Histonas egenskaper, struktur, typer och funktioner

den histoner är basiska proteiner som interagerar med DNA för att bilda nukleosomer, som bildar de kromatin strängarna beståndsdelar av kromosomer i eukaryoter.

Nukleosomer, komplex bildade av DNA och proteiner, upptäcktes 1974 och det är histonerna som monterar denna basala nivå av kromatinorganisationen. Men förekomsten av histonproteiner är känd sedan 1960-talet.

Histonen är organiserad på ett sådant sätt att DNA dubbelbandet lindas runt ett proteincenter som består av dessa proteiner som samverkar nära varandra. Histoncentret har en skivform och DNA ger ca 1,7 varv runt den.

Flera vätebindningar möjliggör bindning av DNA till proteincentrumet som bildas av histonerna i varje nukleosom. Dessa bindningar bildas, mestadels, mellan aminosyreskelettema av histon och sockerfosfatskelettet hos DNA. Vissa hydrofoba interaktioner och jonbindningar deltar också.

Proteiner som är kända som "kromatin remodeling komplex" är ansvarig för att bryta och bindningsbildning mellan DNA-bindning och histoner, vilket tillåter inträdet av transkriptionsmaskineriet till DNA som finns i nukleosomer.

Trots närheten av nukleinsyrorna till proteinkärnan bestående av histoner är dessa anordnade så att, om nödvändigt, tillåter inträde av transkriptionsfaktorer och andra relaterade till expression eller gentystande proteiner.

Histoner kan genomgå olika modifieringar som genererar flera varianter, vilket möjliggör förekomsten av många olika former av kromatin som har egenskapen att modulera genuttryck på olika sätt.

index

• 1 Egenskaper
• 2 struktur
  • 2.1 Unionens histon
• 3 typer
  • 3.1 Nukleosomala histoner
  • 3.2 unionshistoner
• 4 funktioner
• 5 referenser

särdrag

De är de mest konserverade eukaryotiska proteinerna i naturen. Det har till exempel visats att ärthiston H4 skiljer sig åt i endast två av 102-aminosyrapositionerna hos koprotein H4.

Histoner är relativt små proteiner, med högst 140 aminosyror. De är rika på basiska aminosyrarester, så de har en positiv nettofyllning, vilket bidrar till deras interaktion med nukleinsyran, negativt laddad, för att bilda nukleosomer.

Nukleosomala och korsade eller överbryggade histoner är kända. Nukleosomala histonerna är H3, H4, H2A och H2B, medan bindningshistonerna hör till H1-histonfamiljen.

Under sammansättningen av nukleosomen bildas de specifika dimererna H3-H4 och H2A-H2B ursprungligen. Två H3-H4 dimerer förenas därefter för att bilda tetramerer sedan kombineras med H2A-H2B dimerer av formning av oktamert centrum.

Alla histoner syntetiseras huvudsakligen under S-fasen av cellcykeln, och nukleosomerna samlas i de nascenta DNA-helikonen, strax efter replikationsgaffeln..

struktur

Histons allmänna struktur innefattar en basisk aminosyraregion och en starkt konserverad globulär karboxylregion bland eukaryota organismer.

En strukturellt motiv känt som "histon fold", består av tre alfahelixar och två ok som är anslutna genom att bilda en liten hydrofob centrum, är ansvarig för protein-proteininteraktioner mellan histoner bildar nukleosomen.

Det är denna veck av histon som utgör den globala karboxyl domänen av nukleosomala proteiner i alla eukaryoter.

Histoner har också små "svansar" eller aminoterminala och andra karboxyl-terminala regioner (tillgängliga för proteaser) med högst 40 aminosyror i längd. Båda regionerna är rika på basiska aminosyror som kan genomgå flera post-translationella kovalenta modifikationer.

Unionens histon

I eukaryoter finns två familjer av histoner av fackförening, differentierad av deras struktur. Vissa har en tredelt struktur, med den globala domänen som beskrivits ovan flankerad av N-och C-terminala "ostrukturerade" domäner; medan andra bara har en C-terminal domän.

Även om de flesta histoner är bevarade kan vissa specifika varianter uppstå under embryogenes eller mognad av specialiserade celler i vissa organismer. Vissa strukturella variationer har att göra med post-translationella modifieringar som följande:

-fosforylering: Det antas vara relaterat till modifieringen av graden av kondensation av kromatin och finns vanligen i serinrester.

-acetylering: associerad med kromosomala regioner som är transkriptionellt aktiva. Det förekommer normalt i sidokedjorna av lysinrester. När det sker på dessa rester minskar den positiva laddningen och minskar affiniteten hos proteinerna med DNA.

-metylering: kan ges som mono-, di- eller tri-metilación av lysinrester utskjutande från proteinkärnan.

Specifika enzymer är ansvariga för att göra dessa kovalenta modifikationer i histon. Bland dessa enzymer histonacetyltransferas (hattar), deacetylaser histon komplex (HDAC) och histonmetyltransferas och demethylases inkluderar.

Typ

Karakteriseringen av histonerna har utförts med olika biokemiska tekniker, bland vilka kromatograferna som är baserade på svaga katjonbytarhartser stannar ut.

Vissa författare upprättar en klassificeringsmetod där 5 huvudtyper av histoner särskiljs i eukaryoter: FI, med 21 kDa proteiner; F2A1 eller FIV, med plus eller minus 11,3 kDa; F2A2 eller FIIbI, 14,5 kDa; F2B eller FIIb2, med en molekylvikt av 13,7 kDa och F3 eller FIII, på 15,3 kDa.

Alla dessa typer av histoner, med undantag för FI-gruppen, finns i ekvimolära mängder i cellerna.

Annan klassificering, med samma kraft och kanske den mest används idag, föreslår att det finns två olika typer av histoner, nämligen de som är en del av oktamer av nukleosomen och histon bindning eller brygga för sammankoppling av de nukleosomer mellan Ja.

En del varianter kan även uppstå mellan arter och till skillnad kärnhistonerna betraktas varianter syntetiseras under interfas och är införda i kromatinet förformad genom en process som är beroende på den energi som frigörs från ATP-hydrolys.

Nukleosomala histoner

Kärnan i en nukleosom består av ett par av var och en av de fyra konstitutiva histonerna: H2a, H2b, H3 och H4; över vilka DNA-segment av ca 145 baspar är inslagna.

Histonerna H4 och H2B är i princip oföränderliga. Vissa variationer är emellertid uppenbart, H3 och histon H2A, vars biofysiska och biokemiska egenskaper förändrar normala karaktär nukleosom.

En variant av histon H2A i människor, har proteinet en H2A.Z sura regionen och kan främja stabiliteten hos nukleosomen beroende på varianter av histon H3 är förknippad med vilken.

Dessa histoner visar viss variation mellan arter, vilket är ett speciellt fall av histon H2B, för vilken den första tredjedelen av molekylen är mycket variabel.

Unionens histon

Korsningen eller brohistonen är histon i klass H1. Dessa är ansvariga för facket mellan nukleosomer och DNA-skyddet som sticker ut i början och slutet av varje partikel.

Till skillnad från nukleosomala histoner har inte alla histoner av typ H1 den globala regionen av "vikten" av histoner. Dessa proteiner binder till DNA mellan nukleosomer, underlättar en förändring i balansen mellan kromatin och ett mer kondenserat och mindre aktivt tillstånd, transkriptionellt sett.

Studier har kopplat dessa histoner med åldrande, DNA-reparation och apoptotiska processer, så det anses att de har en avgörande roll för upprätthållandet av genomisk integritet.

funktioner

Alla aminosyrarester av histoner är involverade, i ett eller annat sätt, i sin interaktion med DNA, vilket förklarar det faktum att de är så konserverade bland eukaryoter riken.

Deltagande histoner i DNA förpackning i form av kromatin är mycket relevant för komplexa flercelliga organismer i vilka olika cellinjer kan specialisera bara ändra tillgängligheten till sina gener till transkriptionsmaskineriet.

Transkriptionellt aktiva genomiska regioner är täta i nukleosomer, vilket tyder på att föreningen av DNA med histonproteiner är avgörande för negativ eller positiv reglering av deras transkription.

Likaså hela livet i en cell svar på många stimuli, både interna och externa, det beror på små förändringar i kromatin, som vanligtvis har att göra med ombyggnad och posttranslationell modifiering av histoner återfinns i nära relation med DNA.

Flera histonvariabler utövar olika funktioner i eukaryoter. En av dem har att göra med att en variant av histon H3 deltar i bildandet av centromeriska strukturer som är ansvariga för segregeringen av kromosomer under mitos.

Det har visats att motparten av detta protein i andra eukaryoter är väsentligt för kinetokorprotein aggregatet vilka spindel mikrotubuli binder under mitos och meios.

referenser

1. Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., Morgan, D., Raff, M., Roberts, K., & Walter, P. (2015). Molecular Biology of the Cell (6: e upplagan). New York: Garland Science.
2. Campos, E. I., & Reinberg, D. (2009). Histoner: Annotering av kromatin. Annu. Rev. Genet., 43, 559-599.
3. Harvey, A.C. & Downs, J.A. (2004). Vilka funktioner ger länkar histoner? Molekylär mikrobiologi, 53, 771-775.
4. Henikoff, S., & Ahmad, K. (2005). Montering av varianthistoner i kromatin. Annu. Rev. Cell. Dev. Biol., 21, 133-153.
5. Isenberg, I. (1979). Histoner. Annu. Rev. Biochem., 48, 159-191.
6. Kornberg, R. D., & Thomas, J. O. (1974). Kromatinstruktur: Oligomerer av histonen. Science, 184 (4139), 865-868.
7. Smith, E., DeLange, R., & Bonner, J. (1970). Histonernas kemi och biologi. Physiological Reviews, 50 (2), 159-170.