histoni

histoni dio su staničnih jezgara. Njihova prisutnost razlikuje se između jednostaničnih organizama (bakterija) i višećelijskih organizama (ljudi, životinja ili biljaka). Vrlo malo sojeva bakterija ima bjelančevine slične histonima. Evolucija je dovela histone kako bi se smjestio vrlo dugački lanac DNK, također poznat kao genetski materijal, bolje i učinkovitije u stanicama viših živih bića. Jer ako bi ljudski genom odmotao, bio bi dug oko 1-2 m, ovisno o staničnoj fazi u kojoj se nalazi.

Što su histoni?

U razvijenijim živim bićima histoni se javljaju u staničnoj jezgri i imaju visoki udio pozitivno nabijenih aminokiselina (posebno lizina i arginina). Histonski proteini podijeljeni su u pet glavnih skupina - H1, H2A, H2B, H3 i H4. Sekvence aminokiselina iz četiri skupine H2A, H2B, H3 i H4 teško se razlikuju između različitih živih bića, dok postoje veće razlike u slučaju H1, koji povezuje histon. U slučaju crvenih krvnih stanica ptica koje sadrže jezgro, H1 je čak potpuno zamijenjena drugom glavnom histonskom skupinom, nazvanom H5.

Velika sličnost sekvenci u većini proteina histona znači da se u većini organizama "pakiranje" DNA događa na isti način, a rezultirajuća trodimenzionalna struktura podjednako je učinkovita za funkciju histona. Tijekom evolucije razvoj histona se mora dogoditi vrlo rano i mora se održavati i prije pojave sisavaca ili ljudi.

Anatomija i struktura

Čim se iz pojedinih baza (nazvanih nukleotidi) u stanici formira novi lanac DNA, on se mora "spakirati". U tu svrhu se histonski proteini dimeriziraju, koji zatim formiraju dva tetramera. Konačno, histonska jezgra sastoji se od dva tetramera, histonski oktamer, oko kojeg se DNA lanac omota i djelomično prodire u njega. Histonski oktamer sada se nalazi u trodimenzionalnoj strukturi unutar upletenog lanca DNK.

Osam histonskih proteina s DNK oko njih čini čitav kompleks nukleosoma. Područje DNK između dva nukleozoma naziva se veznom DNK i sadrži oko 20-80 nukleotida. Linker DNA je odgovoran za "ulazak" i "izlaz" DNA u histonski oktamer. Tako se nukleozom sastoji od otprilike 146 nukleotida, komponente DNA veznika i osam histon proteina, tako da se 146 nukleotida omota 1,65 puta oko histonskog oktamera.

Nadalje, svaki nukleosom povezan je s molekulom Hl, tako da se ulazne i izlazne točke DNA spajaju pomoću povezujućeg histona, a kompaktnost DNA se povećava. Nukleosom ima promjer oko 10-30 nm. Mnogi nukleosomi tvore kromatin, dugi lanac DNA-histona koji izgleda poput niza bisera pod elektronskim mikroskopom. Nukleozomi su "biseri" koji su okruženi ili povezani DNK-om sličnim nizovima.

Brojni proteini koji nisu histoni podržavaju formiranje pojedinih nukleosoma ili čitavog kromatina, koji u konačnici tvori pojedine kromosome kada ćelija treba podijeliti. Kromosomi su najveća vrsta kompresije kromatina i mogu se prepoznati laganom mikroskopijom tijekom podjele jezgre stanice.

Funkcija i zadaci

Kao što je gore spomenuto, histoni su osnovni proteini s pozitivnim nabojem, tako da oni djeluju s negativno nabijenom DNK elektrostatskom privlačnošću. DNK se "omota" oko histonskih oktamera tako da DNK postaje kompaktniji i stane u jezgro svake stanice. Hl ima funkciju komprimiranja strukture kromatina više razine i uglavnom sprečava transkripciju i time translaciju, tj. Prijevod ovog dijela DNK u proteine ​​putem mRNA.

Ovisno o tome da li stanica "odmara" (interfazno) ili se dijeli, kromatin je manje ili više snažno kondenziran, tj. Pakiran. U interfazi su veliki dijelovi kromatina manje kondenzirani i mogu se prepisati u mRNA, tj. Pročitati i kasnije prevesti u proteine. Histoni reguliraju aktivnost gena pojedinih gena u njihovoj blizini i omogućuju transkripciju i stvaranje lanaca mRNA.

Kad stanica počne dijeliti, DNA se ne prevodi u bjelančevine, već se ravnomjerno raspoređuje između dviju kćerskih stanica koje su stvorene. Kromatin je, dakle, jako kondenziran i dodatno stabiliziran od histona. Hromosomi postaju vidljivi i mogu se distribuirati u novonastale stanice uz pomoć mnogih drugih ne-histonskih proteina.

bolesti

Histoni su bitni u stvaranju novog živog bića. Ako se zbog mutacija histonskih gena ne može formirati jedan ili više proteina histona, ovaj organizam nije održiv i daljnji razvoj zaustavlja se prerano. To je uglavnom zbog visoke očuvanja slijeda histona.

Međutim, već je neko vrijeme poznato da se kod djece i odraslih s različitim zloćudnim tumorima mozga mogu pojaviti mutacije u različitim histonskim genima tumorskih stanica. Mutacije u histonskim genima opisane su posebno u takozvanim gliomima. U ovim tumorima također su otkriveni izduženi kromosomski repovi. Ti krajnji odsjeci kromosoma, zvani telomeri, normalno su odgovorni za dugovječnost kromosoma. U tom kontekstu, čini se da izduženi telomeri u tumorima sa histonskim mutacijama daju tim degeneriranim stanicama prednost u preživljavanju.

U međuvremenu su poznate i druge vrste raka koje imaju mutacije u različitim histonskim genima i tako stvaraju mutirane proteine ​​histona koji ne izvršavaju ili samo slabo obavljaju svoje regulatorne zadatke. Ovi se nalazi trenutno koriste za razvoj oblika terapije za posebno zloćudne i agresivne tumore.