La oss vurdere funksjonene til ikke-histonproteiner, deres betydning for kroppen. Dette emnet er av spesiell interesse og fortjener en detaljert undersøkelse.
Hovedkromatinproteiner
Histon- og ikke-histonproteiner er direkte knyttet til DNA. Dens rolle i sammensetningen av interfase- og mitotiske kromosomer er ganske stor - lagring og distribusjon av genetisk informasjon.
Når man utfører slike funksjoner, er det nødvendig å ha en tydelig strukturell base som gjør at lange DNA-molekyler kan ordnes i en tydelig rekkefølge. Denne handlingen lar deg kontrollere frekvensen av RNA-syntese og DNA-replikasjon.
Konsentrasjonen i interfasekjernen er 100 mg/ml. En pattedyrkjerne inneholder ca. 2 m DNA, lokalisert i en sfærisk kjerne med en diameter på ca. 10 mikron.
Proteingrupper
Til tross for mangfoldet er det vanlig å skille ut to grupper. Funksjonene til histon- og ikke-histonproteiner har visse forskjeller. Omtrent 80 prosent av alle kromatinproteiner er histoner. De samhandler med DNA gjennom ion- og s altbindinger.
Til tross for en betydelig mengde, histoner og ikke-histonproteiner av kromatinrepresentert av et ubetydelig utvalg av proteiner, inneholder eukaryote celler omtrent fem til syv typer histonmolekyler.
Ikke-histonproteiner i kromosomer er stort sett spesifikke. De samhandler bare med visse strukturer av DNA-molekyler.
Histone-funksjoner
Hva er funksjonene til histon- og ikke-histonproteiner i kromosomet? Histoner binder seg i form av et molekylært kompleks med DNA, de er underenheter av et slikt system.
Histoner er proteiner som kun er karakteristiske for kromatin. De har visse kvaliteter som lar dem utføre spesifikke funksjoner i organismer. Dette er alkaliske eller basiske proteiner, preget av et ganske høyt innhold av arginin og lysin. På grunn av de positive ladningene på aminogruppene, forårsakes en elektrostatisk eller s altbinding med motsatte ladninger på fosfatstrukturene til DNA.
Denne bindingen er ganske labil, den blir lett ødelagt, og dissosiasjon til histoner og DNA oppstår. Kromatin anses å være et komplekst nuklein-proteinkompleks, inne i hvilket det er svært polymere lineære DNA-molekyler, samt et betydelig antall histonmolekyler.
Properties
Histoner er ganske små proteiner når det gjelder molekylvekt. De har lignende egenskaper i alle eukaryoter og finnes av lignende klasser av histoner. For eksempel regnes typene H3 og H4 som rike på arginin, siden de inneholder en tilstrekkelig mengde av detteaminosyrer.
varianter av histoner
Slike histoner anses som konservative, siden aminosyresekvensen i dem er lik selv i fjerne arter.
H2A og H2B anses å være moderate lysinproteiner. Ulike objekter innenfor disse gruppene har noen variasjoner i primærstrukturen, så vel som i sekvensen av aminosyrerester.
Histone H1 er en klasse av proteiner der aminosyrer er ordnet i en lignende sekvens.
De viser mer signifikante variasjoner mellom vev og arter. En betydelig mengde lysin anses som en generell egenskap, som et resultat av at disse proteinene kan separeres fra kromatin i fortynnede s altvannsløsninger.
Histoner av alle klasser er preget av en klyngefordeling av hovedaminosyrene: arginin og lysin i endene av molekylene.
H1 har en variabel N-terminus som interagerer med andre histoner, og C-terminus er beriket med lysin, det er han som interagerer med DNA.
Histone-modifikasjoner er mulig i løpet av cellenes levetid:
- metylering;
- acetylering.
Slike prosesser fører til en endring i antall positive ladninger, de er reversible reaksjoner. Når serinrester blir fosforylert, vises en overflødig negativ ladning. Slike modifikasjoner påvirker egenskapene til histoner og deres interaksjon med DNA. For eksempel, når histoner acetyleres, observeres genaktivering, og defosforylering forårsaker dekondensering og kondenseringkromatin.
Syntesefunksjoner
Prosessen skjer i cytoplasmaet, deretter transporteres den til kjernen, og binder seg til DNA under replikasjonen i S-perioden. Etter at cellen har stoppet DNA-syntesen, forfaller informasjonshiston-RNA i løpet av noen få minutter, synteseprosessen stopper.
Inndeling i grupper
Det finnes forskjellige typer ikke-histonproteiner. Deres inndeling i fem grupper er betinget, den er basert på intern likhet. Et betydelig antall særegne egenskaper er identifisert i høyere og lavere eukaryote organismer.
For eksempel, i stedet for H1, som er karakteristisk for vev fra lavere virveldyr, er histon H5 funnet, som inneholder mer serin og arginin.
Det er også situasjoner knyttet til delvis eller fullstendig fravær av histongrupper i eukaryoter.
Functionality
Lignende proteiner er funnet i bakterier, virus, mitokondrier. For eksempel, i E. coli ble det funnet proteiner i cellen, hvis aminosyresammensetning ligner på histoner.
Nonhistone kromatinproteiner utfører viktige funksjoner i levende organismer. Før identifiseringen av nukleosomer ble det brukt to hypoteser angående den funksjonelle betydningen, regulatoriske og strukturelle rollen til slike proteiner.
Det ble funnet at når RNA-polymerase tilsettes det isolerte kromatinet, oppnås en mal for transkripsjonsprosessen. Men aktiviteten hans er anslåttbare 10 prosent av det for rent DNA. Den øker med fjerning av histongrupper, og i deres fravær er den maksimalverdien.
Dette indikerer at det totale innholdet av histoner lar deg kontrollere transkripsjonsprosessen. Kvalitative og kvantitative endringer i histoner påvirker aktiviteten til kromatin, graden av kompakthet.
Spørsmålet om spesifisiteten til de regulatoriske egenskapene til histoner under syntesen av spesifikke mRNA-er i forskjellige celler har ikke blitt fullstendig studert.
Med gradvis tilsetning av en histonfraksjon til løsninger som inneholder rent DNA, observeres utfelling i form av et DNP-kompleks. Når histoner fjernes fra kromatinløsningen, skjer en fullstendig overgang til en løselig base.
Funksjonene til ikke-histonproteiner er ikke begrenset til konstruksjon av molekyler, de er mye mer komplekse og mangefasetterte.
Den strukturelle betydningen av nukleosomer
I de første elektromikroskopiske og biokjemiske studiene ble det bevist at det er filamentøse strukturer i DPN-preparater, hvis diameter er i området 5-50 nm. Med forbedringen av ideer om strukturen til proteinmolekyler, var det mulig å finne ut at det er en direkte sammenheng mellom diameteren til kromatinfibrillen og metoden for medikamentisolering.
På tynne seksjoner av mitotiske kromosomer og interfasekjerner ble det etter påvisning med glutaraldehyd funnet kromaterte fibriller med en tykkelse på 30 nm.
Fibriller har lignende størrelserkromatin i tilfelle fysisk fiksering av kjernene deres: under frysing, chipping, ta kopier fra lignende preparater.
Ikke-histonproteinene til kromatin har blitt oppdaget på to forskjellige måter av kromatinpartikkel-nukleosomer.
Research
Når kromatinpreparater avsettes på et substrat for elektronmikroskopi under alkaliske forhold med ubetydelig ionestyrke, oppnås kromatintråder som ligner på perler. Størrelsen deres overstiger ikke 10 nm, og kulene er sammenkoblet av DNA-segmenter, hvis lengde ikke overstiger 20 nm. I løpet av observasjonene har det vært mulig å etablere en sammenheng mellom strukturen til DNA og forfallsprodukter.
Interessant informasjon
Ikke-histonproteiner utgjør omtrent tjue prosent av kromatinproteinene. De er proteiner (unntatt de som skilles ut av kromosomer). Ikke-histonproteiner er en kombinert gruppe proteiner som skiller seg fra hverandre, ikke bare i egenskaper, men også i funksjonell betydning.
De fleste av dem refererer til kjernematriseproteiner, som finnes både i sammensetningen av interfasekjerner og i mitotiske kromosomer.
Ikke-histonproteiner kan inkludere ca. 450 individuelle polymerer med forskjellige molekylvekter. Noen av dem er løselige i vann, mens andre er løselige i sure løsninger. På grunn av skjørheten til forbindelsen med kromatinet i den pågående dissosiasjonen i nærvær av denaturerende midler, er det betydelige problemer med klassifiseringen og beskrivelsen av disse proteinmolekylene.
Ikke-histonproteiner er regulatoriske polymerer,stimulerende transkripsjon. Det finnes også inhibitorer av denne prosessen som binder seg i en bestemt sekvens på DNA.
Ikke-histonproteiner kan også inkludere enzymer involvert i metabolismen av nukleinsyrer: RNA- og DNA-metylaser, DNaser, polymeraser, kromatinproteiner.
Miljøet til mange lignende polymere forbindelser anses å være de mest studerte ikke-histonproteinene med høy mobilitet. De er preget av god elektroforetisk mobilitet, ekstraksjon i en løsning av vanlig s alt.
HMG-proteiner kommer 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 med slike strukturer inneholder ikke mer enn 5 % av den totale mengden histoner. De er spesielt vanlige i aktivt kromatin.
HMG-2- og HMG-1-proteiner er ikke inkludert i nukleosomer, de binder seg kun til linker-DNA-fragmenter.
Proteiner HMG-14 og HMG-17 er i stand til å binde seg til hjertelignende polymerer av nukleosomer, noe som resulterer i en endring i sammenstillingsnivået til DNP-fibriller, de vil være mer tilgjengelige for reaksjon med RNA-polymerase. I en slik situasjon spiller HMG-proteiner rollen som regulatorer av transkripsjonell aktivitet. Det ble funnet at kromatinfraksjonen, som har økt følsomhet for DNase I, er mettet med HMG-proteiner.
Konklusjon
Det tredje nivået av strukturell organisering av kromatin er løkkedomenene til DNA. I løpet av forskningen ble det funnet at bareved å dechiffrere prinsippet om kromosomale elementære komponenter, er det vanskelig å få et fullstendig bilde av kromosomer i mitose, i interfase.
DNA-fortetting med 40 ganger oppnås på grunn av maksimal spiralisering. Dette er ikke nok til å få en reell ide om størrelsen og egenskapene til kromosomer. Det kan logisk konkluderes med at det må være enda høyere nivåer av DNA-sammenstilling, ved hjelp av dette vil det være mulig å entydig karakterisere kromosomer.
Forskere har vært i stand til å oppdage lignende nivåer av kromatinorganisering som et resultat av kunstig dekondensering. I en slik situasjon vil spesifikke proteiner binde seg til visse deler av DNA som har domener på assosiasjonsstedene.
Prinsippet for DNA-løkkepakking ble også oppdaget i eukaryote celler.
For eksempel, hvis de isolerte kjernene behandles med en løsning av bords alt, vil integriteten til kjernen bli bevart. Denne strukturen ble kjent som et nukleotid. Dens periferi inkluderer et betydelig antall lukkede DNA-løkker, hvor gjennomsnittsstørrelsen er 60 kb.
Med preparativ isolering av kromomerer, etterfulgt av ekstraksjon av histoner fra dem, vil løkkede rosettlignende strukturer være synlige under et elektronmikroskop. Antall løkker i en sokkel er fra 15 til 80, den totale lengden på DNA når 50 mikron.
Ideene om strukturen og de viktigste funksjonelle egenskapene til proteinmolekyler, oppnådd i løpet av eksperimentelle aktiviteter, lar forskere utvikle medisiner, skape innovativemetoder for effektiv bekjempelse av genetiske sykdommer.
