Mari kita pertimbangkan fungsi protein bukan histon, kepentingannya untuk badan. Topik ini sangat diminati dan patut dikaji secara terperinci.
Protein kromatin utama
Protein histon dan bukan histon dikaitkan secara langsung dengan DNA. Peranannya dalam komposisi kromosom interfasa dan mitosis agak besar - penyimpanan dan pengedaran maklumat genetik.
Apabila menjalankan fungsi sedemikian, asas struktur yang jelas adalah perlu yang membolehkan molekul DNA yang panjang disusun dalam susunan yang jelas. Tindakan ini membolehkan anda mengawal kekerapan sintesis RNA dan replikasi DNA.
Kepekatannya dalam nukleus antara fasa ialah 100 mg/ml. Satu nukleus mamalia mengandungi kira-kira 2 m DNA, disetempat dalam nukleus sfera dengan diameter kira-kira 10 mikron.
Kumpulan protein
Walaupun terdapat kepelbagaian, adalah kebiasaan untuk memilih dua kumpulan. Fungsi protein histon dan bukan histon mempunyai perbezaan tertentu. Kira-kira 80 peratus daripada semua protein kromatin adalah histon. Mereka berinteraksi dengan DNA melalui ikatan ionik dan garam.
Walaupun sejumlah besar, histon dan protein bukan histon kromatindiwakili oleh pelbagai jenis protein yang tidak ketara, sel eukariotik mengandungi kira-kira lima hingga tujuh jenis molekul histon.
Protein bukan batu dalam kromosom kebanyakannya khusus. Mereka hanya berinteraksi dengan struktur molekul DNA tertentu.
Ciri histon
Apakah fungsi protein histon dan bukan histon dalam kromosom? Histones mengikat dalam bentuk kompleks molekul dengan DNA, ia adalah subunit sistem sedemikian.
Histones ialah ciri protein hanya kromatin. Mereka mempunyai kualiti tertentu yang membolehkan mereka melaksanakan fungsi tertentu dalam organisma. Ini adalah protein alkali atau asas, dicirikan oleh kandungan arginin dan lisin yang agak tinggi. Disebabkan oleh cas positif pada kumpulan amino, ikatan elektrostatik atau garam disebabkan oleh cas yang bertentangan pada struktur fosfat DNA.
Ikatan ini agak labil, ia mudah dimusnahkan, dan pemisahan kepada histon dan DNA berlaku. Kromatin dianggap sebagai kompleks protein nukleik yang kompleks, di dalamnya terdapat molekul DNA linear yang sangat polimer, serta sejumlah besar molekul histon.
Properties
Histones ialah protein yang agak kecil dari segi berat molekul. Mereka mempunyai sifat yang sama dalam semua eukariota dan ditemui oleh kelas histon yang serupa. Sebagai contoh, jenis H3 dan H4 dianggap kaya dengan arginin, kerana ia mengandungi jumlah yang mencukupiasid amino.
Pelbagai jenis sejarah
Histone sedemikian dianggap konservatif, kerana jujukan asid amino di dalamnya adalah serupa walaupun dalam spesies yang jauh.
H2A dan H2B dianggap sebagai protein lisin sederhana. Objek yang berbeza dalam kumpulan ini mempunyai beberapa variasi dalam struktur primer, serta dalam urutan sisa asid amino.
Histone H1 ialah kelas protein di mana asid amino disusun dalam urutan yang serupa.
Ia menunjukkan variasi intertisu dan interspesies yang lebih ketara. Sebilangan besar lisin dianggap sebagai sifat umum, akibatnya protein ini boleh diasingkan daripada kromatin dalam larutan garam cair.
Histones semua kelas dicirikan oleh taburan kelompok asid amino utama: arginin dan lisin pada hujung molekul.
H1 mempunyai pembolehubah N-terminus yang berinteraksi dengan histon lain, dan C-terminus diperkaya dengan lisin, dialah yang berinteraksi dengan DNA.
Pengubahsuaian histon boleh dilakukan semasa hayat sel:
- metilasi;
- asetilasi.
Proses sedemikian membawa kepada perubahan dalam bilangan cas positif, ia adalah tindak balas boleh balik. Apabila sisa serin difosforilasi, lebihan cas negatif muncul. Pengubahsuaian sedemikian menjejaskan sifat histon dan interaksinya dengan DNA. Sebagai contoh, apabila histon diasetilasi, pengaktifan gen diperhatikan, dan nyahfosforilasi menyebabkan dekondensasi dan pemeluwapankromatin.
Ciri sintesis
Proses berlaku dalam sitoplasma, kemudian diangkut ke nukleus, mengikat DNA semasa replikasi dalam tempoh S. Selepas pemberhentian sintesis DNA oleh sel, maklumat RNA histon mereput dalam beberapa minit, proses sintesis berhenti.
Bahagi kepada kumpulan
Terdapat pelbagai jenis protein bukan histon. Pembahagian mereka kepada lima kumpulan adalah bersyarat, ia berdasarkan persamaan dalaman. Sebilangan besar sifat tersendiri telah dikenal pasti dalam organisma eukariotik yang lebih tinggi dan lebih rendah.
Sebagai contoh, bukannya H1, ciri tisu organisma vertebrata bawah, histon H5 ditemui, yang mengandungi lebih banyak serin dan arginin.
Terdapat juga situasi yang dikaitkan dengan ketiadaan separa atau lengkap kumpulan histon dalam eukariota.
Fungsi
Protein serupa telah ditemui dalam bakteria, virus, mitokondria. Contohnya, dalam E. coli, protein ditemui dalam sel, komposisi asid amino yang serupa dengan histon.
Protein kromatin bukan histon melaksanakan fungsi penting dalam organisma hidup. Sebelum mengenal pasti nukleosom, dua hipotesis telah digunakan berkaitan kepentingan fungsi, pengawalseliaan dan peranan struktur protein tersebut.
Didapati bahawa apabila RNA polimerase ditambahkan pada kromatin terpencil, templat untuk proses transkripsi diperoleh. Tetapi aktivitinya dianggarkanhanya 10 peratus daripada itu untuk DNA tulen. Ia meningkat dengan penyingkiran kumpulan histon, dan jika ketiadaannya, ia adalah nilai maksimum.
Ini menunjukkan bahawa jumlah kandungan histon membolehkan anda mengawal proses transkripsi. Perubahan kualitatif dan kuantitatif dalam histon mempengaruhi aktiviti kromatin, tahap kekompakannya.
Persoalan tentang kekhususan ciri pengawalseliaan histon semasa sintesis mRNA tertentu dalam sel yang berbeza belum dikaji sepenuhnya.
Dengan penambahan beransur-ansur pecahan histon kepada larutan yang mengandungi DNA tulen, kerpasan diperhatikan dalam bentuk kompleks DNP. Apabila histon dialihkan daripada larutan kromatin, peralihan lengkap kepada asas larut berlaku.
Fungsi protein bukan histon tidak terhad kepada pembinaan molekul, ia jauh lebih kompleks dan pelbagai rupa.
Kepentingan struktur nukleosom
Dalam kajian elektromikroskopik dan biokimia yang pertama, terbukti terdapat struktur berfilamen dalam sediaan DPN, diameternya dalam julat 5-50 nm. Dengan penambahbaikan idea tentang struktur molekul protein, adalah mungkin untuk mengetahui bahawa terdapat hubungan langsung antara diameter fibril kromatin dan kaedah pengasingan dadah.
Pada bahagian nipis kromosom mitosis dan nukleus interfasa, selepas pengesanan dengan glutaraldehid, gentian berkrom ditemui, yang ketebalannya ialah 30 nm.
Fibrils mempunyai saiz yang serupakromatin dalam kes penetapan fizikal nukleusnya: semasa pembekuan, serpihan, mengambil replika daripada sediaan yang serupa.
Protein bukan histon kromatin telah ditemui dalam dua cara berbeza oleh nukleosom zarah kromatin.
Penyelidikan
Apabila sediaan kromatin dimendapkan pada substrat untuk mikroskop elektron di bawah keadaan beralkali dengan kekuatan ion yang tidak ketara, helai kromatin yang serupa dengan manik diperolehi. Saiznya tidak melebihi 10 nm, dan globul saling berkaitan oleh segmen DNA, yang panjangnya tidak melebihi 20 nm. Semasa pemerhatian, adalah mungkin untuk mewujudkan hubungan antara struktur DNA dan produk pereputan.
Maklumat menarik
Protein bukan histon membentuk kira-kira dua puluh peratus daripada protein kromatin. Ia adalah protein (kecuali yang dirembeskan oleh kromosom). Protein bukan histon ialah kumpulan gabungan protein yang berbeza antara satu sama lain bukan sahaja dalam sifat, tetapi juga dalam kepentingan fungsi.
Kebanyakan daripadanya merujuk kepada protein matriks nuklear, yang terdapat dalam komposisi nukleus interfasa dan dalam kromosom mitosis.
Protein bukan histon boleh merangkumi kira-kira 450 polimer individu dengan berat molekul yang berbeza. Sebahagian daripada mereka larut dalam air, manakala yang lain larut dalam larutan berasid. Disebabkan oleh kerapuhan sambungan dengan kromatin penceraian yang berterusan dengan kehadiran agen penyahwarna, terdapat masalah yang ketara dengan klasifikasi dan perihalan molekul protein ini.
Protein nonhistone ialah polimer pengawalseliaan,transkripsi yang merangsang. Terdapat juga perencat proses ini yang mengikat dalam urutan tertentu pada DNA.
Protein bukan histon juga boleh termasuk enzim yang terlibat dalam metabolisme asid nukleik: RNA dan DNA metilasi, DNase, polimerase, protein kromatin.
Persekitaran banyak sebatian polimer yang serupa dianggap sebagai protein bukan histon yang paling banyak dikaji dengan mobiliti tinggi. Ia dicirikan oleh mobiliti elektroforesis yang baik, pengekstrakan dalam larutan garam biasa.
Protein HMG terdapat dalam empat jenis:
- HMG-2 (m.w.=26,000),
- HMG-1 (m.w.=25,500),
- HMG-17 (m.w.=9247),
- HMG-14 (m.w.=100,000).
Sel hidup daripada struktur sedemikian mengandungi tidak lebih daripada 5% daripada jumlah keseluruhan histon. Ia terutamanya biasa dalam kromatin aktif.
Protein HMG-2 dan HMG-1 tidak termasuk dalam nukleosom, ia hanya mengikat serpihan DNA penghubung.
Protein HMG-14 dan HMG-17 mampu mengikat kepada polimer seperti jantung nukleosom, mengakibatkan perubahan dalam tahap pemasangan fibril DNP, ia akan lebih mudah diakses untuk tindak balas dengan RNA polimerase. Dalam keadaan sedemikian, protein HMG memainkan peranan pengawal selia aktiviti transkrip. Didapati bahawa pecahan kromatin, yang mempunyai sensitiviti yang meningkat kepada DNase I, tepu dengan protein HMG.
Kesimpulan
Tahap ketiga organisasi struktur kromatin ialah domain gelung DNA. Dalam perjalanan penyelidikan, didapati bahawa hanyamenguraikan prinsip komponen asas kromosom, sukar untuk mendapatkan gambaran lengkap kromosom dalam mitosis, dalam interfasa.
Pempadatan DNA sebanyak 40 kali diperolehi kerana spiralisasi maksimum. Ini tidak mencukupi untuk mendapatkan gambaran sebenar tentang saiz dan ciri-ciri kromosom. Secara logiknya boleh disimpulkan bahawa mesti ada tahap pemasangan DNA yang lebih tinggi lagi, dengan bantuannya adalah mungkin untuk mencirikan kromosom dengan jelas.
Para saintis telah dapat mengesan tahap organisasi kromatin yang serupa hasil daripada penyahkondenan buatannya. Dalam keadaan sedemikian, protein tertentu akan mengikat bahagian tertentu DNA yang mempunyai domain di tempat persatuan.
Prinsip pembungkusan gelung DNA juga ditemui dalam sel eukariotik.
Sebagai contoh, jika nukleus terpencil dirawat dengan larutan garam meja, integriti nukleus akan terpelihara. Struktur ini dikenali sebagai nukleotida. Pinggirannya termasuk sejumlah besar gelung DNA tertutup, saiz puratanya ialah 60 kb.
Dengan pengasingan persediaan kromomer, diikuti dengan pengekstrakan histon daripadanya, struktur seperti roset bergelung akan kelihatan di bawah mikroskop elektron. Bilangan gelung dalam satu soket adalah dari 15 hingga 80, jumlah panjang DNA mencapai 50 mikron.
Idea tentang struktur dan ciri fungsi utama molekul protein, yang diperolehi semasa aktiviti eksperimen, membolehkan saintis membangunkan ubat, mencipta inovatifkaedah memerangi penyakit genetik yang berkesan.
