I histoni sono … Il ruolo degli istoni nel DNA

Il DNA dell'acido nucleico, che entra nei nuclei delle cellule eucariotiche, è compattamente compattato a causa di strutture speciali. Nella citologia hanno un nome speciale – istoni. Questi sono peptidi che presentano proprietà chimiche fondamentali. La loro struttura e le funzioni svolte nella cella verranno discusse in questo articolo.

Come viene organizzato il DNA nel nucleo

Al fine di "spremere" una lunga catena polinucleotida di DNA nel microcosmo del nucleo cellulare, esistono originali "bobine" – proteine-istoni. Essi doppio filo strato acido deossiribonucleico. Tale struttura, situata nel carioplasma, è chiamata nucleosoma. Studi biochimici hanno stabilito che la proteina istonica è organizzata sotto forma di diverse modifiche: istone H1 / H5, H2A, H2B, H3, H4. Il primo peptide di questo elenco è di solito chiamato linker, il resto sono crostacei. Sono questi proteine-istoni che formano il nucleosoma.

Peculiarità della struttura dei peptidi nucleosomi

L'analisi chimica ha stabilito il fatto che il contenuto in eccesso negli istoni del nucleo delle molecole di tali amminoacidi come la lisina e l'arginina. Il primo è insostituibile e l'altro è parzialmente sostituibile ed è presente in praticamente tutti i peptidi. Proteine-istoni accumulano cariche eccessive sui residui di amminoacidi. Essi neutralizzano le cariche complessive negative dei PO ₄ ³ anioni che costituiscono il DNA. Un'altra caratteristica della struttura di queste proteine è che è praticamente identica in organismi appartenenti al regno della pianta, degli animali e dei funghi.

Poiché gli istoni sono le proteine del nucleo, esse, grazie alla loro struttura, possono partecipare ai processi che si verificano nel carioplasma. Ad esempio, il più importante per il processo di trascrizione è il peptide H1, una proteina istonica che contiene i nucleosomi che fanno parte della cromatina in un nucleo ordinato-compatto. Inoltre, nel caso di danni a DNA loci, le cosiddette molecole di variante dei peptidi nucleari partecipano alla riparazione di questi siti.

Peptidi della mucca

Determinano la struttura del nucleosoma, che si compone di quattro tipi di molecole chiamate H2A, H2B e H3 e H4. Nei nucleosomi esistono due molecole di ogni tipo, questa struttura è chiamata octamer. Le molecole deossiribonucleiche e le proteine del nucleo formano fra di loro legami idrofobici, idrogeno e covalenti. Proteine-istoni sono il nucleo del nucleosoma. Contengono anche code NC non strutturate. Queste parti sono costituite da 15-30 residui di aminoacidi e partecipano a processi epigenetici che controllano l'espressione di geni. Gli istoni del nucleo centrale della nucleosoma hanno piccoli pesi molecolari, nelle loro parti, a differenza delle porzioni di coda, sono presenti isole di monomeri proteici idrofobici: valina, prolina, lezina, metionina.

L'ultima ricerca scientifica nel campo della biochimica ha portato all'apparizione di un'ipotesi di un codice istonico. A differenza del codice genetico, che è universale per tutte le forme di vita cellulare sulla Terra, il codice dell'istone è variabile. Questo termine si riferisce alla modifica delle sezioni di coda di peptidi come conseguenza delle reazioni di acetilazione, metilazione, fosforilazione. Tutti i suddetti processi chimici si verificano in presenza di complessi multienzimi. A causa di tali processi biochimici che modificano gli istoni del nucleo, si verifica la correzione dell'espressione dei geni che controllano le reazioni intranucleari che coinvolgono il DNA: riparazione, trascrizione, replicazione. La cromatina stessa sotto l'influenza dei cambiamenti nel codice dell'istone subisce un rimodellamento, vale a dire che le sue confezioni cambiano nel nucleosoma (lo condensa o, viceversa, si rilassa).

Proteina Linker

L'istone H1, che è in cromatina, si combina con la parte esterna del nucleosoma e conserva su di esso la superelica dell'acido deossiribonucleico. La sua fissazione avviene presso l'ubicazione di un tetramero costituito da due molecole di peptide H3 e da due molecole di H4. Nei rappresentanti della classe degli uccelli e della classe dei rettili negli eritrociti, è stata trovata un'altra proteina H5 di linker anziché l'istone H1.

Il peptide H1 contiene un dominio HMJB, una regione strutturale di circa 80 residui di aminoacidi. È quasi lo stesso nella maggior parte degli organismi, tra cui le piante, gli animali e gli esseri umani. Questo dominio non è soggetto a modifiche ed è conservativo. Il peptide H1 ha due forme di configurazione spaziale: piegate sotto forma di globuli e schierate – in forma terziaria. Quest'ultimo si verifica quando la connessione della regione C-terminale dell'istone con i domini leganti del DNA viene interrotta. Il peptide linker partecipa attivamente alla riscrittura delle informazioni dal gene alla molecola mRNA, nei processi di duplicazione del DNA, nonché nella riparazione dei suoi loci danneggiati. Questo è il ruolo biologico degli istoni nel DNA.

Come le proteine formano un octame

A differenza del peptide H1, altri tipi di istoni, detti crostacei, sono caratterizzati da sufficienti forme di plasticità e varianti di forma. Ad esempio, H2A ha il maggior numero di modifiche: H2AZH2AX MACROH2A. Esse differiscono tra di loro:

• Sequenze di residui di amminoacidi C-terminali.
• Posizione nel genoma.

Ad esempio, l'istone variante H2ABbd è interrelato con la cromatina, nel DNA di cui si verifica la trascrizione. Il peptide MACROH2A si trova in cromosomi interfasi. Gli studi citologici hanno dimostrato che l'istone H4 non ha forme varianti, ma è in grado di formare un gran numero di legami covalenti con altre proteine che entrano nell'ottama del nucleosoma. Quindi, gli scienziati ritengono che gli istoni sono un gruppo di proteine speciali che entrano praticamente nella cromatina di tutte le forme cellulari della vita.

Come vengono memorizzate le informazioni sugli istoni nel genoma

Si può sostenere che gli istoni crustali, linker e varianti sono codificati in cluster di geni espressi nella fase sintetica del ciclo di vita della cellula. Ad esempio, per un essere umano, il gruppo di depositi ereditari, chiamato HIST1, è costituito da 35 geni localizzati nella sesta coppia cromosoma somatica. Il cluster HIST2 contiene sei geni che codificano gli istoni e si trova nella prima coppia di cromosomi. Inoltre contiene il locus HIST3, che include tre geni. Nella dodicesima coppia, c'è un gene che codifica l'istone H4. È interessante notare che i geni delle proteine crustali non hanno introni e che i geni degli istoni variant li contengono e sono dispersi in tutto il genoma.

Riassumendo, siamo stati convinti che gli istoni sono proteine coinvolte nella posa dell'elica del DNA nel nucleo, così come nei processi di regolazione, riparazione e trascrizione che si verificano.