Хистонес

Хистонес су део ћелијских језгара. Њихово присуство је одлика између једноћелијских организама (бактерија) и вишећелијских организама (људи, животиња или биљака). Врло мало сојева бактерија има протеине који су слични хистонима. Еволуција је произвела хистоне како би се прилагодио веома дугом ланцу ДНК, такође познатом као генетски материјал, боље и ефикасније у ћелијама виших живих бића. Јер ако би људски геном одмотао, био би дуг око 1-2 м, зависно од станичне ћелије у којој је ћелија.

Шта су хистони?

У развијенијим организмима, хистони се јављају у ћелијским језграма и имају висок удио позитивно набијених аминокиселина (посебно лизина и аргинина). Хистонски протеини су подељени у пет главних група - Х1, Х2А, Х2Б, Х3 и Х4. Секвенце аминокиселина из четири групе Х2А, Х2Б, Х3 и Х4 тешко се разликују између различитих живих бића, док постоје веће разлике за Х1, који повезује хистон. У случају црвених крвних зрнаца птица које садрже језгро, Х1 је чак потпуно замењен другом главном хистонском групом, званом Х5.

Велика сличност секвенци у већини хистонских протеина значи да се у већине организама „паковање“ ДНК дешава на исти начин и резултирајућа тродимензионална структура подједнако је ефикасна за функцију хистона. Током еволуције развој хистона се мора догодити врло рано и морао је да се одржи и пре појаве сисара или људи.

Анатомија и структура

Чим се створи нови ланац ДНК из појединачних база (званих нуклеотиди) у ћелији, он се мора „спаковати“. У ту сврху се хистонски протеини димеризирају, који затим формирају два тетрамера. Коначно, хистонска језгра се састоји од два тетрамера, хистонски октамер, око којег је омотана и делимично продире ланац ДНК. Хистонски октамер је тако смештен у тродимензионалној структури унутар исплетеног ланца ДНК.

Осам хистонских протеина са ДНК око њих чини цео комплекс нуклеосома. Подручје ДНК између два нуклеозома назива се везном ДНК и садржи око 20-80 нуклеотида. Линкер ДНА је одговоран за "улазак" и "напуштање" хистонског октамера. Тако се нуклеозом састоји од отприлике 146 нуклеотида, дела везујућег ДНК и осам хистонских протеина, тако да се 146 нуклеотида омота 1,65 пута око хистонског октамера.

Поред тога, сваки нуклеозом повезан је са молекулом Х1, тако да се улазни и излазни тачки ДНК држе заједно помоћу хистона који се повезује и компактност ДНК се повећава. Нуклеосом има пречник од око 10-30 нм. Многи нуклеозоми формирају хроматин, дугачки ланац ДНК-хистона који под електронским микроскопом личи на низ бисера. Нуклеозоми су "бисери" који су окружени или повезани ДНК-ом сличним низовима.

Бројни протеини који нису хистонски подржавају формирање појединих нуклеозома или целог хроматина, који на крају формира појединачне хромозоме ако ћелија треба да се дели. Хромосоми су максимални тип компресије хроматина и могу се препознати светлосном микроскопијом током поделе нуклеуса у ћелији.

Функција и задаци

Као што је горе поменуто, хистони су основни протеини са позитивним наелектрисањем, тако да ступају у интеракцију са негативно наелектрисаном ДНК електростатском привлачношћу. ДНК се "омота" око хистонских октамера тако да ДНК постане компактнији и стане у језгро сваке ћелије. Хл има функцију компресије суперординатне хроматинске структуре и углавном спречава транскрипцију и тиме транслацију, тј. Транслацију овог ДНК дела у протеине преко мРНА.

У зависности од тога да ли ћелија "одмара" (интерфаза) или се дели, хроматин је мање или више снажно кондензован, тј. Упакован. У интерфази, велики делови хроматина су мање кондензовани и због тога се могу преписати у мРНА, тј. Прочитати и касније превести у протеине. Хистони регулишу активност гена појединих гена у њиховој близини и омогућавају транскрипцију и стварање мРНА ланаца.

Када ћелија почне да се дели, ДНК се не преводи у протеине, већ се равномерно распоређује између две ћелије кћери које су створене. Хроматин је, дакле, кондензован и додатно стабилизован од хистона. Хромозоми постају видљиви и могу се дистрибуирати у новонастале ћелије уз помоћ многих других не-хистонских протеина.

Болести

Хистони су неопходни у стварању новог живог бића. Ако се због мутација хистонских гена не може формирати један или више протеина хистона, овај организам није одржив и даљи развој се прерано зауставља. То се углавном дешава због високе очувања хистона.

Међутим, већ неко време је познато да се код деце и одраслих са разним малигним туморима мозга могу појавити мутације у различитим хистонским генима туморских ћелија. Мутације хистонских гена описане су прије свега у такозваним глиомима. У овим туморима су такође откривени издужени репови хромосома. Ови крајњи одсеци хромозома, звани теломери, нормално су одговорни за дуговечност хромозома. У том контексту, чини се да издужени теломери у туморима са хистонским мутацијама дају тим дегенерираним ћелијама предност у преживљавању.

У међувремену су познате и друге врсте рака које имају мутације у разним хистонским генима и тако стварају мутиране протеине хистона који не извршавају или само лоше обављају своје регулаторне задатке. Ови налази се тренутно користе за развој облика терапије посебно малигних и агресивних тумора.