Låt oss överväga funktionerna hos icke-histonproteiner, deras betydelse för kroppen. Det här ämnet är av särskilt intresse och förtjänar en detaljerad studie.
Huvudkromatinproteiner
Histon- och icke-histonproteiner är direkt kopplade till DNA. Dess roll i sammansättningen av interfas- och mitotiska kromosomer är ganska stor - lagring och distribution av genetisk information.
När man utför sådana funktioner är det nödvändigt att ha en tydlig strukturell bas som gör att långa DNA-molekyler kan ordnas i en tydlig ordning. Denna åtgärd låter dig kontrollera frekvensen av RNA-syntes och DNA-replikation.
Dess koncentration i interfaskärnan är 100 mg/ml. En däggdjurskärna innehåller cirka 2 m DNA, lokaliserad i en sfärisk kärna med en diameter på cirka 10 mikron.
Proteingrupper
Trots mångfalden är det vanligt att peka ut två grupper. Funktionerna hos histon- och icke-histonproteiner har vissa skillnader. Cirka 80 procent av alla kromatinproteiner är histoner. De interagerar med DNA genom jon- och s altbindningar.
Trots en betydande mängd, histoner och icke-histonproteiner av kromatinrepresenterade av en obetydlig mängd proteiner, innehåller eukaryota celler omkring fem till sju typer av histonmolekyler.
Icke-histonproteiner i kromosomer är för det mesta specifika. De interagerar endast med vissa strukturer av DNA-molekyler.
Histone-funktioner
Vilka funktioner har histon- och icke-histonproteiner i kromosomen? Histoner binder i form av ett molekylärt komplex med DNA, de är underenheter till ett sådant system.
Histoner är proteiner som endast är karakteristiska för kromatin. De har vissa egenskaper som gör att de kan utföra specifika funktioner i organismer. Dessa är alkaliska eller basiska proteiner, kännetecknade av en ganska hög h alt av arginin och lysin. På grund av de positiva laddningarna på aminogrupperna orsakas en elektrostatisk eller s altbindning med motsatta laddningar på fosfatstrukturerna i DNA.
Denna bindning är ganska labil, den förstörs lätt och dissociation till histoner och DNA sker. Kromatin anses vara ett komplext nuklein-proteinkomplex, inuti vilket det finns mycket polymera linjära DNA-molekyler, såväl som ett betydande antal histonmolekyler.
Properties
Histoner är ganska små proteiner sett till molekylvikt. De har liknande egenskaper i alla eukaryoter och finns i liknande klasser av histoner. Till exempel anses typerna H3 och H4 vara rika på arginin, eftersom de innehåller en tillräcklig mängd av dettaaminosyror.
varianter av histoner
Sådana histoner anses vara konservativa, eftersom aminosyrasekvensen i dem är liknande även i avlägsna arter.
H2A och H2B anses vara måttliga lysinproteiner. Olika objekt inom dessa grupper har vissa variationer i den primära strukturen, såväl som i sekvensen av aminosyrarester.
Histone H1 är en klass av proteiner där aminosyror är ordnade i en liknande sekvens.
De visar mer betydande variationer mellan vävnader och arter. En betydande mängd lysin anses vara en allmän egenskap, som ett resultat av vilken dessa proteiner kan separeras från kromatin i utspädda s altlösningar.
Histoner av alla klasser kännetecknas av en klusterfördelning av huvudaminosyrorna: arginin och lysin i ändarna av molekylerna.
H1 har en variabel N-terminal som interagerar med andra histoner, och C-terminalen är berikad med lysin, det är han som interagerar med DNA.
Histonemodifieringar är möjliga under cellernas liv:
- metylering;
- acetylering.
Sådana processer leder till en förändring av antalet positiva laddningar, de är reversibla reaktioner. När serinrester fosforyleras, uppstår en överskott av negativ laddning. Sådana modifieringar påverkar egenskaperna hos histoner och deras interaktion med DNA. Till exempel, när histoner acetyleras, observeras genaktivering och defosforylering orsakar dekondensering och kondensationkromatin.
Syntesfunktioner
Processen sker i cytoplasman, sedan transporteras den till kärnan och binder till DNA under dess replikation i S-perioden. Efter att cellen har upphört med DNA-syntes, sönderfaller informationshiston-RNA inom några minuter, syntesprocessen avbryts.
Indelning i grupper
Det finns olika typer av icke-histonproteiner. Deras uppdelning i fem grupper är villkorad, den bygger på intern likhet. Ett betydande antal särskiljande egenskaper har identifierats i högre och lägre eukaryota organismer.
Till exempel, istället för H1, karakteristiskt för vävnader från organismer från lägre ryggradsdjur, hittas histon H5, som innehåller mer serin och arginin.
Det finns också situationer förknippade med partiell eller fullständig frånvaro av histongrupper i eukaryoter.
Funktionalitet
Liknande proteiner har hittats i bakterier, virus, mitokondrier. Till exempel, i E. coli, hittades proteiner i cellen, vars aminosyrasammansättning liknar histoner.
Icke-histonkromatinproteiner utför viktiga funktioner i levande organismer. Före identifieringen av nukleosomer användes två hypoteser angående den funktionella betydelsen, regulatoriska och strukturella rollen för sådana proteiner.
Det visade sig att när RNA-polymeras tillsätts till det isolerade kromatinet erhålls en mall för transkriptionsprocessen. Men hans aktivitet är uppskattadendast 10 procent av det för rent DNA. Det ökar när histongrupper tas bort, och i frånvaro av dem är det maxvärdet.
Detta indikerar att det totala innehållet i histoner låter dig kontrollera transkriptionsprocessen. Kvalitativa och kvantitativa förändringar i histoner påverkar kromatinets aktivitet, graden av dess kompakthet.
Frågan om specificiteten hos de regulatoriska egenskaperna hos histoner under syntesen av specifika mRNA i olika celler har inte studerats fullständigt.
Med gradvis tillsats av en histonfraktion till lösningar som innehåller rent DNA, observeras utfällning i form av ett DNP-komplex. När histoner avlägsnas från kromatinlösningen sker en fullständig övergång till en löslig bas.
Funktionerna hos icke-histonproteiner är inte begränsade till konstruktion av molekyler, de är mycket mer komplexa och mångfacetterade.
Nukleosomers strukturella betydelse
I de första elektromikroskopiska och biokemiska studierna bevisades det att det finns filamentösa strukturer i DPN-preparat, vars diameter är i intervallet 5-50 nm. Med förbättringen av idéer om strukturen hos proteinmolekyler, var det möjligt att ta reda på att det finns ett direkt samband mellan diametern på kromatinfibrillen och metoden för läkemedelsisolering.
På tunna sektioner av mitotiska kromosomer och interfaskärnor, efter detektion med glutaraldehyd, hittades kromaterade fibriller, vars tjocklek är 30 nm.
Fibriller har liknande storlekarkromatin vid fysisk fixering av deras kärnor: under frysning, chipping, ta kopior från liknande preparat.
Icke-histonproteinerna i kromatin har upptäckts på två olika sätt av kromatinpartikelnukleosomer.
Forskning
När kromatinpreparat avsätts på ett substrat för elektronmikroskopi under alkaliska förhållanden med obetydlig jonstyrka, erhålls kromatinsträngar som liknar pärlor. Deras storlek överstiger inte 10 nm, och kulorna är sammankopplade av DNA-segment, vars längd inte överstiger 20 nm. Under observationer har det varit möjligt att fastställa ett samband mellan strukturen hos DNA och sönderfallsprodukter.
Intressant information
Icke-histonproteiner utgör cirka tjugo procent av kromatinproteinerna. De är proteiner (förutom de som utsöndras av kromosomer). Icke-histonproteiner är en kombinerad grupp av proteiner som skiljer sig från varandra inte bara i egenskaper utan också i funktionell betydelse.
De flesta av dem hänvisar till nukleära matrisproteiner, som finns både i sammansättningen av interfaskärnor och i mitotiska kromosomer.
Icke-histonproteiner kan innehålla cirka 450 individuella polymerer med olika molekylvikter. Vissa av dem är lösliga i vatten, medan andra är lösliga i sura lösningar. På grund av bräckligheten i sambandet med kromatinet i den pågående dissociationen i närvaro av denaturerande ämnen, finns det betydande problem med klassificeringen och beskrivningen av dessa proteinmolekyler.
Icke-histonproteiner är regulatoriska polymerer,stimulerande transkription. Det finns också hämmare av denna process som binder i en specifik sekvens på DNA.
Icke-histonproteiner kan också inkludera enzymer involverade i metabolismen av nukleinsyror: RNA- och DNA-metylaser, DNaser, polymeraser, kromatinproteiner.
Miljön för många liknande polymera föreningar anses vara de mest studerade icke-histonproteinerna med hög rörlighet. De kännetecknas av god elektroforetisk rörlighet, extraktion i en lösning av vanligt s alt.
HMG-proteiner finns i fyra 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 levande cell av sådana strukturer innehåller inte mer än 5 % av den totala mängden histoner. De är särskilt vanliga i aktivt kromatin.
HMG-2- och HMG-1-proteiner ingår inte i nukleosomer, de binder bara till länkande DNA-fragment.
Proteiner HMG-14 och HMG-17 kan binda till hjärtliknande polymerer av nukleosomer, vilket resulterar i en förändring i sammansättningsnivån av DNP-fibriller, de kommer att vara mer tillgängliga för reaktion med RNA-polymeras. I en sådan situation spelar HMG-proteiner rollen som regulatorer av transkriptionsaktivitet. Det visade sig att kromatinfraktionen, som har en ökad känslighet för DNas I, är mättad med HMG-proteiner.
Slutsats
Den tredje nivån av strukturell organisation av kromatin är loopdomänerna av DNA. Under forskningens gång fann man att endastgenom att dechiffrera principen om kromosomala elementära komponenter är det svårt att få en fullständig bild av kromosomerna i mitos, i interfas.
DNA-förtätning med 40 gånger erhålls på grund av maximal spiralisering. Detta är inte tillräckligt för att få en verklig uppfattning om storleken och egenskaperna hos kromosomer. Det kan logiskt dras slutsatsen att det måste finnas ännu högre nivåer av DNA-sammansättning, med vars hjälp det skulle vara möjligt att entydigt karakterisera kromosomerna.
Forskare har kunnat upptäcka liknande nivåer av kromatinorganisation som ett resultat av dess artificiella dekondensering. I en sådan situation kommer specifika proteiner att binda till vissa delar av DNA som har domäner på associationsställena.
Principen med DNA-looppackning upptäcktes också i eukaryota celler.
Till exempel, om de isolerade kärnorna behandlas med en lösning av bordss alt, kommer kärnans integritet att bevaras. Denna struktur blev känd som en nukleotid. Dess periferi inkluderar ett betydande antal slutna DNA-slingor, vars medelstorlek är 60 kb.
Med preparativ isolering av kromomerer, följt av extraktion av histoner från dem, kommer loopade rosettliknande strukturer att vara synliga under ett elektronmikroskop. Antalet slingor i en socket är från 15 till 80, den totala längden av DNA når 50 mikron.
Idéerna om strukturen och de huvudsakliga funktionella egenskaperna hos proteinmolekyler, erhållna under experimentella aktiviteter, gör det möjligt för forskare att utveckla läkemedel, skapa innovativametoder för effektiv kamp mot genetiska sjukdomar.
