Betrachten wir die Funktionen von Nicht-Histon-Proteinen, ihre Bedeutung für den Körper. Dieses Thema ist von besonderem Interesse und verdient eine eingehende Untersuchung.
Hauptchromatinproteine
Histon- und Nicht-Histon-Proteine sind direkt mit der DNA verbunden. Seine Rolle bei der Zusammensetzung von Interphase- und mitotischen Chromosomen ist ziemlich groß - die Speicherung und Verteilung genetischer Informationen.
Um solche Funktionen auszuführen, ist es notwendig, eine klare strukturelle Basis zu haben, die es ermöglicht, lange DNA-Moleküle in einer klaren Reihenfolge anzuordnen. Mit dieser Aktion können Sie die Häufigkeit der RNA-Synthese und DNA-Replikation steuern.
Seine Konzentration im Interphasekern beträgt 100 mg/ml. Ein Säugetierkern enthält etwa 2 m DNA, lokalisiert in einem kugelförmigen Kern mit einem Durchmesser von etwa 10 Mikron.
Eiweißgruppen
Trotz der Vielf alt ist es üblich, zwei Gruppen herauszuheben. Die Funktionen von Histon- und Nicht-Histon-Proteinen weisen gewisse Unterschiede auf. Etwa 80 Prozent aller Chromatinproteine sind Histone. Sie interagieren mit der DNA über Ionen- und Salzbindungen.
Trotz einer erheblichen Menge Histone und Nicht-Histon-Proteine von Chromatindargestellt durch eine unbedeutende Vielzahl von Proteinen, enth alten eukaryotische Zellen etwa fünf bis sieben Arten von Histonmolekülen.
Nichthistone-Proteine in Chromosomen sind meistens spezifisch. Sie interagieren nur mit bestimmten Strukturen von DNA-Molekülen.
Histonfunktionen
Welche Funktionen haben Histon- und Nicht-Histon-Proteine im Chromosom? Histone binden in Form eines molekularen Komplexes an DNA, sie sind Untereinheiten eines solchen Systems.
Histone sind Proteine, die nur für Chromatin charakteristisch sind. Sie haben bestimmte Eigenschaften, die es ihnen ermöglichen, bestimmte Funktionen in Organismen auszuführen. Dies sind basische oder basische Proteine, die sich durch einen ziemlich hohen Geh alt an Arginin und Lysin auszeichnen. Durch die positiven Ladungen an den Aminogruppen entsteht eine elektrostatische oder Salzbindung mit entgegengesetzten Ladungen an den Phosphatstrukturen der DNA.
Diese Bindung ist ziemlich labil, sie wird leicht zerstört und es kommt zur Dissoziation in Histone und DNA. Chromatin wird als komplexer Nuklein-Protein-Komplex angesehen, in dessen Inneren sich hochpolymere lineare DNA-Moleküle sowie eine beträchtliche Anzahl von Histonmolekülen befinden.
Eigenschaften
Histone sind ziemlich kleine Proteine in Bezug auf das Molekulargewicht. Sie haben ähnliche Eigenschaften in allen Eukaryoten und werden von ähnlichen Histone-Klassen gefunden. Beispielsweise gelten die Typen H3 und H4 als reich an Arginin, da sie davon eine ausreichende Menge enth altenAminosäuren.
Varietäten von Histonen
Solche Histone gelten als konservativ, da die Aminosäuresequenz in ihnen selbst bei weit entfernten Arten ähnlich ist.
H2A und H2B gelten als moderate Lysinproteine. Verschiedene Objekte innerhalb dieser Gruppen weisen einige Variationen in der Primärstruktur sowie in der Sequenz der Aminosäurereste auf.
Histon H1 ist eine Klasse von Proteinen, in denen Aminosäuren in ähnlicher Reihenfolge angeordnet sind.
Sie zeigen signifikantere Variationen zwischen Geweben und Arten. Als allgemeine Eigenschaft wird eine signifikante Menge an Lysin angesehen, wodurch diese Proteine in verdünnten Kochsalzlösungen vom Chromatin getrennt werden können.
Histone aller Klassen zeichnen sich durch eine Clusterverteilung der Hauptaminosäuren aus: Arginin und Lysin an den Enden der Moleküle.
H1 hat einen variablen N-Terminus, der mit anderen Histonen interagiert, und der C-Terminus ist mit Lysin angereichert, er ist es, der mit DNA interagiert.
Histonmodifikationen sind während des Zelllebens möglich:
- Methylierung;
- Acetylierung.
Solche Prozesse führen zu einer Änderung der Anzahl positiver Ladungen, es handelt sich um reversible Reaktionen. Wenn Serinreste phosphoryliert werden, erscheint eine überschüssige negative Ladung. Solche Modifikationen beeinflussen die Eigenschaften von Histonen und ihre Wechselwirkung mit der DNA. Wenn beispielsweise Histone acetyliert werden, wird eine Genaktivierung beobachtet, und eine Dephosphorylierung verursacht eine Dekondensation und KondensationChromatin.
Synthesefunktionen
Der Prozess findet im Zytoplasma statt, wird dann zum Zellkern transportiert und bindet während seiner Replikation in der S-Periode an die DNA. Nach Beendigung der DNA-Synthese durch die Zelle zerfällt die Information Histon-RNA innerhalb weniger Minuten, der Syntheseprozess stoppt.
Einteilung in Gruppen
Es gibt verschiedene Arten von Nicht-Histon-Proteinen. Ihre Einteilung in fünf Gruppen ist bedingt, sie basiert auf interner Ähnlichkeit. Bei höheren und niederen eukaryotischen Organismen wurde eine beträchtliche Anzahl charakteristischer Eigenschaften identifiziert.
Zum Beispiel wird anstelle von H1, das für Gewebe niederer Wirbeltierorganismen charakteristisch ist, Histon H5 gefunden, das mehr Serin und Arginin enthält.
Es gibt auch Situationen, die mit dem teilweisen oder vollständigen Fehlen von Histongruppen in Eukaryoten zusammenhängen.
Funktionalität
Ähnliche Proteine wurden in Bakterien, Viren und Mitochondrien gefunden. Beispielsweise wurden in E. coli Proteine in der Zelle gefunden, deren Aminosäurezusammensetzung ähnlich wie Histone ist.
Nichthiston-Chromatin-Proteine erfüllen wichtige Funktionen in lebenden Organismen. Vor der Identifizierung von Nukleosomen wurden zwei Hypothesen bezüglich der funktionellen Bedeutung, regulatorischen und strukturellen Rolle solcher Proteine verwendet.
Es wurde festgestellt, dass bei Zugabe von RNA-Polymerase zum isolierten Chromatin eine Matrize für den Transkriptionsprozess entsteht. Aber seine Aktivität wird geschätztnur 10 Prozent davon für reine DNA. Er steigt mit der Entfernung von Histongruppen und ist bei deren Abwesenheit der Maximalwert.
Dies weist darauf hin, dass der Gesamtgeh alt an Histonen es Ihnen ermöglicht, den Transkriptionsprozess zu kontrollieren. Qualitative und quantitative Veränderungen in Histonen beeinflussen die Aktivität von Chromatin, den Grad seiner Kompaktheit.
Die Frage nach der Spezifität der regulatorischen Eigenschaften von Histonen während der Synthese spezifischer mRNAs in verschiedenen Zellen wurde nicht vollständig untersucht.
Bei allmählicher Zugabe einer Histonfraktion zu Lösungen, die reine DNA enth alten, wird eine Präzipitation in Form eines DNP-Komplexes beobachtet. Wenn Histone aus der Chromatinlösung entfernt werden, findet ein vollständiger Übergang in eine lösliche Base statt.
Die Funktionen von Nicht-Histon-Proteinen beschränken sich nicht auf den Aufbau von Molekülen, sie sind viel komplexer und vielfältiger.
Die strukturelle Bedeutung von Nukleosomen
In den ersten elektromikroskopischen und biochemischen Untersuchungen wurde nachgewiesen, dass es in DPN-Präparaten fadenförmige Strukturen gibt, deren Durchmesser im Bereich von 5-50 nm liegt. Mit der Verbesserung der Vorstellungen über die Struktur von Proteinmolekülen konnte herausgefunden werden, dass ein direkter Zusammenhang zwischen dem Durchmesser der Chromatinfibrille und der Methode der Arzneimittelisolierung besteht.
Auf Dünnschnitten von mitotischen Chromosomen und Interphasekernen wurden nach Nachweis mit Glutaraldehyd chromatierte Fibrillen gefunden, deren Dicke 30 nm beträgt.
Fibrillen haben ähnliche GrößenChromatin bei physikalischer Fixierung ihrer Kerne: beim Einfrieren, Chipping, Entnahme von Repliken aus ähnlichen Präparaten.
Die Nicht-Histon-Proteine des Chromatins wurden auf zwei verschiedene Arten von Nukleosomen der Chromatinpartikel entdeckt.
Forschung
Wenn Chromatinpräparate unter alkalischen Bedingungen mit unbedeutender Ionenstärke auf einem Substrat für die Elektronenmikroskopie abgeschieden werden, erhält man perlenähnliche Chromatinstränge. Ihre Größe überschreitet 10 nm nicht, und die Kügelchen sind durch DNA-Segmente miteinander verbunden, deren Länge 20 nm nicht überschreitet. Im Zuge von Beobachtungen konnte ein Zusammenhang zwischen der Struktur von DNA und Zerfallsprodukten hergestellt werden.
Interessante Informationen
Nicht-Histon-Proteine machen etwa zwanzig Prozent der Chromatin-Proteine aus. Sie sind Proteine (außer denen, die von Chromosomen abgesondert werden). Nicht-Histon-Proteine sind eine kombinierte Gruppe von Proteinen, die sich nicht nur in ihren Eigenschaften, sondern auch in ihrer funktionellen Bedeutung voneinander unterscheiden.
Die meisten beziehen sich auf Kernmatrixproteine, die sowohl in der Zusammensetzung von Interphasekernen als auch in mitotischen Chromosomen vorkommen.
Nicht-Histon-Proteine können etwa 450 einzelne Polymere mit unterschiedlichen Molekulargewichten enth alten. Einige von ihnen sind wasserlöslich, während andere in sauren Lösungen löslich sind. Aufgrund der Fragilität der Verbindung mit dem Chromatin der fortschreitenden Dissoziation in Gegenwart von Denaturierungsmitteln gibt es erhebliche Probleme bei der Klassifizierung und Beschreibung dieser Proteinmoleküle.
Nichthistone-Proteine sind regulatorische Polymere,anregende Transkription. Es gibt auch Inhibitoren dieses Prozesses, die in einer bestimmten Sequenz an die DNA binden.
Nichthistonproteine können auch Enzyme umfassen, die am Stoffwechsel von Nukleinsäuren beteiligt sind: RNA- und DNA-Methylasen, DNasen, Polymerasen, Chromatinproteine.
Die Umgebung vieler ähnlicher polymerer Verbindungen gilt als die am besten untersuchten Nicht-Histon-Proteine mit hoher Mobilität. Sie zeichnen sich durch gute elektrophoretische Beweglichkeit, Extraktion in Kochsalzlösung aus.
HMG-Proteine gibt es in vier Arten:
- HMG-2 (mw=26.000),
- HMG-1 (MG=25.500),
- HMG-17 (mw=9247),
- HMG-14 (mw=100.000).
Eine lebende Zelle solcher Strukturen enthält nicht mehr als 5% der Gesamtmenge an Histonen. Sie sind besonders häufig in aktivem Chromatin.
HMG-2- und HMG-1-Proteine sind nicht in Nukleosomen enth alten, sie binden nur an Linker-DNA-Fragmente.
Die Proteine HMG-14 und HMG-17 sind in der Lage, an herzähnliche Polymere von Nukleosomen zu binden, was zu einer Veränderung des Aufbauniveaus von DNP-Fibrillen führt, sie werden für die Reaktion mit RNA-Polymerase besser zugänglich sein. In einer solchen Situation spielen HMG-Proteine die Rolle von Regulatoren der Transkriptionsaktivität. Es wurde festgestellt, dass die Chromatinfraktion, die eine erhöhte Empfindlichkeit gegenüber DNase I aufweist, mit HMG-Proteinen gesättigt ist.
Schlussfolgerung
Die dritte Ebene der strukturellen Organisation von Chromatin sind die Schleifendomänen der DNA. Im Laufe der Recherche wurde festgestellt, dass nurBei der Entschlüsselung des Prinzips der chromosomalen Elementarkomponenten ist es schwierig, ein vollständiges Bild der Chromosomen in der Mitose, in der Interphase, zu erh alten.
DNA-Verdichtung um das 40-fache wird durch maximale Spiralisierung erreicht. Dies reicht nicht aus, um eine wirkliche Vorstellung von der Größe und den Eigenschaften von Chromosomen zu bekommen. Daraus lässt sich logisch schließen, dass es noch höhere Ebenen der DNA-Assemblierung geben muss, mit deren Hilfe es möglich wäre, Chromosomen eindeutig zu charakterisieren.
Wissenschaftler konnten als Ergebnis seiner künstlichen Dekondensation ähnliche Niveaus der Chromatinorganisation nachweisen. In einer solchen Situation binden spezifische Proteine an bestimmte DNA-Abschnitte, die Domänen an den Assoziationsstellen haben.
Das Prinzip der DNA-Schleifenpackung wurde auch in eukaryotischen Zellen entdeckt.
Zum Beispiel, wenn die isolierten Kerne mit einer Kochsalzlösung behandelt werden, bleibt die Integrität des Kerns erh alten. Diese Struktur wurde als Nukleotid bekannt. Seine Peripherie umfasst eine beträchtliche Anzahl geschlossener DNA-Schleifen, deren durchschnittliche Größe 60 kb beträgt.
Mit präparativer Isolierung von Chromomeren, gefolgt von der Extraktion von Histonen aus ihnen, werden schleifenförmige, rosettenartige Strukturen unter einem Elektronenmikroskop sichtbar. Die Anzahl der Schleifen in einer Fassung beträgt 15 bis 80, die Gesamtlänge der DNA erreicht 50 Mikrometer.
Die Ideen über die Struktur und die wichtigsten funktionellen Eigenschaften von Proteinmolekülen, die im Laufe experimenteller Aktivitäten gewonnen wurden, ermöglichen es Wissenschaftlern, Medikamente zu entwickeln und innovativ zu seinMethoden zur wirksamen Bekämpfung genetischer Krankheiten.
