Histon
Histoni su visoko alkalni proteini u jedrima eukariotskih ćelija, upakovani u strukturue DNK zvane nukleosomi.[1][2]
Oni su glavne proteinske komponente hromatina. Djeluju kao kalemovi oko koje se uvija DNK, a imaju ulogu u regulaciji ekspresije gena. Bez histona, razmotana DNK u hromosomu bi bilo jako duga (omjer dužine i širine više od 10 miliona po jednoj u ljudskoj DNK). Na primjer, svaka ljudska ćelija ima oko 1,8 metara DNK, ali sa zavojima histona ima oko 90 mikrometara (0,09 mm) hromatina, koji, kada se dupliciraju i kondenziraju tokom mitoze, rezultiraju s približno 120 mikrometara hromosoma.
Klase i varijante
Slijedi spisak histonskih proteina čovjeka:
| Natporodica | Porodica | Potporodica | Članovi |
|---|---|---|---|
| Linker | H1 | H1F | H1F0, H1FNT, H1FOO, H1FX |
| H1H1 | HIST1H1A, HIST1H1B, HIST1H1C, HIST1H1D, HIST1H1E, HIST1H1T | ||
| Jezgro | H2A | H2AF | H2AFB1, H2AFB2, H2AFB3, H2AFJ, H2AFV, H2AFX, H2AFY, H2AFY2, H2AFZ |
| H2A1 | HIST1H2AA, HIST1H2AB, HIST1H2AC, HIST1H2AD, HIST1H2AE, HIST1H2AG, HIST1H2AI, HIST1H2AJ, HIST1H2AK, HIST1H2AL, HIST1H2AM | ||
| H2A2 | HIST2H2AA3, HIST2H2AC | ||
| H2B | H2BF | H2BFM, H2BFS, H2BFWT | |
| H2B1 | HIST1H2BA, HIST1H2BB, HIST1H2BC, HIST1H2BD, HIST1H2BE, HIST1H2BF, HIST1H2BG, HIST1H2BH, HIST1H2BI, HIST1H2BJ, HIST1H2BK, HIST1H2BL, HIST1H2BM, HIST1H2BN, HIST1H2BO | ||
| H2B2 | HIST2H2BE | ||
| H3 | H3A1 | HIST1H3A, HIST1H3B, HIST1H3C, HIST1H3D, HIST1H3E, HIST1H3F, HIST1H3G, HIST1H3H, HIST1H3I, HIST1H3J | |
| H3A2 | HIST2H3C | ||
| H3A3 | HIST3H3 | ||
| H4 | H41 | HIST1H4A, HIST1H4B, HIST1H4C, HIST1H4D, HIST1H4E, HIST1H4F, HIST1H4G, HIST1H4H, HIST1H4I, HIST1H4J, HIST1H4K, HIST1H4L | |
| H44 | HIST4H4 |
Klase
Postoji pet glavnih porodica histona: H1, H2A, H2B, H3 i H4. Histoni H2A, H2B, H3 i H4 su poznati kao jezgreni histoni, dok su H1 i H5 linker histoni.
Njihova konfiguracija omogućava formiranje strukture višeg reda. Najosnovnijia potvrda je formiranje perlastih vlakana od 10 nm. To uključuje ovojnicu DNK oko nukleosoma koja sa oko 50 parova baza razdvaja svaki par nukleosoma. Strukture višeg reda uključuju 30-nanometarska vlakana (formiranje nepravilne cik-cak forme) i vlakana od 100 nm. To su strukture normalnih ćelija. Tokom mitoze i mejoze, kondenzirani hromosomi montiraju nukleosome njihovom interakcijom sa drugim regulacijskim proteinima.
Struktura
Jezgro nukleosoma je formirano od dva H2A-H2B proteinska dimera: H2A-H2B i H3-H4 tetramera, formirajući dvije skoro simetrične polovine tercijarne structure. H2A-H2B dimeri i H3-H4 tetramer na taj način pokazuju pseudodijadnu simetriju. Histoni sa četiri jezgra (H2A, H2B, H3 i H4) su slični u strukturi i relativno su visoko konzervirani tokom evolucije. Sve karakterizira konfiguracija zavoj na zavoj pa opet zavoj itd., što omogućava laku dimerizaciju. Oni na taj način dijele duge "repove" na jednom kraju aminokiselinske strukture, što je mjesto post-translacijske modifikacije.
Smatra se da su histonski proteini evolutivno vezani za heliksni dio produžene AAA + ATPaza domene, C-domenu, kao i na N-terminalnu domenu prepoznavanja supstrata CLP/Hsp100 proteina. Uprkos razlikama u njihovoj topologiji, ta tri nabora dijele homologni heliks-lanac-heliks (HSH) motiv.
Primjenom elektronske paramagnetske rezonancije tehnikom spin-označavanja, britanski istraživači su izmjerili udaljenost između kalemova oko koje eukariotske ćelije zavijaju njihovu DNK. Oni su odredili razmake u rasponu 59-70 Å.
Histoni tvore pet tipova interakcije sa DNK:
- Heliks-dipoli formiraju alfa-helikse sa H2B, H3, H4 izazvajući akumuliranje neto pozitivnog naboja u trenutku interakcije s negativnim nabojem fosfatne grupe u DNK.
- Hidrogenske veze između skeletne DNK i amid-diamid veze: 28 peptid – 29. amidna grupa na glavnom lancu histonskih proteina.
- Nepolarne interakcije između histona i dezoksiriboze, šećera u DNK.
- Soni most vodikovih veza između bočnih lanaca osnovnih aminokiselina (naročito lizina i arginina) i fosfatnog kisika u DNK.
- Nespecifični manji utori (žlijebovi) umetanja u H3 i H2B N-terminalnih repova u dva manja žlijeba, svakog na DNK molekulu.
U uži krug osnovnih obilježja prirode histona, osim olakšavanja interakcije DNK-histon, spada i njihovom rastvorljivost u vodi.
Histone modificiraju enzimi, prvenstveno na njihovim N-terminalnim repovima, ali i u njihovim loptastom području. Takve promjene uključuju metilacije, citrulinaciju, acetilaciju, fosforilaciju, (SUMO proteinsku) SUMO-ilaciju, ubikvitinaciju, i ADP-ribozilaciju. Sve ovo utiče na njihovu funkciju regulacije gena.
U principu, aktivni geni su manje vezani za histone, a neaktivni geni su s njima visoko povezani i u interfazi. Također izgleda da je struktura histona evolucijski rano konzervirana, kao i odsustvo bilo koje ozbiljnije štetne mutacije. Svi histon imaju vrlo pozitivne relacije njihovih N-terminala sa mnogim ostacima lizina i arginina.
Također pogledajte
Reference
- ^ Youngson R. M. (2006): Collins Dictionary of Human Biology. HarperCollins, Glasgow, ISBN 0-00-722134-7.
- ^ Cox M., Nelson D. R., Lehninger A. L. (2005): Lehninger principles of biochemistry. W.H. Freeman, San Francisco, ISBN 0-7167-4339-6.