Histonların özellikleri, yapısı, çeşitleri ve fonksiyonları

histonlar ökaryotik organizmalarda kromozomları oluşturan kromatin tellerini oluşturan nükleozomların oluşumu için DNA ile etkileşime giren temel proteinlerdir..

DNA ve proteinlerin oluşturduğu kompleksler olan nükleozomlar, 1974 yılında keşfedilmiş ve bu bazal kromatin organizasyon seviyesini birleştiren histonlardır. Ancak, histon proteinlerinin varlığı 1960'lı yıllardan beri bilinir..

Histonlar, DNA çift bandının, birbirleriyle yakın etkileşime giren bu proteinlerden oluşan bir protein merkezi etrafına sarıldığı şekilde düzenlenir. Histon merkezi bir disk şeklindedir ve DNA, etrafında yaklaşık 1.7 tur verir..

Çoklu hidrojen bağları, DNA'nın, her bir nükleozomdaki histonların oluşturduğu protein merkezine bağlanmasına izin verir. Bu bağlar, çoğunlukla, histonların amino asit iskeletleri ile DNA'nın şeker-fosfat omurgası arasında oluşturulur. Bazı hidrofobik etkileşimler ve iyonik bağlar da katılır.

"Kromatin remodeling kompleksleri" olarak bilinen proteinler, transkripsiyonel makinenin nükleozomlarda bulunan DNA'ya girmesine izin vererek, DNA ve histonlar arasında bağlanma bağlarının oluşmasından ve parçalanmasından sorumludur..

Nükleik asitlerin, histonların oluşturduğu protein merkezine yakın olmasına rağmen, bunlar, gerekirse, ekspresyon veya genetik susturma ile ilgili transkripsiyon faktörlerinin ve diğer proteinlerin girişine izin verecek şekilde düzenlenir..

Histonlar, çok sayıda varyant üreten çeşitli modifikasyonlara tabi tutulabilir ve gen ekspresyonunu farklı şekillerde modüle etme özelliğine sahip birçok farklı kromatin formunun varlığını mümkün kılar..

indeks

• 1 özellikleri
• 2 yapı
  • 2.1 Birlik histonları
• 3 Türleri
  • 3.1 Nükleozomal histonlar
  • 3.2 Birlik histonları
• 4 İşlev
• 5 Kaynakça

özellikleri

Doğada en çok korunan ökaryotik proteinlerdir. Örneğin bezelye histonu H4'ün, inek proteini H4'ün 102 amino asit pozisyonundan sadece ikisinde farklı olduğu gösterilmiştir..

Histonlar, 140'dan fazla amino asit içermeyen nispeten küçük proteinlerdir. Bazik amino asit kalıntıları bakımından zengindirler, bu nedenle nükleozomları oluşturmak için negatif yüklü nükleik asit ile etkileşimlerine katkıda bulunan pozitif bir net yüke sahiptirler.

Nükleozomal ve kavşak veya köprülü histonlar bilinmektedir. Nükleozomal histonlar H3, H4, H2A ve H2B'dir, bağlayıcı histonlar H1 histon ailesine aittir..

Nükleozomun montajı sırasında, başlangıçta H3-H4 ve H2A-H2B spesifik dimerleri oluşur. İki H3-H4 dimeri daha sonra oktamerik merkezi oluşturan H2A-H2B dimerleri ile birleştirilen tetramerler oluşturmak üzere birleştirilir..

Tüm histonlar esas olarak hücre döngüsünün S evresi sırasında sentezlenir ve nükleozomlar, çoğaltma çatalından hemen sonra, ortaya çıkan DNA sarmallarına birleştirilir..

yapı

Histonların genel yapısı, ökaryotik organizmalar arasında bir bazik amino asit bölgesini ve yüksek oranda korunmuş bir küresel karboksil bölgesini içerir.

İki çatalla birbirine bağlanan ve küçük bir hidrofobik merkez oluşturan üç alfa sarmalından oluşan "histon kat" olarak bilinen yapısal bir motif, nükleozomu oluşturan histonlar arasındaki protein-protein etkileşimlerinden sorumludur..

Tüm ökaryotlarda adı geçen nükleozomal proteinlerin küresel karboksil bölgesini oluşturan histonların bu katıdır..

Histonlar ayrıca, uzunluğu en fazla 40 amino asit olan küçük "kuyruklara" veya amino terminaline ve diğer karboksil terminal bölgelerine (proteazlara erişilebilir) sahiptir. Her iki bölge, çoklu translasyon sonrası kovalent modifikasyonlara maruz kalabilen bazik amino asitler bakımından zengindir..

Sendika histonları

Ökaryotlarda, yapılarına göre farklılaşan iki birlik histonu ailesi vardır. Bazıları yukarıda N-ve C-terminal "yapılandırılmamış" etki alanları ile çevrili yukarıda açıklanan küresel alana sahip olan üçlü bir yapıya sahiptir; diğerleri sadece bir C-terminali alanına sahipken.

Çoğu histonun korunmasına rağmen, embriyogenez ya da bazı organizmalarda uzmanlaşmış hücrelerin olgunlaşması sırasında bazı spesifik değişkenler ortaya çıkabilir. Bazı yapısal değişiklikler aşağıdaki gibi çeviri sonrası değişikliklerle ilgilidir:

-fosforilasyon: Kromatinin yoğunlaşma derecesinin değiştirilmesi ile ilgili olduğu ve genellikle serin artıklarında bulunduğu düşünülmektedir..

-asetillendirme: transkripsiyonel olarak aktif olan kromozomal bölgelerle ilişkili. Normalde lisin kalıntılarının yan zincirlerinde oluşur. Bu kalıntılarda meydana geldiğinde, pozitif yük azalır, proteinlerin DNA ile afinitesini azaltır.

-metilasyon: protein çekirdeğinden çıkıntı yapan lisin kalıntılarının mono-, di- veya tri- tilakiyonu olarak verilebilir..

Histonlarda bu kovalent modifikasyonları yapmaktan spesifik enzimler sorumludur. Bu enzimler arasında histon asetil transferazlar (HAT'ler), histon-deasetilaz kompleksleri (HDAC'ler) ve histon-metil transferazlar ve demetilazlar bulunur..

tip

Histonların karakterizasyonu, zayıf katyon değişim reçinelerine dayanan kromatografilerin öne çıktığı çeşitli biyokimyasal tekniklerle gerçekleştirilmiştir..

Bazı yazarlar, ökaryotlarda 5 ana histon tipinin ayırt edildiği bir sınıflandırma yöntemi belirler: FI, 21 kDa proteinli; F2A1 veya FIV, artı veya eksi 11.3 kDa; F2A2 veya FIIbI, 14.5 kDa; F2B veya FIIb2, molekül ağırlığı 13.7 kDa ve F3 veya FIII, 15.3 kDa'dır..

Bütün bu histon tipleri, FI grubu hariç, hücrelerde eşit mol miktarlarında bulunur..

Aynı geçerlilik ve belki de en çok kullanılan başka bir sınıflandırma, iki farklı histon türünün varlığını, yani nükleozom oktamerin bir parçası olan ve arasındaki nükleozomları birleştiren kavşak veya köprü histonlarının varlığını önermektedir. evet.

Bazı varyantlar ayrıca türler arasında da meydana gelebilir ve çekirdek histonlarının aksine, varyantlar arayüz boyunca sentezlenir ve ATP'nin hidrolizinden salınan enerjiye bağlı bir işlem yoluyla önceden oluşturulmuş kromatine sokulur..

Nükleozomal histonlar

Bir nükleozomun çekirdeği, dört kurucu histondan her birinin bir çiftinden oluşur: H2a, H2b, H3 ve H4; 145 baz çiftinin DNA segmentlerinin üzerine sarıldığı.

H4 ve H2B histonları prensipte değişmezdir. Bununla birlikte bazı varyasyonlar, biyofiziksel ve biyokimyasal özellikleri nükleozomun normal yapısını değiştiren H3 ve H2A histonlarında belirgindir..

İnsanlarda histon H2A'nın bir çeşidi olan H2A.Z proteini, büyük bir asidik bölgeye sahiptir ve ilişkili olduğu histon H3 varyantlarına bağlı olarak nükleozomun stabilitesini destekleyebilir.

Bu histonlar, molekülün ilk üçünün çok değişken olduğu histon H2B'nin özel bir durumu olan türler arasında bazı değişkenlikler göstermektedir..

Sendika histonları

Kavşak veya köprü histonları H1 sınıfı histonlarıdır. Bunlar, nükleozomlar ve her partikülün başında ve sonunda çıkıntı yapan DNA koruması arasındaki birliktelikten sorumludur..

Nükleozomal histonların aksine, H1 tipindeki histonların tamamı histonların "kıvrımının" küresel bölgesine sahip değildir. Bu proteinler, nükleozomlar arasındaki DNA'ya bağlanır, böylece kromatin dengesinde transkripsiyonel olarak daha yoğun ve daha az aktif bir duruma doğru bir değişiklik sağlanır..

Araştırmalar bu histonları yaşlanma, DNA onarımı ve apoptotik süreçlerle ilişkilendirdi, bu nedenle genomik bütünlüğün korunmasında çok önemli bir rol oynadıkları düşünülüyor..

fonksiyonlar

Histonların tüm amino asit kalıntıları, bir şekilde veya başka bir şekilde, ökaryotik organizmaların krallıkları arasında böylesine korunmuş olduklarını açıklayan DNA ile etkileşimlerine katılır..

Histonların DNA'nın ambalajına kromatin şeklinde katılması, farklı hücre soylarının sadece genlerinin transkripsiyonel makineye erişimini değiştirerek uzmanlaşabileceği karmaşık çok hücreli organizmalar için büyük önem taşır..

Transkripsiyonel olarak aktif genomik bölgeler, nükleozomlarda yoğundur, bu, DNA'nın histon proteinleri ile birleşmesinin, transkripsiyonlarının negatif veya pozitif regülasyonu için çok önemli olduğunu düşündürmektedir..

Aynı şekilde, bir hücrenin ömrü boyunca, hem iç hem de dış olmak üzere çok sayıda uyaranlara verilen cevap, normal olarak posttranslasyonel yeniden biçimlendirme ve modifiye edilmiş histonların modifikasyonu ile ilgili olan kromatindeki küçük değişikliklere bağlıdır. DNA ile yakın ilişki.

Çoklu histon değişkenleri ökaryotlarda farklı fonksiyonlar gösterir. Bunlardan biri mitoz sırasında kromozomların ayrılmasından sorumlu olan santromerik yapıların oluşumunda H3'ün bir histon varyantının katılımı ile ilgilidir..

Bu proteinin diğer ökaryotlarda karşılığının, mil mikrotübüllerinin mitoz ve mayoz sırasında bağlandığı protein kinetokorun montajı için gerekli olduğu gösterilmiştir..

referanslar

1. Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., Morgan, D., Raff, M., Roberts, K. ve Walter, P. (2015). Hücrenin Moleküler Biyolojisi (6. basım). New York: Çelenk Bilimi.
2. Campos, E. I. ve Reinberg, D. (2009). Histonlar: Açıklayıcı Kromatin. Annu. Rev. Genet., 43, 559-599.
3. Harvey, A.C., & Downs, J.A. (2004). Bağlayıcı histonlar hangi işlevleri sağlar? Moleküler Mikrobiyoloji, 53, 771-775.
4. Henikoff, S. ve Ahmad, K. (2005). Varyant Histonların Kromatine Montajı. Annu. Rev. Celi. Dev Biol., 21, 133-153.
5. Isenberg, I. (1979). Histonlar. Annu. Rev. Biochem., 48, 159-191.
6. Kornberg, R.D., ve Thomas, J. O. (1974). Kromatin Yapısı: Histonların Oligomerleri. Science, 184 (4139), 865-868.
7. Smith, E., DeLange, R., & Bonner, J. (1970). Histonların Kimyası ve Biyolojisi. Fizyolojik İnceleme, 50 (2), 159-170.