na organismo. Bago ang pagkakakilanlan ng mga nucleosome, dalawang hypotheses ang ginamit tungkol sa functional significance, regulatory, at structural role ng naturang mga protina.
Napag-alaman na kapag ang RNA polymerase ay idinagdag sa nakahiwalay na chromatin, isang template para sa proseso ng transkripsyon ay nakuha. Ngunit ang kanyang aktibidad ay tinatayang10 porsiyento lang niyan para sa purong DNA. Tumataas ito kasabay ng pag-aalis ng mga pangkat ng histone, at kapag wala sila, ito ang pinakamataas na halaga.
Ito ay nagpapahiwatig na ang kabuuang nilalaman ng mga histone ay nagbibigay-daan sa iyong kontrolin ang proseso ng transkripsyon. Naaapektuhan ng qualitative at quantitative na mga pagbabago sa mga histone ang aktibidad ng chromatin, ang antas ng pagiging compact nito.
Ang tanong tungkol sa pagtitiyak ng mga katangian ng regulasyon ng mga histone sa panahon ng synthesis ng mga partikular na mRNA sa iba't ibang mga cell ay hindi pa ganap na pinag-aralan.
Sa unti-unting pagdaragdag ng isang histone fraction sa mga solusyon na naglalaman ng purong DNA, ang pag-ulan ay naobserbahan sa anyo ng isang DNP complex. Kapag ang mga histone ay inalis mula sa chromatin solution, isang kumpletong paglipat sa isang natutunaw na base ang magaganap.
Ang mga pag-andar ng mga non-histone na protina ay hindi limitado sa pagbuo ng mga molekula, ang mga ito ay mas kumplikado at multifaceted.
Ang istruktural na kahalagahan ng mga nucleosome
Sa unang pag-aaral ng electromicroscopic at biochemical, napatunayan na mayroong mga filamentous na istruktura sa mga paghahanda ng DPN, na ang diameter nito ay nasa hanay na 5-50 nm. Sa pagpapabuti ng mga ideya tungkol sa istruktura ng mga molekula ng protina, posibleng malaman na mayroong direktang kaugnayan sa pagitan ng diameter ng chromatin fibril at ang paraan ng paghihiwalay ng gamot.
Sa manipis na mga seksyon ng mitotic chromosome at interphase nuclei, pagkatapos matukoy na may glutaraldehyde, natagpuan ang mga chromated fibrils, na ang kapal nito ay 30 nm.
Ang
Fibrils ay may magkatulad na lakichromatin sa kaso ng pisikal na pag-aayos ng kanilang nuclei: sa panahon ng pagyeyelo, pag-chipping, pagkuha ng mga replika mula sa mga katulad na paghahanda.
Ang mga non-histone na protina ng chromatin ay natuklasan sa dalawang magkaibang paraan ng chromatin particle nucleosome.
Pananaliksik
Kapag ang mga paghahanda ng chromatin ay idineposito sa isang substrate para sa electron microscopy sa ilalim ng alkaline na mga kondisyon na may hindi gaanong lakas ng ionic, ang mga chromatin strand na katulad ng mga butil ay nakuha. Ang kanilang laki ay hindi lalampas sa 10 nm, at ang mga globules ay magkakaugnay ng mga segment ng DNA, ang haba nito ay hindi lalampas sa 20 nm. Sa kurso ng mga obserbasyon, posibleng magkaroon ng koneksyon sa pagitan ng istruktura ng DNA at mga produkto ng pagkabulok.
Kawili-wiling impormasyon
Ang mga non-histone na protina ay bumubuo ng humigit-kumulang dalawampung porsyento ng mga chromatin protein. Ang mga ito ay mga protina (maliban sa mga itinago ng mga chromosome). Ang mga non-histone na protina ay isang pinagsamang pangkat ng mga protina na naiiba sa isa't isa hindi lamang sa mga katangian, kundi pati na rin sa kahalagahan ng pagganap.
Karamihan sa mga ito ay tumutukoy sa mga nuclear matrix proteins, na matatagpuan kapwa sa komposisyon ng interphase nuclei at sa mitotic chromosomes.
Ang mga non-histone na protina ay maaaring magsama ng humigit-kumulang 450 indibidwal na polymer na may iba't ibang molecular weight. Ang ilan sa kanila ay natutunaw sa tubig, habang ang iba ay natutunaw sa mga acidic na solusyon. Dahil sa hina ng koneksyon sa chromatin ng patuloy na dissociation sa pagkakaroon ng mga denaturing agent, may mga malalaking problema sa pag-uuri at paglalarawan ng mga molekulang protina na ito.
Ang mga nonhistone na protina ay mga regulatory polymer,stimulating transcription. Mayroon ding mga inhibitor ng prosesong ito na nagbubuklod sa isang partikular na sequence sa DNA.
Ang mga nonhistone na protina ay maaari ding magsama ng mga enzyme na kasangkot sa metabolismo ng mga nucleic acid: RNA at DNA methylases, DNases, polymerases, chromatin proteins.
Ang kapaligiran ng maraming katulad na polymeric compound ay itinuturing na pinakapinag-aralan na mga non-histone na protina na may mataas na kadaliang kumilos. Ang mga ito ay nailalarawan sa pamamagitan ng mahusay na electrophoretic mobility, pagkuha sa isang solusyon ng karaniwang asin.
Ang mga protina ng HMG ay may apat na uri:
- HMG-2 (m.w.=26,000),
- HMG-1 (m.w.=25,500),
- HMG-17 (m.w.=9247),
- HMG-14 (m.w.=100,000).
Ang isang buhay na cell ng naturang mga istraktura ay naglalaman ng hindi hihigit sa 5% ng kabuuang halaga ng mga histone. Lalo na karaniwan ang mga ito sa aktibong chromatin.
Ang
HMG-2 at HMG-1 na protina ay hindi kasama sa mga nucleosome, nagbubuklod lamang sila sa mga linker na mga fragment ng DNA.
Ang mga protina na HMG-14 at HMG-17 ay nagagawang magbigkis sa tulad-pusong mga polymer ng mga nucleosome, na nagreresulta sa pagbabago sa antas ng pagpupulong ng DNP fibrils, magiging mas madaling makuha ang mga ito para sa reaksyon sa RNA polymerase. Sa ganoong sitwasyon, ang mga protina ng HMG ay gumaganap ng papel ng mga regulator ng aktibidad ng transkripsyon. Napag-alaman na ang chromatin fraction, na may tumaas na sensitivity sa DNase I, ay puspos ng mga protina ng HMG.
Konklusyon
Ang ikatlong antas ng istrukturang organisasyon ng chromatin ay ang mga loop domain ng DNA. Sa takbo ng pananaliksik, nalaman na lamangsa pagde-decipher sa prinsipyo ng chromosomal elementary component, mahirap makakuha ng kumpletong larawan ng mga chromosome sa mitosis, sa interphase.
Nakukuha ang
DNA densification nang 40 beses dahil sa maximum na spiralization. Ito ay hindi sapat upang makakuha ng isang tunay na ideya ng laki at katangian ng mga chromosome. Maaaring lohikal na mahihinuha na dapat mayroong mas mataas na antas ng pagpupulong ng DNA, sa tulong kung saan magiging posible na malinaw na makilala ang mga chromosome.
Nakatuklas ng mga katulad na antas ng organisasyon ng chromatin ang mga siyentipiko bilang resulta ng artipisyal na decondensation nito. Sa ganoong sitwasyon, ang mga partikular na protina ay magbibigkis sa ilang partikular na seksyon ng DNA na may mga domain sa mga lugar ng pagkakaugnay.
Natuklasan din ang prinsipyo ng DNA loop packing sa mga eukaryotic cells.
Halimbawa, kung ang nakahiwalay na nuclei ay ginagamot ng isang solusyon ng table s alt, ang integridad ng nucleus ay mapangalagaan. Ang istrukturang ito ay naging kilala bilang isang nucleotide. Kasama sa periphery nito ang malaking bilang ng mga saradong DNA loop, ang average na laki nito ay 60 kb.
Sa pamamagitan ng paghahandang paghihiwalay ng mga chromomere, na sinusundan ng pagkuha ng mga histone mula sa mga ito, ang mga naka-loop na istrukturang tulad ng rosette ay makikita sa ilalim ng electron microscope. Ang bilang ng mga loop sa isang socket ay mula 15 hanggang 80, ang kabuuang haba ng DNA ay umaabot sa 50 microns.
Ang mga ideya tungkol sa istraktura at pangunahing functional na katangian ng mga molekula ng protina, na nakuha sa kurso ng mga eksperimentong aktibidad, ay nagpapahintulot sa mga siyentipiko na bumuo ng mga gamot, lumikha ng mga makabagongmga paraan ng mabisang paglaban sa mga genetic na sakit.
