Nézzük meg a nem hiszton fehérjék funkcióit, fontosságukat a szervezet számára. Ez a téma különösen érdekes, és részletes tanulmányozást érdemel.
Fő kromatinfehérjék
A hiszton és a nem hiszton fehérjék közvetlenül kapcsolódnak a DNS-hez. Szerepe az interfázisos és mitotikus kromoszómák összetételében igen nagy - a genetikai információ tárolásában és elosztásában.
Az ilyen funkciók végzésekor világos szerkezeti bázisra van szükség, amely lehetővé teszi a hosszú DNS-molekulák egyértelmű sorrendbe rendezését. Ez a művelet lehetővé teszi az RNS-szintézis és a DNS-replikáció gyakoriságának szabályozását.
Koncentrációja az interfázisú magban 100 mg/ml. Egy emlősmag körülbelül 2 m DNS-t tartalmaz, amely egy körülbelül 10 mikron átmérőjű gömb alakú magban helyezkedik el.
Fehérjecsoportok
A sokféleség ellenére két csoportot szokás kiemelni. A hiszton és a nem hiszton fehérjék funkciói bizonyos különbségeket mutatnak. Az összes kromatinfehérje körülbelül 80 százaléka hiszton. Ionos és sókötéseken keresztül lépnek kölcsönhatásba a DNS-sel.
A kromatin jelentős mennyiségű hisztonjai és nem hiszton fehérjéi ellenéreA fehérjék jelentéktelen sokfélesége által képviselt eukarióta sejtek körülbelül öt-hét típusú hisztonmolekulát tartalmaznak.
A nemhiszton fehérjék a kromoszómákban többnyire specifikusak. Csak a DNS-molekulák bizonyos szerkezeteivel lépnek kölcsönhatásba.
A hiszton jellemzői
Milyen funkciói vannak a hiszton és a nem hiszton fehérjéknek a kromoszómában? A hisztonok molekuláris komplex formájában kötődnek a DNS-hez, ezek egy ilyen rendszer alegységei.
A hisztonok csak a kromatinra jellemző fehérjék. Vannak bizonyos tulajdonságaik, amelyek lehetővé teszik számukra, hogy meghatározott funkciókat hajtsanak végre az organizmusokban. Ezek lúgos vagy bázikus fehérjék, amelyeket meglehetősen magas arginin és lizin tartalom jellemez. Az aminocsoportok pozitív töltései miatt elektrosztatikus vagy sókötés jön létre ellentétes töltésekkel a DNS foszfátszerkezetén.
Ez a kötés meglehetősen labilis, könnyen tönkremegy, és hisztonokká és DNS-ekké disszociál. A kromatint összetett nukleinsav-fehérje komplexnek tekintik, amelyben erősen polimer lineáris DNS-molekulák, valamint jelentős számú hisztonmolekula található.
Tulajdonságok
A hisztonok molekulatömegüket tekintve meglehetősen kicsi fehérjék. Hasonló tulajdonságokkal rendelkeznek minden eukarióta esetében, és hasonló hisztonosztályokban találhatók meg. Például a H3 és H4 típusok argininben gazdagnak tekinthetők, mivel ebből elegendő mennyiséget tartalmaznakaminosavak.
A hisztonok változatai
Az ilyen hisztonok konzervatívnak tekinthetők, mivel a bennük lévő aminosav-szekvencia még távoli fajokban is hasonló.
A
H2A és H2B mérsékelt lizinfehérjéknek tekinthető. Az ezeken a csoportokon belüli különböző objektumok primer szerkezete, valamint az aminosavak sorrendje eltérő.
Histone H1 a fehérjék egy osztálya, amelyben az aminosavak hasonló sorrendben helyezkednek el.
Szignifikánsabb szövet- és fajok közötti eltéréseket mutatnak. A lizin jelentős mennyisége általános tulajdonságnak számít, aminek eredményeként ezek a fehérjék híg sóoldatban elválaszthatók a kromatintól.
Minden osztály hisztonját a fő aminosavak klaszteres eloszlása jellemzi: arginin és lizin a molekulák végén.
H1-nek van egy változó N-terminusa, amely kölcsönhatásba lép más hisztonokkal, a C-terminális pedig lizinnel dúsított, ő lép kölcsönhatásba a DNS-sel.
A hiszton módosítása lehetséges a sejtek élettartama alatt:
- metiláció;
- acetilezés.
Az ilyen folyamatok a pozitív töltések számának változásához vezetnek, ezek reverzibilis reakciók. Amikor a szerinmaradékok foszforilálódnak, többlet negatív töltés jelenik meg. Az ilyen módosítások befolyásolják a hisztonok tulajdonságait és a DNS-sel való kölcsönhatásukat. Például, amikor a hisztonok acetilezve vannak, génaktiváció figyelhető meg, és a defoszforiláció dekondenzációt és kondenzációt okoz.kromatin.
Szintézis jellemzői
A folyamat a citoplazmában megy végbe, majd az S-periódusban replikációja során a DNS-hez kötődik a sejtmagba. Miután a sejt leállítja a DNS-szintézist, az információs hiszton RNS néhány percen belül lebomlik, a szintézis folyamata leáll.
Csoportokra bontás
Különböző típusú nem hiszton fehérjék léteznek. Öt csoportra bontásuk feltételes, belső hasonlóságon alapul. Jelentős számú megkülönböztető tulajdonságot azonosítottak magasabb és alacsonyabb eukarióta szervezetekben.
Például az alacsonyabb rendű gerincesek szöveteire jellemző H1 helyett H5 hiszton található, amely több szerint és arginint tartalmaz.
Vannak olyan helyzetek is, amelyek a hisztoncsoportok részleges vagy teljes hiányához kapcsolódnak az eukariótákban.
Funkcionalitás
Hasonló fehérjéket találtak baktériumokban, vírusokban és mitokondriumokban. Például E. coliban fehérjéket találtak a sejtben, amelyek aminosav-összetétele hasonló a hisztonokhoz.
A nemhiszton kromatin fehérjék fontos funkciókat töltenek be az élő szervezetekben. A nukleoszómák azonosítása előtt két hipotézist alkalmaztak az ilyen fehérjék funkcionális jelentőségére, szabályozói és szerkezeti szerepére vonatkozóan.
Azt találtuk, hogy amikor RNS-polimerázt adunk az izolált kromatinhoz, templátot kapunk a transzkripciós folyamathoz. De tevékenysége becsültennek csak 10 százaléka a tiszta DNS esetében. A hisztoncsoportok eltávolításával növekszik, és ezek hiányában ez a maximális érték.
Ez azt jelzi, hogy a hisztonok teljes tartalma lehetővé teszi a transzkripciós folyamat szabályozását. A hisztonok minőségi és mennyiségi változásai befolyásolják a kromatin aktivitását, tömörségének mértékét.
A hisztonok szabályozási jellemzőinek specifitását a specifikus mRNS-ek különböző sejtekben történő szintézise során nem vizsgálták teljesen.
Hisztonfrakció fokozatos hozzáadásával a tiszta DNS-t tartalmazó oldatokhoz DNP-komplex formájában kicsapódás figyelhető meg. Amikor a hisztonokat eltávolítják a kromatinoldatból, teljes átalakulás történik oldható bázissá.
A nem hiszton fehérjék funkciói nem korlátozódnak a molekulák felépítésére, sokkal összetettebbek és sokrétűbbek.
A nukleoszómák szerkezeti jelentősége
Az első elektromikroszkópos és biokémiai vizsgálatok során bebizonyosodott, hogy a DPN készítményekben fonalas szerkezetek találhatók, amelyek átmérője 5-50 nm tartományba esik. A fehérjemolekulák szerkezetére vonatkozó elképzelések fejlesztésével sikerült rájönni, hogy közvetlen kapcsolat van a kromatinszál átmérője és a gyógyszerizolálás módja között.
A mitotikus kromoszómák és az interfázisú magok vékony metszetein glutáraldehiddel végzett detektálás után kromált fibrillákat találtak, amelyek vastagsága 30 nm.
A rostok hasonló méretűekkromatin magjaik fizikai rögzítése esetén: fagyasztáskor, forgácsoláskor, hasonló készítményekből replikák vételekor.
A kromatin nem hiszton fehérjéit két különböző módon fedezték fel a kromatin részecske nukleoszómái.
Kutatás
Ha a kromatinkészítményeket elektronmikroszkópos szubsztrátumra viszik fel lúgos körülmények között, jelentéktelen ionerősség mellett, a gyöngyökhöz hasonló kromatinszálak keletkeznek. Méretük nem haladja meg a 10 nm-t, és a gömböcskék DNS-szegmensekkel vannak összekötve, amelyek hossza nem haladja meg a 20 nm-t. A megfigyelések során sikerült kapcsolatot megállapítani a DNS szerkezete és a bomlástermékek között.
Érdekes információ
A nem hiszton fehérjék a kromatin fehérjék körülbelül húsz százalékát teszik ki. Ezek fehérjék (kivéve azokat, amelyeket a kromoszómák választanak ki). A nem hiszton fehérjék olyan fehérjék kombinált csoportja, amelyek nemcsak tulajdonságaikban, hanem funkcionális jelentőségükben is különböznek egymástól.
A legtöbbjük nukleáris mátrixfehérjékre vonatkozik, amelyek mind az interfázisos magok összetételében, mind a mitotikus kromoszómákban megtalálhatók.
A nem hiszton fehérjék körülbelül 450 különböző molekulatömegű egyedi polimert tartalmazhatnak. Némelyikük vízben, míg mások savas oldatokban oldódnak. A denaturáló szerek jelenlétében zajló disszociáció során a kromatinnal való kapcsolat törékenysége miatt jelentős problémák merülnek fel ezen fehérjemolekulák osztályozása és leírása során.
A nemhiszton fehérjék szabályozó polimerek,stimuláló transzkripció. Ennek a folyamatnak vannak olyan inhibitorai is, amelyek egy meghatározott szekvenciában kötődnek a DNS-en.
A nemhiszton fehérjék közé tartoznak a nukleinsavak metabolizmusában részt vevő enzimek is: RNS és DNS metilázok, DNázok, polimerázok, kromatin fehérjék.
Sok hasonló polimer vegyület környezetét tekintik a legtöbbet tanulmányozott, nagy mobilitású nem hiszton fehérjéknek. Jó elektroforetikus mobilitás jellemzi őket, konyhasó oldatban történő extrakció.
A HMG fehérjéknek négy típusa van:
- HMG-2 (m.w.=26 000),
- HMG-1 (m.w.=25 500),
- HMG-17 (m.w.=9247),
- HMG-14 (m.w.=100 000).
Az ilyen struktúrák élő sejtje a hisztonok teljes mennyiségének legfeljebb 5%-át tartalmazza. Különösen gyakoriak az aktív kromatinban.
A HMG-2 és HMG-1 fehérjék nem szerepelnek a nukleoszómákban, csak a linker DNS-fragmensekhez kötődnek.
A HMG-14 és a HMG-17 fehérjék képesek kötődni a nukleoszómák szívszerű polimerjeihez, ami megváltoztatja a DNP fibrillumok összeállítási szintjét, könnyebben hozzáférhetővé válik az RNS polimerázzal való reakcióhoz. Ilyen helyzetben a HMG fehérjék a transzkripciós aktivitás szabályozói szerepét töltik be. Azt találták, hogy a kromatin frakció, amely fokozottan érzékeny a DNáz I-re, telített HMG fehérjékkel.
Következtetés
A kromatin szerkezeti szerveződésének harmadik szintje a DNS hurokdoménjei. A kutatás során kiderült, hogy csaka kromoszómális elemi komponensek elvét megfejtve nehéz teljes képet kapni a mitózisban, interfázisban lévő kromoszómákról.
40-szeres DNS-sűrűsödés érhető el a maximális spiralizációnak köszönhetően. Ez nem elég ahhoz, hogy valódi képet kapjunk a kromoszómák méretéről és jellemzőiről. Logikusan levonható az a következtetés, hogy a DNS-összeállításnak még magasabb szintjeinek kell lenniük, amelyek segítségével a kromoszómák egyértelműen jellemezhetők.
A tudósoknak sikerült kimutatniuk a kromatin szerkezetének hasonló szintjét a mesterséges dekondenzáció eredményeként. Ilyen helyzetben specifikus fehérjék kötődnek a DNS bizonyos szakaszaihoz, amelyek asszociációs helyén domének vannak.
A DNS hurokcsomagolás elvét az eukarióta sejtekben is felfedezték.
Például, ha az izolált magokat konyhasó-oldattal kezeljük, a mag integritása megmarad. Ez a szerkezet nukleotidként vált ismertté. Perifériáján jelentős számú zárt DNS-hurok található, amelyek átlagos mérete 60 kb.
A kromomerek preparatív izolálásával, majd hisztonok kinyerésével elektronmikroszkóp alatt hurkos rozettaszerű struktúrák lesznek láthatók. A hurkok száma egy foglalatban 15-80, a DNS teljes hossza eléri az 50 mikront.
A fehérjemolekulák szerkezetére és főbb funkcionális jellemzőire vonatkozó, kísérleti tevékenységek során nyert ötletek lehetővé teszik a tudósok számára, hogy gyógyszereket fejlesszenek ki, innovatív termékeket hozzanak létre.a genetikai betegségek elleni hatékony küzdelem módszerei.
