Karakteristik Histones, Struktur, Jenis dan Fungsi

Itu Histones Mereka adalah protein dasar yang berinteraksi dengan DNA untuk pembentukan nukleosom, yang membentuk untaian kromatin konstituen kromosom dalam organisme eukariotik.

Nukleosom, kompleks yang dibentuk oleh DNA dan protein, ditemukan pada tahun 1974 dan histones yang mengumpulkan tingkat basal organisasi kromatin ini. Namun, keberadaan protein histone diketahui sejak sebelum 60 -an.

Representasi grafis nukleosom dengan pusat oktumrik histones dan DNA yang terdaftar di sekitarnya (Sumber: Jawahar Swaminathan dan Staf MSD di European Bioinformatics Institute [domain publik] melalui Wikimedia Commons) melalui Wikimedia Commons)

Histone diatur sedemikian rupa sehingga DNA pita ganda digulung di sekitar pusat protein yang terdiri dari protein -protein ini yang saling berinteraksi secara erat. Pusat histone memiliki disk dan DNA memberikan lebih atau kurang 1.7 berbalik.

Jembatan hidrogen berganda memungkinkan penyatuan DNA ke pusat protein yang dibentuk oleh histones di setiap nukleosom. Tautan ini sebagian besar terbentuk antara kerangka asam amino dari histones dan kerangka gula-fosfat dari DNA. Beberapa interaksi hidrofobik dan ikatan ionik juga berpartisipasi.

Protein yang dikenal sebagai "kompleks remodeling kromatin" bertanggung jawab atas pemecahan dan pembentukan ikatan serikat antara DNA dan histones, yang memungkinkan masuknya mesin transkripsional dengan DNA yang terkandung dalam nukleosom.

Terlepas dari kedekatan asam nukleat dengan pusat protein yang dibentuk oleh histones, ini disusun sedemikian rupa sehingga, jika perlu, mereka memungkinkan masuknya faktor transkripsi dan protein lain yang terkait dengan ekspresi atau pembungkaman genetik.

Histonas dapat menderita berbagai modifikasi yang menghasilkan banyak varian, memungkinkan keberadaan berbagai bentuk kromatin yang memiliki sifat memodulasi ekspresi genetik dengan cara yang berbeda.

[TOC]

Karakteristik

Mereka adalah protein eukariota yang paling terpelihara di alam. Telah ditunjukkan, misalnya, bahwa histona h4 kacang berbeda hanya dalam dua dari 102 posisi asam amino dari protein sapi H4.

Histonas adalah protein yang relatif kecil, dengan tidak lebih dari 140 asam amino. Mereka kaya akan limbah asam amino basa, sehingga mereka memiliki beban bersih positif, yang berkontribusi pada interaksinya dengan asam nukleat, beban negatif, untuk membentuk nukleosom.

Dapat melayani Anda: propionibacterium

Histones nukleosomal dan persatuan atau jembatan diketahui. Histones nukleosom adalah H3, H4, H2A dan H2B, sedangkan histones Union termasuk dalam keluarga H1 Histonas H1.

Selama perakitan nukleosom, dimer spesifik H3-H4 dan H2A-H2B. Dua H3-H4 Dímeros kemudian bergabung untuk membentuk tetramers yang kemudian dikombinasikan dengan diameter H2A-H2B, membentuk pusat oktumrik.

Semua histone terutama disintesis selama fase S dari siklus sel, dan nukleosom dirakit dalam baling -baling DNA menyelam, tepat setelah garpu replikasi.

Struktur

Struktur umum histones meliputi daerah asam amino basa dan daerah karboksil globular yang sangat terpelihara antara organisme eukariotik.

Motif struktural yang dikenal sebagai "histonas lipatan", terdiri dari tiga baling-baling alfa yang dihubungkan oleh dua garpu dan yang membentuk pusat hidrofobik kecil, bertanggung jawab atas interaksi protein-protein antara histone yang membentuk nukleosom.

Lipatan histone inilah yang membentuk domain karboksil globular dari protein nukleosom ini di semua eukariota.

Histonas juga memiliki "ekor" kecil atau daerah terminal amino dan terminal karboksil lainnya (dapat diakses protease), panjangnya tidak lebih dari 40 asam amino. Kedua daerah kaya akan asam amino basa yang mungkin menderita modifikasi kovalen beberapa post -traktik.

Histones Union

Dalam eukariota ada dua keluarga Union Histones, dibedakan satu sama lain dengan struktur mereka. Beberapa memiliki struktur tripartit, dengan domain globular yang dijelaskan di atas diapit oleh domain N- dan C-C "tidak terstruktur"; sementara yang lain hanya memiliki domain terminal-C.

Meskipun sebagian besar histone dipertahankan, selama embriogenesis atau pematangan sel khusus di beberapa organisme, beberapa varian spesifik mungkin muncul. Beberapa variasi struktural berkaitan dengan modifikasi post -translasi seperti yang mengikuti:

-Fosforilasi: Diperkirakan bahwa ini terkait dengan modifikasi tingkat kondensasi kromatin dan umumnya diberikan dalam limbah serin.

-Asetilasi: terkait dengan daerah kromosom yang aktif secara transkripsi. Biasanya terjadi pada rantai lateral limbah lisin. Ketika itu terjadi pada limbah ini, beban positifnya berkurang, sehingga mengurangi afinitas protein dengan DNA.

-Metilasi: Ini dapat terjadi sebagai mono, atau sepele residu lisin yang menonjol dari nukleus protein.

Enzim spesifik bertanggung jawab untuk membuat modifikasi kovalen ini dalam histones. Enzim ini termasuk kompleks histone-asetil transfrassases (HATS), histone-deacethyl (HDACS), dan histone-methyltransferaese dan demethylase.

Dapat melayani Anda: 10 karakteristik lipid paling menonjol

Teman-teman

Karakterisasi histone telah dilakukan oleh berbagai teknik biokimia, di antaranya kromatografi yang didasarkan pada resin pertukaran kationik yang lemah menonjol.

Penulis tertentu menetapkan bentuk klasifikasi di mana 5 jenis histone utama dibedakan dalam eukariota: FI, dengan 21 kDa protein; F2A1 atau IVF, sekitar 11.3 kDa; F2a2 atau fiibi, 14.5 kDa; F2b atau fiib2, dengan berat molekul 13.7 kDa, dan f3 atau fiii, 15.3 kDa.

Semua jenis histone ini, dengan pengecualian kelompok Fi, ditemukan dalam jumlah yang sama dalam sel.

Klasifikasi lain, dengan validitas yang sama dan mungkin yang paling banyak digunakan saat ini, mengusulkan keberadaan dua jenis histone yang berbeda, yaitu: yang merupakan bagian dari oktameter nukleosom dan histone persatuan atau jembatan, yang bergabung dengan nukleosom antara Yeah.

Beberapa varian juga dapat terjadi antara spesies dan tidak seperti nukleus histones, varian disintesis selama antarmuka dan dimasukkan ke dalam kromatin preformed melalui proses yang tergantung pada energi yang dilepaskan dari hidrolisis ATP.

Histones nukleosom

Pusat nukleosom terdiri dari beberapa dari masing -masing dari empat histone konstituen: H2A, H2B, H3 dan H4; di mana segmen DNA sekitar 145 pasangan basa dibungkus.

Histones H4 dan H2B, pada prinsipnya, tidak berubah -ubah. Namun, beberapa variasinya terbukti dalam histones H3 dan H2A, yang sifat biofisik dan biokimia mengubah sifat normal nukleosom.

Varian histon H2A pada manusia, protein H2A.Z memiliki daerah asam besar dan dapat mendukung stabilitas nukleosom tergantung pada varian H3 H3 yang terkait dengannya.

Histone ini menunjukkan beberapa variabilitas antar spesies, menjadi kasus khusus Histona H2B, yang sepertiga molekul pertama sangat bervariasi.

Histones Union

Union atau histones jembatan adalah histones H1. Ini bertanggung jawab atas penyatuan antara nukleosom dan perlindungan DNA yang menonjol di awal dan akhir setiap partikel.

Berbeda dengan histones nukleosom, tidak semua histone H1 memiliki wilayah globular "lipatan" histone. Protein ini berikatan dengan DNA antara nukleosom, memfasilitasi perubahan keseimbangan kromatin terhadap keadaan yang lebih kental dan kurang aktif, berbicara secara transkripsi.

Itu dapat melayani Anda: rantai makanan: elemen, piramida trofik dan contoh

Studi telah terkait dengan histone ini dengan penuaan, perbaikan DNA dan proses apoptosis, sehingga diperkirakan bahwa mereka memiliki peran penting dalam pemeliharaan integritas genomik.

Fungsi

Semua asam amino limbah histones berpartisipasi, dalam satu atau lain cara, dalam interaksinya dengan DNA, yang menjelaskan fakta bahwa mereka begitu dilestarikan di antara kerajaan organisme eukariotik.

Partisipasi histone dalam pengemasan DNA dalam kromatin sangat relevan untuk organisme multiseluler yang kompleks di mana garis keturunan sel yang berbeda hanya dapat berspesialisasi dengan mengubah aksesibilitas gen mereka menjadi mesin transkriptif.

Daerah genomik yang aktif secara transkripsi padat dalam nukleosom, yang menunjukkan bahwa hubungan DNA dengan protein histon sangat penting untuk regulasi negatif atau positif dari transkripsi.

Likewise, throughout the life of a cell, the response to a large number of stimuli, both internal and external, depends on small changes in chromatin, which normally have to do with remodeling and post -translational modification of the histones found in close relationship with DNA.

Berbagai variabel histones menjalankan fungsi yang berbeda dalam eukariota. Salah satunya berkaitan dengan partisipasi varian histone H3 dalam pembentukan struktur sentromerik yang bertanggung jawab untuk pemisahan kromosom selama mitosis.

Telah ditunjukkan bahwa mitra protein ini dalam eukariota lain sangat penting untuk perakitan Kulit Protein.

Referensi

1. Alberts, b., Johnson, a., Lewis, J., Morgan, d., Raff, m., Roberts, k., & Walter, P. (2015). Biologi molekul sel (Edisi ke -6.). New York: Ilmu Garland.
2. Campos, e. yo., & Reinberg, D. (2009). Histon: Anotasi kromatin. Annu. Putaran. Genet., 43, 559-599.
3. Harvey, a. C., & Downs, J. KE. (2004). Fungsi apa yang disediakan Histon Linker? Mikrobiologi Molekuler, 53, 771-775.
4. Henikoff, s., & Ahmad, k. (2005). Perakitan varian histones ke dalam kromatin. Annu. Putaran. Sel. Dev. Biol., dua puluh satu, 133-153.
5. Isenberg, i. (1979). Histon. Annu. Putaran. Biochem., 48, 159-191.
6. Kornberg, r. D., & Thomas, J. SALAH SATU. (1974). Struktur kromatin: oligomer histones. Sains, 184(4139), 865-868.
7. Smith, e., Delange, r., & Bonner, J. (1970). Kimia dan Biologi Histones. Ulasan Fisiologis, lima puluh(2), 159-170.