Histon olmayan proteinlerin işlevlerini, vücut için önemini düşünelim. Bu konu özellikle ilgi çekicidir ve ayrıntılı çalışmayı hak etmektedir.
Ana kromatin proteinleri
Histon ve histon olmayan proteinler doğrudan DNA'ya bağlıdır. İnterfaz ve mitotik kromozomların bileşimindeki rolü oldukça büyüktür - genetik bilginin depolanması ve dağıtımı.
Bu tür işlevleri yerine getirirken, uzun DNA moleküllerinin net bir düzende düzenlenmesine izin veren net bir yapısal tabana sahip olmak gerekir. Bu eylem, RNA sentezi ve DNA replikasyonu sıklığını kontrol etmenizi sağlar.
İnterfaz çekirdeğindeki konsantrasyonu 100 mg/ml'dir. Bir memeli çekirdeği, yaklaşık 10 mikron çapında küresel bir çekirdekte lokalize olan yaklaşık 2 m DNA içerir.
Protein grupları
Çeşitliliğe rağmen, iki grubu ayırmak adettendir. Histon ve histon olmayan proteinlerin işlevleri belirli farklılıklara sahiptir. Tüm kromatin proteinlerinin yaklaşık yüzde 80'i histondur. DNA ile iyonik ve tuz bağları yoluyla etkileşirler.
Önemli miktarda olmasına rağmen, kromatinin histonları ve histon olmayan proteinleriÖnemsiz bir protein çeşitliliği ile temsil edilen ökaryotik hücreler, yaklaşık beş ila yedi tür histon molekülü içerir.
Kromozomlardaki histon olmayan proteinler çoğunlukla spesifiktir. Sadece DNA moleküllerinin belirli yapıları ile etkileşirler.
Histon özellikleri
Kromozomdaki histon ve histon olmayan proteinlerin işlevleri nelerdir? Histonlar DNA ile moleküler bir kompleks şeklinde bağlanırlar, böyle bir sistemin alt birimleridir.
Histonlar, yalnızca kromatine özgü proteinlerdir. Organizmalarda belirli işlevleri yerine getirmelerine izin veren belirli niteliklere sahiptirler. Bunlar, oldukça yüksek bir arginin ve lizin içeriği ile karakterize edilen alkalin veya bazik proteinlerdir. Amino gruplarındaki pozitif yükler nedeniyle, DNA'nın fosfat yapılarında zıt yükler ile bir elektrostatik veya tuz bağı oluşur.
Bu bağ oldukça değişkendir, kolayca yok edilir ve histonlara ve DNA'ya ayrışma meydana gelir. Kromatin, içinde yüksek düzeyde polimerik lineer DNA moleküllerinin yanı sıra önemli sayıda histon molekülünün bulunduğu karmaşık bir nükleik-protein kompleksi olarak kabul edilir.
Özellikler
Histonlar moleküler ağırlık açısından oldukça küçük proteinlerdir. Tüm ökaryotlarda benzer özelliklere sahiptirler ve benzer histon sınıflarında bulunurlar. Örneğin, H3 ve H4 türleri, yeterli miktarda arginin içerdiğinden, arginin açısından zengin kabul edilir.amino asitler.
Histonun çeşitleri
Bu tür histonlar muhafazakar olarak kabul edilir, çünkü içlerindeki amino asit dizisi uzak türlerde bile benzerdir.
H2A ve H2B, orta düzeyde lizin proteinleri olarak kabul edilir. Bu gruplar içindeki farklı nesnelerin, birincil yapıların yanı sıra amino asit kalıntılarının dizilişinde de bazı farklılıklar vardır.
Histone H1, amino asitlerin benzer bir dizilimde düzenlendiği bir protein sınıfıdır.
Daha belirgin dokular arası ve türler arası varyasyonlar gösterirler. Önemli miktarda lizin genel bir özellik olarak kabul edilir, bunun bir sonucu olarak bu proteinler seyreltik tuzlu su çözeltilerinde kromatinden ayrılabilir.
Tüm sınıfların histonları, ana amino asitlerin küme dağılımı ile karakterize edilir: moleküllerin uçlarında arginin ve lizin.
H1, diğer histonlarla etkileşime giren değişken bir N-ucuna sahiptir ve C-ucu lizin ile zenginleştirilmiştir, DNA ile etkileşime giren odur.
Hücrelerin ömrü boyunca histon modifikasyonları mümkündür:
- metilasyon;
- asetilasyon.
Bu tür işlemler pozitif yüklerin sayısında değişikliğe yol açar, bunlar tersine çevrilebilir reaksiyonlardır. Serin kalıntıları fosforile edildiğinde, aşırı bir negatif yük ortaya çıkar. Bu tür modifikasyonlar, histonların özelliklerini ve DNA ile etkileşimlerini etkiler. Örneğin, histonlar asetillendiğinde gen aktivasyonu gözlenir ve defosforilasyon yoğunlaşma ve yoğunlaşmaya neden olur.kromatin.
Sentez özellikleri
İşlem sitoplazmada gerçekleşir, daha sonra çekirdeğe taşınır ve S döneminde replikasyonu sırasında DNA'ya bağlanır. DNA sentezinin hücre tarafından kesilmesinden sonra, bilgi histon RNA'sı birkaç dakika içinde bozunur, sentez süreci durur.
Gruplara bölün
Histon olmayan proteinlerin farklı türleri vardır. Beş gruba ayrılmaları şartlıdır, içsel benzerliğe dayanır. Yüksek ve düşük ökaryotik organizmalarda önemli sayıda ayırt edici özellik tanımlanmıştır.
Örneğin, alt omurgalı organizmaların dokularının özelliği olan H1 yerine, daha fazla serin ve arginin içeren histon H5 bulunur.
Ökaryotlarda histon gruplarının kısmen veya tamamen yokluğuyla ilgili durumlar da vardır.
İşlevsellik
Benzer proteinler bakteri, virüs, mitokondride bulundu. Örneğin, E. coli'de hücrede amino asit bileşimi histonlara benzeyen proteinler bulundu.
Histon olmayan kromatin proteinleri, canlı organizmalarda önemli işlevleri yerine getirir. Nükleozomların tanımlanmasından önce, bu tür proteinlerin fonksiyonel önemi, düzenleyici ve yapısal rolü ile ilgili iki hipotez kullanıldı.
İzole edilmiş kromatine RNA polimeraz eklendiğinde, transkripsiyon işlemi için bir şablon elde edildiği bulundu. Ama faaliyeti tahmin ediliyorsaf DNA için bunun sadece yüzde 10'u. Histon gruplarının çıkarılmasıyla artar ve yokluğunda maksimum değerdir.
Bu, histonların toplam içeriğinin transkripsiyon sürecini kontrol etmenize izin verdiğini gösterir. Histonlardaki kalitatif ve kantitatif değişiklikler kromatinin aktivitesini, kompaktlık derecesini etkiler.
Farklı hücrelerde spesifik mRNA'ların sentezi sırasında histonların düzenleyici özelliklerinin özgüllüğü sorusu tam olarak çalışılmamıştır.
Saf DNA içeren çözeltilere kademeli olarak bir histon fraksiyonu eklenmesiyle, bir DNP kompleksi şeklinde çökelme gözlenir. Histonlar kromatin çözeltisinden çıkarıldığında, çözünür bir baza tam bir geçiş meydana gelir.
Histon olmayan proteinlerin işlevleri moleküllerin yapımıyla sınırlı değildir, çok daha karmaşık ve çok yönlüdürler.
Nükleozomların yapısal önemi
İlk elektromikroskopik ve biyokimyasal çalışmalarda, çapı 5-50 nm aralığında olan DPN preparasyonlarında filamentli yapıların olduğu kanıtlanmıştır. Protein moleküllerinin yapısı hakkındaki fikirlerin gelişmesiyle, kromatin fibrilinin çapı ile ilaç izolasyon yöntemi arasında doğrudan bir ilişki olduğunu bulmak mümkün oldu.
Mitotik kromozomların ve interfaz çekirdeklerinin ince kesitlerinde, glutaraldehit ile tespit edildikten sonra, kalınlığı 30 nm olan kromatlı fibriller bulundu.
Fibriller benzer boyutlara sahiptirçekirdeklerinin fiziksel olarak sabitlenmesi durumunda kromatin: dondurma, ufalama, benzer müstahzarlardan kopya alma sırasında.
Kromatinin histon olmayan proteinleri, kromatin partikül nükleozomları tarafından iki farklı şekilde keşfedilmiştir.
Araştırma
Kromatin preparatları, önemsiz iyonik kuvvete sahip alkali koşullar altında elektron mikroskobu için bir substrat üzerinde biriktirildiğinde, boncuklara benzer kromatin iplikleri elde edilir. Boyutları 10 nm'yi geçmez ve globüller, uzunluğu 20 nm'yi geçmeyen DNA segmentleri ile birbirine bağlanır. Gözlemler sırasında DNA'nın yapısı ile bozunma ürünleri arasında bir bağlantı kurmak mümkün oldu.
İlginç bilgiler
Histon olmayan proteinler, kromatin proteinlerinin yaklaşık yüzde yirmisini oluşturur. Bunlar proteinlerdir (kromozomlar tarafından salgılananlar hariç). Histon olmayan proteinler, yalnızca özelliklerde değil, aynı zamanda işlevsel önemde de birbirinden farklı olan birleşik bir protein grubudur.
Çoğu, hem interfaz çekirdeklerinin bileşiminde hem de mitotik kromozomlarda bulunan nükleer matris proteinlerine atıfta bulunur.
Histon olmayan proteinler, farklı moleküler ağırlıklara sahip yaklaşık 450 ayrı polimer içerebilir. Bazıları suda çözünürken, diğerleri asidik çözeltilerde çözünür. Denatüre edici ajanların varlığında devam eden ayrışmanın kromatin ile bağlantısının kırılganlığından dolayı, bu protein moleküllerinin sınıflandırılması ve tanımlanmasında önemli sorunlar vardır.
Histon olmayan proteinler düzenleyici polimerlerdir,uyarıcı transkripsiyon. DNA üzerinde belirli bir dizide bağlanan bu işlemin inhibitörleri de vardır.
Histon olmayan proteinler ayrıca nükleik asitlerin metabolizmasında yer alan enzimleri de içerebilir: RNA ve DNA metilazlar, DNazlar, polimerazlar, kromatin proteinleri.
Birçok benzer polimerik bileşiğin ortamı, yüksek mobiliteye sahip en çok çalışılan histon olmayan proteinler olarak kabul edilir. İyi elektroforetik hareketlilik, bir ortak tuz çözeltisinde ekstraksiyon ile karakterize edilirler.
HMG proteinleri dört tipte gelir:
- HMG-2 (m.w.=26.000),
- HMG-1 (m.w.=25.500),
- HMG-17 (m.w.=9247),
- HMG-14 (m.w.=100.000).
Bu tür yapıların canlı bir hücresi, toplam histon miktarının %5'inden fazlasını içermez. Özellikle aktif kromatinde yaygındırlar.
HMG-2 ve HMG-1 proteinleri nükleozomlara dahil değildir, sadece bağlayıcı DNA fragmanlarına bağlanırlar.
Proteinler HMG-14 ve HMG-17, nükleozomların kalp benzeri polimerlerine bağlanabilmektedir, bu da DNP fibrillerinin birleşim seviyesinde bir değişiklikle sonuçlanmaktadır, bunlar RNA polimeraz ile reaksiyon için daha erişilebilir olacaktır. Böyle bir durumda, HMG proteinleri, transkripsiyonel aktivitenin düzenleyicileri rolünü oynar. DNase I'e duyarlılığı artan kromatin fraksiyonunun HMG proteinleri ile doyurulduğu bulundu.
Sonuç
Kromatinin yapısal organizasyonunun üçüncü seviyesi, DNA'nın döngü alanlarıdır. Araştırma sırasında, sadece bulundukromozomal temel bileşenler ilkesini deşifre ederek, mitozda, interfazda kromozomların tam bir resmini elde etmek zordur.
DNA yoğunlaştırması, maksimum spiralizasyon nedeniyle 40 kat elde edilir. Bu, kromozomların boyutu ve özellikleri hakkında gerçek bir fikir edinmek için yeterli değildir. Mantıksal olarak, kromozomları açık bir şekilde karakterize etmenin mümkün olacağı DNA montajının daha da yüksek seviyelerinin olması gerektiği sonucuna varılabilir.
Bilim adamları, yapay yoğunlaşmanın bir sonucu olarak benzer seviyelerde kromatin organizasyonu tespit edebildiler. Böyle bir durumda, spesifik proteinler, bağlantı yerlerinde alanları olan DNA'nın belirli bölümlerine bağlanacaktır.
DNA döngü paketleme ilkesi ökaryotik hücrelerde de keşfedildi.
Örneğin, izole edilmiş çekirdekler bir sofra tuzu çözeltisi ile işlenirse, çekirdeğin bütünlüğü korunacaktır. Bu yapı bir nükleotid olarak bilinir hale geldi. Çevresi, ortalama boyutu 60 kb olan önemli sayıda kapalı DNA döngüsü içerir.
Kromomerlerin hazırlayıcı izolasyonu ve ardından onlardan histonların çıkarılmasıyla, ilmekli rozet benzeri yapılar bir elektron mikroskobu altında görülecektir. Bir soketteki ilmek sayısı 15 ila 80 arasındadır, toplam DNA uzunluğu 50 mikrona ulaşır.
Deneysel faaliyetler sırasında elde edilen protein moleküllerinin yapısı ve temel işlevsel özellikleri hakkındaki fikirler, bilim adamlarının ilaçlar geliştirmesine, yenilikçi ürünler üretmesine olanak tanır.genetik hastalıklarla etkili mücadele yöntemleri.
