Lad os overveje funktionerne af ikke-histonproteiner, deres betydning for kroppen. Dette emne er af særlig interesse og fortjener en detaljeret undersøgelse.
Hovedkromatinproteiner
Histon- og ikke-histonproteiner er direkte forbundet med DNA. Dens rolle i sammensætningen af interfase- og mitotiske kromosomer er ret stor - lagring og distribution af genetisk information.
Når man udfører sådanne funktioner, er det nødvendigt at have en klar strukturel base, der gør det muligt at arrangere lange DNA-molekyler i en klar rækkefølge. Denne handling giver dig mulighed for at kontrollere frekvensen af RNA-syntese og DNA-replikation.
Dens koncentration i interfasekernen er 100 mg/ml. En pattedyrkerne indeholder omkring 2 m DNA, lokaliseret i en sfærisk kerne med en diameter på omkring 10 mikron.
Proteingrupper
På trods af mangfoldigheden er det sædvanligt at udskille to grupper. Funktionerne af histon- og ikke-histonproteiner har visse forskelle. Omkring 80 procent af alle kromatinproteiner er histoner. De interagerer med DNA gennem ion- og s altbindinger.
På trods af en betydelig mængde, histoner og ikke-histonproteiner af kromatinrepræsenteret af en ubetydelig variation af proteiner, indeholder eukaryote celler omkring fem til syv typer histonmolekyler.
Ikke-histonproteiner i kromosomer er for det meste specifikke. De interagerer kun med visse strukturer af DNA-molekyler.
Histone-funktioner
Hvad er funktionerne af histon- og ikke-histonproteiner i kromosomet? Histoner binder i form af et molekylært kompleks med DNA, de er underenheder af et sådant system.
Histoner er proteiner, der kun er karakteristiske for kromatin. De har visse kvaliteter, der giver dem mulighed for at udføre specifikke funktioner i organismer. Disse er basiske eller basiske proteiner, kendetegnet ved et ret højt indhold af arginin og lysin. På grund af de positive ladninger på aminogrupperne forårsages en elektrostatisk eller s altbinding med modsatte ladninger på fosfatstrukturerne i DNA.
Denne binding er ret labil, den ødelægges let, og der opstår dissociation til histoner og DNA. Chromatin anses for at være et komplekst nuklein-proteinkompleks, inden i hvilket der er meget polymere lineære DNA-molekyler, såvel som et betydeligt antal histonmolekyler.
Properties
Histoner er ret små proteiner med hensyn til molekylvægt. De har lignende egenskaber i alle eukaryoter og findes af lignende klasser af histoner. For eksempel anses typerne H3 og H4 for rige på arginin, da de indeholder en tilstrækkelig mængde af detteaminosyrer.
varianter af histoner
Sådanne histoner betragtes som konservative, da aminosyresekvensen i dem er ens selv i fjerne arter.
H2A og H2B anses for at være moderate lysinproteiner. Forskellige objekter inden for disse grupper har nogle variationer i den primære struktur såvel som i sekvensen af aminosyrerester.
Histone H1 er en klasse af proteiner, hvor aminosyrer er arrangeret i en lignende sekvens.
De viser mere signifikante variationer mellem væv og arter. En betydelig mængde lysin betragtes som en generel egenskab, som et resultat af hvilken disse proteiner kan adskilles fra kromatin i fortyndede s altopløsninger.
Histoner af alle klasser er karakteriseret ved en klyngefordeling af de vigtigste aminosyrer: arginin og lysin i enderne af molekylerne.
H1 har en variabel N-terminus, der interagerer med andre histoner, og C-terminus er beriget med lysin, det er ham, der interagerer med DNA.
Histone-modifikationer er mulige i cellernes levetid:
- methylering;
- acetylering.
Sådanne processer fører til en ændring i antallet af positive ladninger, de er reversible reaktioner. Når serinrester phosphoryleres, fremkommer en overskydende negativ ladning. Sådanne modifikationer påvirker egenskaberne af histoner og deres interaktion med DNA. For eksempel, når histoner acetyleres, observeres genaktivering, og dephosphorylering forårsager dekondensering og kondensationkromatin.
Syntesefunktioner
Processen foregår i cytoplasmaet, hvorefter den transporteres til kernen og binder til DNA under replikationen i S-perioden. Efter ophør af DNA-syntese af cellen, henfalder information histon RNA inden for et par minutter, synteseprocessen stopper.
Opdeling i grupper
Der er forskellige typer ikke-histonproteiner. Deres opdeling i fem grupper er betinget, den er baseret på intern lighed. Et betydeligt antal karakteristiske egenskaber er blevet identificeret i højere og lavere eukaryote organismer.
For eksempel, i stedet for H1, der er karakteristisk for væv fra lavere hvirveldyr, findes histon H5, som indeholder mere serin og arginin.
Der er også situationer forbundet med delvis eller fuldstændig fravær af histongrupper i eukaryoter.
Funktionalitet
Lignende proteiner er blevet fundet i bakterier, vira, mitokondrier. For eksempel blev der i E. coli fundet proteiner i cellen, hvis aminosyresammensætning ligner histoner.
Nonhiston-kromatinproteiner udfører vigtige funktioner i levende organismer. Forud for identifikation af nukleosomer blev der brugt to hypoteser vedrørende sådanne proteiners funktionelle betydning, regulatoriske og strukturelle rolle.
Det blev fundet, at når RNA-polymerase sættes til det isolerede kromatin, opnås en skabelon for transkriptionsprocessen. Men hans aktivitet er anslåetkun 10 procent af det for rent DNA. Det stiger med fjernelse af histongrupper, og i deres fravær er det den maksimale værdi.
Dette indikerer, at det samlede indhold af histoner giver dig mulighed for at kontrollere transkriptionsprocessen. Kvalitative og kvantitative ændringer i histoner påvirker aktiviteten af kromatin, graden af dets kompakthed.
Spørgsmålet om specificiteten af histonernes regulatoriske karakteristika under syntesen af specifikke mRNA'er i forskellige celler er ikke blevet fuldt ud undersøgt.
Med den gradvise tilføjelse af en histonfraktion til opløsninger, der indeholder rent DNA, observeres udfældning i form af et DNP-kompleks. Når histoner fjernes fra kromatinopløsningen, sker der en fuldstændig overgang til en opløselig base.
Funktionerne af ikke-histonproteiner er ikke begrænset til konstruktion af molekyler, de er meget mere komplekse og mangefacetterede.
Nukleosomers strukturelle betydning
I de første elektromikroskopiske og biokemiske undersøgelser blev det bevist, at der er filamentøse strukturer i DPN-præparater, hvis diameter er i området 5-50 nm. Med forbedringen af ideer om strukturen af proteinmolekyler var det muligt at finde ud af, at der er en direkte sammenhæng mellem diameteren af kromatinfibrillen og metoden til lægemiddelisolering.
På tynde snit af mitotiske kromosomer og interfasekerner blev der efter påvisning med glutaraldehyd fundet kromaterede fibriller, hvis tykkelse er 30 nm.
Fibriller har lignende størrelserkromatin i tilfælde af fysisk fiksering af deres kerner: under frysning, chipping, udtagning af kopier fra lignende præparater.
Kromatinets ikke-histonproteiner er blevet opdaget på to forskellige måder af kromatinpartikelnukleosomer.
Forskning
Når kromatinpræparater afsættes på et substrat til elektronmikroskopi under alkaliske forhold med ubetydelig ionstyrke, opnås kromatinstrenge, der ligner perler. Deres størrelse overstiger ikke 10 nm, og kuglerne er forbundet med DNA-segmenter, hvis længde ikke overstiger 20 nm. I løbet af observationer var det muligt at etablere en sammenhæng mellem strukturen af DNA og henfaldsprodukter.
Interessant information
Ikke-histonproteiner udgør omkring tyve procent af kromatinproteiner. De er proteiner (undtagen dem, der udskilles af kromosomer). Ikke-histonproteiner er en kombineret gruppe af proteiner, der ikke kun adskiller sig fra hinanden i egenskaber, men også i funktionel betydning.
De fleste af dem refererer til nukleare matrixproteiner, som findes både i sammensætningen af interfasekerner og i mitotiske kromosomer.
Ikke-histonproteiner kan omfatte omkring 450 individuelle polymerer med forskellige molekylvægte. Nogle af dem er opløselige i vand, mens andre er opløselige i sure opløsninger. På grund af skrøbeligheden af forbindelsen med kromatinet i den igangværende dissociation i nærværelse af denaturerende midler, er der betydelige problemer med klassificeringen og beskrivelsen af disse proteinmolekyler.
Ikke-histonproteiner er regulatoriske polymerer,stimulerende transkription. Der er også inhibitorer af denne proces, som binder i en specifik sekvens på DNA.
Nonhistonproteiner kan også omfatte enzymer involveret i metabolismen af nukleinsyrer: RNA- og DNA-methylaser, DNaser, polymeraser, kromatinproteiner.
Miljøet af mange lignende polymere forbindelser anses for at være de mest undersøgte ikke-histonproteiner med høj mobilitet. De er karakteriseret ved god elektroforetisk mobilitet, ekstraktion i en opløsning af almindeligt s alt.
HMG-proteiner findes i fire typer:
- HMG-2 (m.w.=26.000),
- HMG-1 (m.w.=25.500),
- HMG-17 (m.w.=9247),
- HMG-14 (m.w.=100.000).
En levende celle af sådanne strukturer indeholder ikke mere end 5 % af den samlede mængde histoner. De er især almindelige i aktiv kromatin.
HMG-2- og HMG-1-proteiner er ikke inkluderet i nukleosomer, de binder kun til linker-DNA-fragmenter.
Proteiner HMG-14 og HMG-17 er i stand til at binde til hjertelignende polymerer af nukleosomer, hvilket resulterer i en ændring i samlingsniveauet af DNP-fibriller, de vil være mere tilgængelige for reaktion med RNA-polymerase. I en sådan situation spiller HMG-proteiner rollen som regulatorer af transkriptionel aktivitet. Det blev fundet, at kromatinfraktionen, som har en øget følsomhed over for DNase I, er mættet med HMG-proteiner.
Konklusion
Det tredje niveau af strukturel organisering af kromatin er sløjfedomænerne af DNA. I løbet af undersøgelsen blev det konstateret, at kunved at dechifrere princippet om kromosomale elementære komponenter, er det svært at få et fuldstændigt billede af kromosomer i mitose, i interfase.
DNA-fortætning med 40 gange opnås på grund af maksimal spiralisering. Dette er ikke nok til at få en reel idé om størrelsen og karakteristika af kromosomer. Det kan logisk konkluderes, at der skal være endnu højere niveauer af DNA-samling, ved hjælp af hvilke det ville være muligt entydigt at karakterisere kromosomer.
Forskere har været i stand til at opdage lignende niveauer af kromatinorganisering som et resultat af dets kunstige dekondensering. I en sådan situation vil specifikke proteiner binde sig til visse dele af DNA, der har domæner på associationsstederne.
Princippet med DNA-løkkepakning blev også opdaget i eukaryote celler.
For eksempel, hvis de isolerede kerner behandles med en opløsning af bords alt, vil kernens integritet blive bevaret. Denne struktur blev kendt som et nukleotid. Dens periferi omfatter et betydeligt antal lukkede DNA-sløjfer, hvis gennemsnitlige størrelse er 60 kb.
Med præparativ isolering af kromomerer, efterfulgt af ekstraktion af histoner fra dem, vil løkkede rosetlignende strukturer være synlige under et elektronmikroskop. Antallet af sløjfer i en sokkel er fra 15 til 80, den samlede længde af DNA når 50 mikron.
Idéerne om strukturen og de vigtigste funktionelle egenskaber ved proteinmolekyler, opnået i løbet af eksperimentelle aktiviteter, gør det muligt for videnskabsmænd at udvikle lægemidler, skabe innovativemetoder til effektiv bekæmpelse af genetiske sygdomme.
