Гистон эмес белоктордун функцияларын, алардын организм үчүн маанисин карап көрөлү. Бул тема өзгөчө кызыгууну жаратат жана деталдуу изилдөөгө татыктуу.
Негизги хроматин белоктору
Гистон жана гистон эмес белоктор ДНК менен түздөн-түз байланышкан. Анын интерфазалык жана митоздук хромосомалардын курамындагы ролу абдан чоң – генетикалык маалыматты сактоо жана бөлүштүрүү.
Мындай функцияларды аткарууда узун ДНК молекулаларын так иретте жайгаштырууга мүмкүндүк берген так структуралык базага ээ болуу зарыл. Бул аракет РНК синтезинин жана ДНКнын репликациясынын жыштыгын көзөмөлдөөгө мүмкүндүк берет.
Анын фаза аралык ядродогу концентрациясы 100 мг/мл. Сүт эмүүчүлөрдүн бир ядросунда диаметри 10 микронго жакын сфералык ядродо локализацияланган 2 мдей ДНК бар.
Белок топтору
Ар түрдүүлүккө карабастан, эки топту бөлүп көрсөтүү адатка айланган. Гистон жана гистон эмес белоктордун функциялары белгилүү айырмачылыктарга ээ. Бардык хроматин белокторунун 80 пайызга жакыны гистондор. Алар ДНК менен иондук жана туз байланыштары аркылуу өз ара аракеттенишет.
Олуттуу санга карабастан хроматиндин гистондор жана гистон эмес белокторубелоктордун анча-мынча түрү менен берилген эукариоттук клеткалар гистон молекулаларынын бештен жетиге чейин түрүн камтыйт.
Хромосомалардагы гистон эмес белоктор негизинен спецификалык. Алар ДНК молекулаларынын белгилүү структуралары менен гана өз ара аракеттенишет.
Гистон өзгөчөлүктөрү
Хромосомадагы гистон жана гистон эмес белоктор кандай кызматтарды аткарышат? Гистондор ДНК менен молекулалык комплекс түрүндө биригет, алар мындай системанын суббирдиктери болуп саналат.
Гистондор хроматинге гана мүнөздүү белоктор. Алар организмдерде белгилүү бир функцияларды аткарууга мүмкүндүк берген белгилүү бир сапаттарга ээ. Бул аргинин жана лизин бир кыйла жогорку мазмуну менен мүнөздөлөт щелочтук же негизги белоктор болуп саналат. Аминотоптордогу оң заряддардан улам ДНКнын фосфат структураларында карама-каршы заряддар менен электростатикалык же туз байланыш түзүлөт.
Бул байланыш абдан туруктуу, ал оңой бузулат жана гистондор менен ДНКга диссоциацияланат. Хроматин татаал нуклеиндик-белок комплекси болуп эсептелет, анын ичинде жогорку полимердик сызыктуу ДНК молекулалары, ошондой эле гистон молекулаларынын олуттуу саны бар.
Касиеттер
Гистондор молекулярдык салмагы жагынан кыйла кичине белоктор. Алар бардык эукариоттордо окшош касиеттерге ээ жана гистондордун окшош класстарында кездешет. Мисалы, H3 жана H4 түрлөрү аргининге бай деп эсептелет, анткени аларда мунун жетиштүү көлөмү бараминокислоталар.
Гистондордун түрлөрү
Мындай гистондор консервативдүү деп эсептелет, анткени алардагы аминокислоталардын тизмеги алыскы түрлөрдө да окшош.
H2A жана H2B орточо лизин белоктору болуп эсептелет. Бул топтордун ичиндеги ар кандай объектилердин алгачкы түзүмүндө, ошондой эле аминокислота калдыктарынын ырааттуулугунда айрым өзгөрүүлөр болот.
Гистон H1 - аминокислоталар окшош ырааттуулукта тизилген белоктордун классы.
Алар ткандар аралык жана түр аралык айырмачылыктарды көбүрөөк көрсөтөт. Лизиндин олуттуу көлөмү жалпы касиет катары каралат, анын натыйжасында бул протеиндерди суюлтулган туздуу эритмелерде хроматинден ажыратууга болот.
Бардык класстардагы гистондор негизги аминокислоталардын кластердик бөлүштүрүлүшү менен мүнөздөлөт: аргинин жана лизин молекулалардын учунда.
H1 өзгөрүлмө N-терминусу бар, ал башка гистондор менен өз ара аракеттенет, ал эми С-терминусу лизин менен байытылган, ал ДНК менен өз ара аракеттенет.
Гистондун модификациялары клеткалардын жашоосунда мүмкүн:
- метиляция;
- ацетилдөө.
Мындай процесстер оң заряддардын санынын өзгөрүшүнө алып келет, алар кайтуучу реакциялар. Серин калдыктары фосфорланганда ашыкча терс заряд пайда болот. Мындай модификациялар гистондордун касиеттерине жана алардын ДНК менен өз ара аракеттенүүсүнө таасирин тийгизет. Мисалы, гистондор ацетилденгенде гендин активдешүүсү байкалат, ал эми дефосфорлануу деконденсация жана конденсацияны пайда кылат.хроматин.
Синтез өзгөчөлүктөрү
Процесс цитоплазмада болот, андан кийин ал S-периоддо репликациялоо учурунда ДНК менен байланышып, ядрого ташылат. Клетка тарабынан ДНК синтези токтогондон кийин, маалыматтык гистон РНК бир нече мүнөттүн ичинде чирип, синтез процесси токтойт.
Топко бөлүнүү
Гистон эмес белоктордун ар кандай түрлөрү бар. Алардын беш топко бөлүнүшү шарттуу, ички окшоштукка негизделет. Жогорку жана төмөнкү эукариоттук организмдерде айырмалоочу касиеттердин олуттуу саны аныкталган.
Мисалы, төмөнкү омурткалуулардын ткандарына мүнөздүү болгон Н1дин ордуна серин менен аргининди көбүрөөк камтыган H5 гистону табылат.
Эукариоттордо гистон топторунун жарым-жартылай же толук жок болушу менен байланышкан жагдайлар да бар.
Функционалдык
Ушундай белоктор бактерияларда, вирустарда, митохондрияларда табылган. Мисалы, E. coli клеткасында аминокислоталардын курамы гистондорго окшош белоктор табылган.
Гистон эмес хроматин белоктору тирүү организмдерде маанилүү функцияларды аткарат. Нуклеосомаларды идентификациялоого чейин мындай белоктордун функционалдык мааниси, жөнгө салуучу жана структуралык ролуна байланыштуу эки гипотеза колдонулган.
РНК полимеразаны изоляцияланган хроматинге кошкондо транскрипция процессинин шаблону алынаары аныкталган. Бирок анын ишмердүүлүгү бааланаттаза ДНК үчүн анын 10 пайызы гана. Ал гистон топторун алып салуу менен көбөйөт жана алар жок болгон учурда бул максималдуу маани болуп саналат.
Бул гистондордун жалпы мазмуну транскрипция процессин башкарууга мүмкүндүк берерин көрсөтүп турат. Гистондордогу сапаттык жана сандык өзгөрүүлөр хроматиндин активдүүлүгүнө, анын компакттуулук даражасына таасирин тийгизет.
Ар түрдүү клеткалардагы спецификалык мРНКларды синтездөө учурунда гистондордун жөнгө салуучу мүнөздөмөлөрүнүн өзгөчөлүгү жөнүндөгү маселе толук изилдене элек.
Таза ДНКны камтыган эритмелерге гистондук фракцияны акырындык менен кошуу менен, DNP комплекси түрүндө преципитация байкалат. Гистондор хроматин эритмесинен чыгарылганда, эрүүчү негизге толук өтүү болот.
Гистон эмес белоктордун функциялары молекулаларды куруу менен эле чектелбейт, алар алда канча татаал жана көп кырдуу.
Нуклеосомалардын структуралык мааниси
Биринчи электромикроскопиялык жана биохимиялык изилдөөлөрдө ДПН препараттарында диаметри 5-50 нм диапазондо болгон жип сымал структуралар бар экендиги далилденген. Белок молекулаларынын түзүлүшү жөнүндөгү идеялардын өркүндөтүлүшү менен хроматин фибрилинин диаметри менен дарыларды бөлүп алуу ыкмасынын ортосунда түз байланыш бар экенин аныктоого мүмкүн болду.
Митоздук хромосомалардын жана интерфазалык ядролордун ичке кесилиштеринде глютаральдегид менен аныкталгандан кийин хромацияланган фибрилдер табылган, алардын калыңдыгы 30 нм.
Фибрилдердин өлчөмдөрү окшошхроматин алардын ядролорун физикалык фиксациялоодо: тоңдурууда, чиптөөдө, окшош препараттардан репликаларды алууда.
Хроматиндин гистон эмес белоктору хроматин бөлүкчөлөрүнүн нуклеосомалары тарабынан эки башка жол менен ачылган.
Изилдөө
Хроматин препараттарын иондук күчү анча чоң эмес щелочтук шарттарда электрондук микроскопия үчүн субстратка салганда мончокторго окшош хроматин тилкелери алынат. Алардын өлчөмү 10 нмден ашпайт, ал эми шарлар өз ара ДНК сегменттери менен байланышкан, алардын узундугу 20 нмден ашпайт. Байкоолордун жүрүшүндө ДНКнын түзүлүшү менен ажыроо продуктуларынын ортосунда байланыш түзүүгө мүмкүн болду.
Кызыктуу маалымат
Гистон эмес белоктор хроматин белокторунун жыйырма пайызын түзөт. Алар белоктор (хромосомалар бөлүп чыгаргандардан тышкары). Гистон эмес белоктор бири-биринен касиеттери боюнча гана эмес, функционалдык мааниси боюнча да айырмаланган белоктордун бириккен тобу болуп саналат.
Алардын көбү интерфаза ядролорунун курамында да, митоздук хромосомаларда да кездешкен ядролук матрицалык белокторго тиешелүү.
Гистон эмес протеиндер ар кандай молекулярдык салмактагы 450гө жакын жеке полимерлерди камтышы мүмкүн. Алардын айрымдары сууда эрийт, башкалары кислота эритмелеринде эрийт. Денатурациялоочу агенттердин катышуусунда жүрүп жаткан диссоциациянын хроматин менен байланышынын морттугунан улам бул белок молекулаларын классификациялоо жана сыпаттоодо олуттуу көйгөйлөр бар.
Гистон эмес белоктор жөнгө салуучу полимерлер,стимулдаштыруучу транскрипция. Бул процесстин ДНКда белгилүү бир ырааттуулукта байланышкан ингибиторлору да бар.
Гистон эмес протеиндер нуклеиндик кислоталардын метаболизмине катышкан ферменттерди да камтышы мүмкүн: РНК жана ДНК метилазалар, ДНазалар, полимеразалар, хроматин белоктору.
Көптөгөн окшош полимердик кошулмалардын чөйрөсү эң көп изилденген гистондук эмес белоктор болуп эсептелет. Алар жакшы электрофоретикалык мобилдүүлүк, ас тузунун эритмесинде экстракциялоо менен мүнөздөлөт.
HMG белоктору төрт түрдүү болот:
- HMG-2 (м.w.=26 000),
- HMG-1 (м.w.=25,500),
- HMG-17 (м.w.=9247),
- HMG-14 (м.w.=100 000).
Мындай түзүлүштөрдүн тирүү клеткасы гистондордун жалпы санынын 5%дан ашпаганын камтыйт. Алар өзгөчө активдүү хроматинде көп кездешет.
HMG-2 жана HMG-1 белоктору нуклеосомалардын курамына кирбейт, алар ДНКнын линкер фрагменттери менен гана байланышат.
Белоктары HMG-14 жана HMG-17 нуклеосомалардын жүрөк сымал полимерлери менен байланышууга жөндөмдүү, натыйжада DNP фибрилдеринин чогулушунун деңгээлинин өзгөрүшүнө алып келет, алар РНК полимераза менен реакцияга жеткиликтүү болот. Мындай кырдаалда HMG белоктору транскрипциялык активдүүлүктүн жөнгө салуучу ролун ойнойт. DNase I үчүн сезгичтиги жогорулаган хроматин фракциясы HMG белокторуна каныккандыгы аныкталды.
Тыянак
Хроматиндин структуралык түзүлүшүнүн үчүнчү деңгээли ДНКнын циклдик домендери. Иликтөөнүн жүрүшүндө, ал болгону аныкталганхромосомалык элементардык компоненттердин принцибин чечмелеп, митоздогу, интерфазадагы хромосомалардын толук сүрөтүн алуу кыйын.
ДНКнын 40 эсе тыгыздашуусу максималдуу спирализациянын эсебинен алынат. Бул хромосомалардын өлчөмү жана өзгөчөлүктөрү жөнүндө реалдуу түшүнүк алуу үчүн жетиштүү эмес. Логикалуу түрдө ДНКнын жыйындысынын мындан да жогору деңгээли болушу керек деген тыянак чыгарууга болот, анын жардамы менен хромосомаларды бир тараптуу мүнөздөөгө мүмкүн болмок.
Окумуштуулар анын жасалма деконденсациясынын натыйжасында хроматиндин түзүлүшүнүн окшош деңгээлин аныктай алышты. Мындай кырдаалда белгилүү белоктор ДНКнын биригүү жерлеринде домендери бар кээ бир бөлүмдөрү менен байланышат.
ДНК циклинин пакеттөө принциби эукариоттук клеткаларда да табылган.
Мисалы, изоляцияланган ядролорду аш тузунун эритмеси менен иштетсе, ядронун бүтүндүгү сакталат. Бул түзүлүш нуклеотид деп аталып калган. Анын перифериясында орточо өлчөмү 60 кб болгон жабык ДНК илмектеринин олуттуу саны камтылган.
Хромомерлерди препаративдик изоляциялоодо, андан кийин алардан гистондорду алууда электрон микроскоптун астында илмектелген розетка сымал структуралар көрүнөт. Бир розеткадагы илмектердин саны 15тен 80ге чейин, ДНКнын жалпы узундугу 50 микронго жетет.
Эксперименталдык иш-чаралардын жүрүшүндө алынган белок молекулаларынын түзүлүшү жана негизги функционалдык мүнөздөмөлөрү жөнүндөгү идеялар окумуштууларга дарыларды иштеп чыгууга, инновациялыкгенетикалык ооруларга каршы натыйжалуу күрөшүү ыкмалары.
