MGA ISTORYA: KATANGIAN, ISTRAKTURA, URI AT PAG-ANDAR - BIOLOGY - 2026

Ang mga histones ay mga pangunahing protina na nakikipag-ugnay sa DNA upang mabuo ang mga nucleosom, na bumubuo ng mga strands ng chromatin constituents ng chromosome sa eukaryotes.

Ang mga nukleosom, mga kumplikadong binubuo ng DNA at protina, ay natuklasan noong 1974 at ito ay mga histone na nagtitipon sa basal na antas ng samahang chromatin na ito. Gayunpaman, ang pagkakaroon ng mga protina ng histone ay kilala mula nang bago ang 1960.

Ang graphic na representasyon ng isang nucleosome na may isang sentro ng octameric ng mga histones at ang coiled ng paligid nito (Pinagmulan: Jawahar Swaminathan at kawani ng MSD sa European Bioinformatics Institute sa pamamagitan ng Wikimedia Commons)

Ang mga kasaysayan ay isinaayos sa isang paraan na ang dobleng-stranded na DNA ay bumabalot sa isang sentro ng protina na binubuo ng mga protina na nakikipag-ugnay sa bawat isa. Ang sentro ng mga histones ay hugis-disc, at ang DNA ay umikot sa 1.7 beses.

Ang maraming mga bono ng hydrogen ay nagpapahintulot sa DNA na magbigkis sa sentro ng protina na nabuo ng mga histones sa bawat nucleosome. Ang mga bono na ito ay nabuo, para sa karamihan, sa pagitan ng mga amino acid backbones ng histones at ang asukal-pospeyt na gulugod ng DNA. Ang ilang mga pakikipag-ugnay sa hydrophobic at mga bono sa ionik ay nakikilahok din.

Ang mga protina na kilala bilang "chromatin remodeling complexes" ay may pananagutan sa pagsira at pagbuo ng mga link ng junction sa pagitan ng DNA at histones, na nagpapahintulot sa transkripsyonal na makinarya na ipasok ang DNA na nilalaman sa mga nucleosom.

Sa kabila ng kalapitan ng mga nucleic acid sa sentro ng protina na nabuo ng mga histones, ang mga ito ay nakaayos sa isang paraan na, kung kinakailangan, pinapayagan nila ang pagpasok ng mga salik ng transkripsyon at iba pang mga protina na may kaugnayan sa expression ng gene o pag-silencing ng gene .

Ang mga kasaysayan ay maaaring sumailalim sa iba't ibang mga pagbabago na bumubuo ng maraming mga variant, na ginagawang posible ang pagkakaroon ng maraming iba't ibang mga anyo ng chromatin na may pag-aari ng modulate na expression ng gene sa iba't ibang paraan.

katangian

Ang mga ito ay isa sa mga pinaka-natipid na eukaryotic protein sa kalikasan. Halimbawa, ang pea histone H4 ay ipinakita na magkakaiba sa dalawa lamang sa 102 na mga amino acid na posisyon ng protina ng baka H4.

Ang mga kasaysayan ay medyo maliit na protina, na hindi hihigit sa 140 mga amino acid. Mayaman sila sa mga pangunahing residue ng amino acid, kaya mayroon silang net positibong singil, na nag-aambag sa kanilang pakikipag-ugnay sa negatibong sisingilin na nucleic acid upang mabuo ang mga nucleosom.

Kilala ang mga nukleosomal at bridging histones. Ang mga nucleosomal histones ay H3, H4, H2A at H2B, samantalang ang nagbubuklod na mga histones ay kabilang sa pamilya ng mga histones H1.

Sa panahon ng pagtitipon ng nucleosome, ang mga tukoy na dimers na H3-H4 at H2A-H2B ay unang nabuo. Ang dalawang H3-H4 dimer ay sumali nang magkasama upang mabuo ang mga tetramer na kalaunan ay pagsamahin sa mga dimer ng H2A-H2B, na bumubuo ng sentro ng octameric.

Ang lahat ng mga histones ay higit sa lahat synthesized sa panahon ng S phase ng cell cycle, at ang mga nucleosom ay natipon sa nascent DNA helice, pagkatapos lamang ng pagtitiklop sa tinidor.

Istraktura

Ang pangkalahatang istraktura ng mga histones ay nagsasama ng isang pangunahing rehiyon ng amino acid at isang globular carboxyl region na lubos na napagtibay sa mga eukaryotic organismo.

Ang isang istruktura na motif na kilala bilang "histone fold", na binubuo ng tatlong alpha helice na konektado ng dalawang hairpins at bumubuo ng isang maliit na sentro ng hydrophobic, ay responsable para sa mga pakikipag-ugnayan ng protina-protina sa pagitan ng mga histone na bumubuo sa nucleosome.

Ito ang fold na ito ng mga histones na bumubuo sa globular carboxyl domain ng mga protina na nucleosomal na ito sa lahat ng mga eukaryotes.

Ang mga kasaysayan ay mayroon ding maliit na amino-terminal at iba pang carboxyl-terminal (naa-access sa mga proteases) "mga buntot" o mga rehiyon, hindi hihigit sa 40 na amino acid ang haba. Ang parehong mga rehiyon ay mayaman sa pangunahing mga amino acid na maaaring sumailalim sa maraming mga post-translational covalent modification.

Mga nagbubuklod na mga kasaysayan

Sa mga eukaryote mayroong dalawang pamilya ng mga nagbubuklod na kasaysayan, na naiiba sa bawat isa sa pamamagitan ng kanilang istraktura. Ang ilan ay may istraktura ng tripartite, na may globular domain na inilarawan sa itaas na pinalabas ng mga "hindi nakaayos na" N-at C-terminal na mga domain; habang ang iba ay mayroon lamang isang domain ng C-terminal.

Bagaman ang karamihan sa mga histone ay napanatili, sa panahon ng embryogenesis o pagkahinog ng mga dalubhasang mga cell sa ilang mga organismo maaaring lumitaw ang ilang mga tiyak na variant. Ang ilang mga pagkakaiba-iba ng istruktura ay may kinalaman sa mga pagbabago sa post-translational tulad ng mga sumusunod:

- Phosphorylation : inaakala na may kaugnayan sa pagbabago ng antas ng kondensasyon ng chromatin at nangyayari ito nang karaniwang sa mga natitirang suwero.

- Acetylation : nauugnay sa mga rehiyon ng chromosomal na aktibo sa transkripsyon. Karaniwan itong nangyayari sa mga gilid ng chain ng lysine residues. Tulad ng nangyayari sa mga nalalabi na ito, ang kanilang positibong singil ay bumababa, sa gayon binabawasan ang pagkakaugnay ng mga protina para sa DNA.

- Methylation : ay maaaring mangyari bilang mono-, di- o trimethylation ng lysine residues na protrude mula sa pangunahing protina.

Ang mga tiyak na enzyme ay may pananagutan sa paggawa ng mga pagbabagong covalent na ito sa mga kasaysayan. Ang mga enzim na ito ay nagsasama ng mga transferone ng histone acetyl (HAT), histone deacetylases complexes (HDAC), at histone methyltransferases at demethylases.

Mga Uri

Ang pagkilala sa mga histones ay isinasagawa ng iba't ibang mga diskarte sa biochemical, kung saan ang mga kromatograpiya na batay sa mahina na mga cation exchange resins ay nakatayo.

Ang ilang mga may-akda ay nagtatag ng isang form ng pag-uuri kung saan ang 5 pangunahing uri ng mga histones ay nakikilala sa mga eukaryotes: FI, na may 21 kDa protein; F2A1 o FIV, ng plus o minus 11.3 kDa; F2A2 o FIIbI, 14.5 kDa; F2B o FIIb2, na may isang molekular na bigat na 13.7 kDa, at F3 o FIII, ng 15.3 kDa.

Ang lahat ng mga uri ng histones na ito, maliban sa grupong IF, ay matatagpuan sa mga halaga ng equimolar sa mga cell.

Ang isa pang pag-uuri, na may parehong pagpapatunay at marahil ang pinaka-malawak na ginagamit sa kasalukuyan, ay nagmumungkahi ng pagkakaroon ng dalawang magkakaibang uri ng mga histones, lalo na: ang mga iyon ay bahagi ng octamer ng nucleosome at ang mga nagbubuklod o nakagapos na mga kasaysayan, na sumali sa mga nucleosom sa pagitan oo.

Ang ilang mga variant ay maaari ring maganap sa pagitan ng mga species at hindi katulad ng mga core histones, ang mga variant ay synthesized sa panahon ng interphase at ipinasok sa preformed chromatin sa pamamagitan ng isang proseso na nakasalalay sa enerhiya na pinakawalan mula sa ATP hydrolysis.

Mga nodeekosomal na kasaysayan

Ang sentro ng isang nucleosome ay binubuo ng isang pares ng bawat isa sa apat na mga nasasakupang histon: H2a, H2b, H3, at H4; kung saan ang mga segment ng DNA ng tungkol sa 145 mga pares ng base ay sugat.

Ang mga Hone ng H4 at H2B ay, sa prinsipyo, invariant. Ang ilang mga pagkakaiba-iba ay maliwanag, gayunpaman, sa mga histone H3 at H2A, na ang mga katangian ng biophysical at biochemical ay nagbabago sa normal na katangian ng nucleosome.

Ang isang pagkakaiba-iba ng histone H2A sa mga tao, ang protina ng H2A.Z ay nagtataglay ng isang malaking acidic na rehiyon at maaaring maitaguyod ang katatagan ng nucleosome depende sa mga variant ng histone H3 kung saan ito ay nauugnay.

Ang mga histones na ito ay nagpapakita ng ilang pagkakaiba-iba sa pagitan ng mga species, isang espesyal na kaso na sa histone H2B, kung saan ang unang ikatlo ng molekula ay lubos na nagbabago.

Mga nagbubuklod na mga kasaysayan

Ang mga nagbubuklod o nakabitin na mga kasaysayan ay ang mga Hone na mga kasaysayan. Ang mga ito ay may pananagutan sa unyon sa pagitan ng mga nucleosom at proteksyon ng DNA na nakausli sa simula at sa pagtatapos ng bawat butil.

Hindi tulad ng mga nukleosomal na kasaysayan, hindi lahat ng mga H1-type na mga histones ang nagtataglay ng globular region ng histone na "fold". Ang mga protina na ito ay nakasalalay sa DNA sa pagitan ng mga nucleosom, na nagpapadali ng isang paglipat sa balanse ng chromatin patungo sa isang mas condensiyado at hindi gaanong aktibong estado, nagsasalita ng transkripsyonal.

Inuugnay ng mga pag-aaral ang mga histone na ito sa pag-iipon, pag-aayos ng DNA, at mga proseso ng apoptikong, kung kaya't naisip nilang maglaro ng isang mahalagang papel sa pagpapanatili ng integridad ng genomic.

Mga Tampok

Ang lahat ng mga amino acid residues ng histones ay lumahok, sa isang paraan o sa iba pa, sa kanilang pakikisalamuha sa DNA, na nagpapaliwanag ng katotohanan na sila ay napagtibay sa mga kaharian ng eukaryotic organismo.

Ang pakikilahok ng mga histones sa packaging ng DNA sa anyo ng chromatin ay mahusay na may kaugnayan para sa mga kumplikadong multicellular na organismo kung saan ang iba't ibang mga linya ng cell ay maaaring dalubhasa lamang sa pamamagitan ng pagbabago ng kakayahang magamit ng kanilang mga gen sa transcriptional makinarya.

Ang mga transaksyon na aktibong genomic na rehiyon ay siksik sa mga nucleosom, na nagmumungkahi na ang pakikisalamuha ng DNA na may mga protina ng histone ay mahalaga para sa negatibo o positibong regulasyon ng kanilang transkripsyon.

Gayundin, sa buong buhay ng isang cell, ang tugon sa isang malaking bilang ng mga pampasigla, kapwa panloob at panlabas, ay nakasalalay sa mga maliliit na pagbabago sa chromatin, na karaniwang may kinalaman sa pag-remodel at post-translate na pagbabago ng mga histones na matatagpuan sa malapit na ugnayan sa DNA.

Ang maraming mga variable na histone ay nagsisilbi ng iba't ibang mga pag-andar sa eukaryotes. Ang isa sa mga ito ay may kinalaman sa pakikilahok ng isang variant ng histone H3 sa pagbuo ng mga istruktura ng sentromeriko na responsable para sa paghihiwalay ng mga kromosoma sa panahon ng mitosis.

Ang katapat ng protina na ito sa iba pang mga eukaryotes ay ipinakita na napakahalaga para sa pagpupulong ng kinetochore ng protina kung saan nagbubuklod ang microtubule sa panahon ng mitosis at meiosis.

Mga Sanggunian

1. Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., Morgan, D., Raff, M., Roberts, K., & Walter, P. (2015). Molekular na Biology ng Cell (Ika-6 na ed.). New York: Garland Science.
2. Campos, EI, & Reinberg, D. (2009). Mga Istorya: Annotating Chromatin. Annu. Rev. Genet. , 43, 559-599.
3. Harvey, AC, & Downs, JA (2004). Anong mga pag-andar ang ibinibigay ng mga linker na link? Molekular na Mikrobiolohiya, 53, 771-77.
4. Henikoff, S., & Ahmad, K. (2005). Asembleya ng Iba-ibang Mga Kasaysayan sa Chromatin. Annu. Rev. Cell. Dev. Biol., 21, 133-153.
5. Isenberg, I. (1979). Mga istorya. Annu. Rev. Biochem. , 48, 159–191.
6. Kornberg, RD, & Thomas, JO (1974). Istraktura ng Chromatin: Mga Oligomer ng Mga Kasaysayan. Science, 184 (4139), 865-868.
7. Smith, E., DeLange, R., & Bonner, J. (1970). Chemistry at Biology ng Mga Kasaysayan. Mga Review sa Physiological, 50 (2), 159–170.