Le të shqyrtojmë funksionet e proteinave johistone, rëndësinë e tyre për trupin. Kjo temë është me interes të veçantë dhe meriton studim të hollësishëm.
Proteinat kryesore të kromatinës
Proteinat histonike dhe johistone janë të lidhura drejtpërdrejt me ADN-në. Roli i tij në përbërjen e kromozomeve ndërfazore dhe mitotike është mjaft i madh - ruajtja dhe shpërndarja e informacionit gjenetik.
Kur kryhen funksione të tilla, është e nevojshme të kemi një bazë të qartë strukturore që lejon që molekulat e gjata të ADN-së të vendosen në një rend të qartë. Ky veprim ju lejon të kontrolloni frekuencën e sintezës së ARN-së dhe replikimit të ADN-së.
Përqendrimi i tij në bërthamën ndërfazore është 100 mg/ml. Një bërthamë gjitari përmban rreth 2 m ADN, e lokalizuar në një bërthamë sferike me një diametër prej rreth 10 mikron.
Grupet e proteinave
Megjithë diversitetin, është zakon të veçohen dy grupe. Funksionet e proteinave histon dhe johistone kanë dallime të caktuara. Rreth 80 për qind e të gjitha proteinave të kromatinës janë histone. Ato ndërveprojnë me ADN-në nëpërmjet lidhjeve jonike dhe kripës.
Megjithë një sasi të konsiderueshme, histonet dhe proteinat johistone të kromatinëstë përfaqësuara nga një larmi e parëndësishme proteinash, qelizat eukariote përmbajnë rreth pesë deri në shtatë lloje të molekulave të histonit.
Proteinat johistone në kromozome janë kryesisht specifike. Ato ndërveprojnë vetëm me struktura të caktuara të molekulave të ADN-së.
Veçoritë e Histonit
Cilat janë funksionet e proteinave histonike dhe johistoneve në kromozom? Histonët lidhen në formën e një kompleksi molekular me ADN-në, ato janë nënnjësi të një sistemi të tillë.
Histonet janë proteina karakteristike vetëm për kromatinën. Ata kanë cilësi të caktuara që i lejojnë ata të kryejnë funksione specifike në organizma. Këto janë proteina alkaline ose bazë, të karakterizuara nga një përmbajtje mjaft e lartë e argininës dhe lizinës. Për shkak të ngarkesave pozitive në grupet amino, një lidhje elektrostatike ose kripe shkaktohet me ngarkesa të kundërta në strukturat fosfatike të ADN-së.
Kjo lidhje është mjaft e paqëndrueshme, ajo shkatërrohet lehtësisht dhe ndodh shpërbërja në histone dhe ADN. Kromatina konsiderohet të jetë një kompleks kompleks nukleiko-proteinik, brenda të cilit ka molekula lineare të ADN-së shumë polimerike, si dhe një numër të konsiderueshëm molekulash histoni.
Properties
Histonet janë proteina mjaft të vogla për sa i përket peshës molekulare. Ata kanë veti të ngjashme në të gjithë eukariotët dhe gjenden nga klasa të ngjashme të histoneve. Për shembull, llojet H3 dhe H4 konsiderohen të pasura me argininë, pasi ato përmbajnë një sasi të mjaftueshme të kësajaminoacide.
Llojet e histoneve
Histone të tilla konsiderohen konservative, pasi sekuenca e aminoacideve në to është e ngjashme edhe në speciet e largëta.
H2A dhe H2B konsiderohen të jenë proteina lizine të moderuara. Objekte të ndryshme brenda këtyre grupeve kanë disa ndryshime në strukturën parësore, si dhe në sekuencën e mbetjeve të aminoacideve.
Histoni H1 është një klasë e proteinave në të cilën aminoacidet janë të renditura në një sekuencë të ngjashme.
Ato tregojnë variacione më të rëndësishme ndërindore dhe ndërspeciale. Një sasi e konsiderueshme lizine konsiderohet si një veti e përgjithshme, si rezultat i së cilës këto proteina mund të ndahen nga kromatina në tretësirat e holluara të kripës.
Histone të të gjitha klasave karakterizohen nga një shpërndarje grupore e aminoacideve kryesore: arginina dhe lizina në skajet e molekulave.
H1 ka një terminal të ndryshueshëm N që ndërvepron me histonet e tjera, dhe fundi C pasurohet me lizinë, është ai që ndërvepron me ADN-në.
Modifikimet e histonit janë të mundshme gjatë jetës së qelizave:
- metilim;
- acetilim.
Procese të tilla çojnë në një ndryshim në numrin e ngarkesave pozitive, ato janë reagime të kthyeshme. Kur mbetjet e serinës fosforilohen, shfaqet një ngarkesë negative e tepërt. Modifikime të tilla ndikojnë në vetitë e histoneve dhe ndërveprimin e tyre me ADN-në. Për shembull, kur histonet acetilohen, vërehet aktivizimi i gjeneve dhe defosforilimi shkakton dekondensim dhe kondensimkromatinë.
Veçoritë e sintezës
Procesi ndodh në citoplazmë, më pas transportohet në bërthamë, duke u lidhur me ADN-në gjatë replikimit të saj në periudhën S. Pas ndërprerjes së sintezës së ADN-së nga qeliza, ARN-ja e histonit të informacionit prishet brenda pak minutash, procesi i sintezës ndalon.
Ndarja në grupe
Ekzistojnë lloje të ndryshme të proteinave johistone. Ndarja e tyre në pesë grupe është e kushtëzuar, bazohet në ngjashmëri të brendshme. Një numër i konsiderueshëm i vetive dalluese janë identifikuar në organizmat eukariotikë më të lartë dhe të ulët.
Për shembull, në vend të H1, karakteristik për indet e organizmave të vertebrorëve të ulët, gjendet histoni H5, i cili përmban më shumë serinë dhe argininë.
Ka gjithashtu situata që lidhen me mungesën e pjesshme ose të plotë të grupeve të histoneve në eukariotët.
Funksionalitet
Proteina të ngjashme janë gjetur në baktere, viruse, mitokondri. Për shembull, në E. coli, proteinat u gjetën në qelizë, përbërja aminoacide e të cilave është e ngjashme me histonet.
Proteinat e kromatinës johistone kryejnë funksione të rëndësishme në organizmat e gjallë. Përpara identifikimit të nukleozomeve, u përdorën dy hipoteza në lidhje me rëndësinë funksionale, rolin rregullator dhe strukturor të këtyre proteinave.
U zbulua se kur ARN polimeraza i shtohet kromatinës së izoluar, fitohet një shabllon për procesin e transkriptimit. Por aktiviteti i tij vlerësohetvetëm 10 përqind e kësaj për ADN-në e pastër. Ajo rritet me heqjen e grupeve të histoneve dhe në mungesë të tyre është vlera maksimale.
Kjo tregon se përmbajtja totale e histoneve ju lejon të kontrolloni procesin e transkriptimit. Ndryshimet cilësore dhe sasiore të histoneve ndikojnë në aktivitetin e kromatinës, në shkallën e kompaktësisë së saj.
Çështja e specifikës së karakteristikave rregullatore të histoneve gjatë sintezës së mARN-ve specifike në qeliza të ndryshme nuk është studiuar plotësisht.
Me shtimin gradual të një fraksioni histoni në tretësirat që përmbajnë ADN të pastër, vërehet precipitimi në formën e një kompleksi DNP. Kur histonet hiqen nga tretësira e kromatinës, ndodh një kalim i plotë në një bazë të tretshme.
Funksionet e proteinave johistone nuk kufizohen në ndërtimin e molekulave, ato janë shumë më komplekse dhe të shumëanshme.
Rëndësia strukturore e nukleozomeve
Në studimet e para elektromikroskopike dhe biokimike, u vërtetua se në preparatet DPN ka struktura filamentoze, diametri i të cilave është në intervalin 5-50 nm. Me përmirësimin e ideve për strukturën e molekulave të proteinave, u arrit të zbulohej se ekziston një lidhje e drejtpërdrejtë midis diametrit të fibrilit të kromatinës dhe metodës së izolimit të barit.
Në seksione të holla të kromozomeve mitotike dhe bërthamave ndërfazore, pas zbulimit me glutaraldehid, u gjetën fibrile të kromuara, trashësia e të cilave është 30 nm.
Fibrilet kanë përmasa të ngjashmekromatinë në rastin e fiksimit fizik të bërthamave të tyre: gjatë ngrirjes, copëtimit, marrjes së kopjeve nga preparate të ngjashme.
Proteinat johistone të kromatinës janë zbuluar në dy mënyra të ndryshme nga nukleozomet e grimcave të kromatinës.
Kërkim
Kur preparatet e kromatinës depozitohen në një substrat për mikroskop elektronik në kushte alkaline me forcë jonike të parëndësishme, përftohen fije kromatine të ngjashme me rruazat. Madhësia e tyre nuk kalon 10 nm, dhe globulat janë të ndërlidhura nga segmente të ADN-së, gjatësia e të cilave nuk i kalon 20 nm. Gjatë vëzhgimeve, ishte e mundur të vendosej një lidhje midis strukturës së ADN-së dhe produkteve të kalbjes.
Informacion interesant
Proteinat johistone përbëjnë rreth njëzet për qind të proteinave të kromatinës. Ato janë proteina (përveç atyre që sekretohen nga kromozomet). Proteinat johistone janë një grup i kombinuar proteinash që ndryshojnë nga njëra-tjetra jo vetëm për nga vetitë, por edhe për nga rëndësia funksionale.
Shumica e tyre i referohen proteinave të matricës bërthamore, të cilat gjenden si në përbërjen e bërthamave ndërfazore ashtu edhe në kromozomet mitotike.
Proteinat johistone mund të përfshijnë rreth 450 polimere individuale me pesha të ndryshme molekulare. Disa prej tyre janë të tretshëm në ujë, ndërsa të tjerët janë të tretshëm në tretësirat acidike. Për shkak të brishtësisë së lidhjes me kromatinën e disociimit të vazhdueshëm në prani të agjentëve denatyrues, ka probleme të rëndësishme me klasifikimin dhe përshkrimin e këtyre molekulave proteinike.
Proteinat johistone janë polimere rregullatore,stimulimi i transkriptimit. Ekzistojnë gjithashtu frenues të këtij procesi që lidhen në një sekuencë specifike në ADN.
Proteinat johistone mund të përfshijnë gjithashtu enzima të përfshira në metabolizmin e acideve nukleike: ARN dhe ADN metilazat, DNazat, polimerazat, proteinat e kromatinës.
Mjedisi i shumë përbërjeve të ngjashme polimerike konsiderohet të jetë proteinat johistone më të studiuara me lëvizshmëri të lartë. Ato karakterizohen nga lëvizshmëri e mirë elektroforetike, ekstraktim në një tretësirë të kripës së zakonshme.
Proteinat HMG vijnë në katër lloje:
- HMG-2 (m.w.=26,000),
- HMG-1 (m.w.=25,500),
- HMG-17 (m.w.=9247),
- HMG-14 (m.w.=100,000).
Një qelizë e gjallë e strukturave të tilla përmban jo më shumë se 5% të sasisë totale të histoneve. Ato janë veçanërisht të zakonshme në kromatinën aktive.
Proteinat HMG-2 dhe HMG-1 nuk përfshihen në nukleozome, ato lidhen vetëm me fragmentet lidhëse të ADN-së.
Proteinat HMG-14 dhe HMG-17 janë në gjendje të lidhen me polimeret e nukleozomeve të ngjashme me zemrën, duke rezultuar në një ndryshim në nivelin e montimit të fibrileve DNP, ato do të jenë më të arritshme për reagimin me ARN polimerazën. Në një situatë të tillë, proteinat HMG luajnë rolin e rregullatorëve të aktivitetit transkriptues. U zbulua se fraksioni i kromatinës, i cili ka një ndjeshmëri të shtuar ndaj DNazës I, është i ngopur me proteinat HMG.
Përfundim
Niveli i tretë i organizimit strukturor të kromatinës është domeni i lakut të ADN-së. Gjatë hulumtimit, u konstatua se vetëmDuke deshifruar parimin e komponentëve elementare kromozomale, është e vështirë të merret një pamje e plotë e kromozomeve në mitozë, në interfazë.
Densifikimi i ADN-së me 40 herë arrihet për shkak të spiralizimit maksimal. Kjo nuk mjafton për të marrë një ide të vërtetë të madhësisë dhe karakteristikave të kromozomeve. Mund të konkludohet logjikisht se duhet të ketë nivele edhe më të larta të montimit të ADN-së, me ndihmën e të cilave do të ishte e mundur të karakterizoheshin pa mëdyshje kromozomet.
Shkencëtarët kanë qenë në gjendje të zbulojnë nivele të ngjashme të organizimit të kromatinës si rezultat i dekondensimit artificial të saj. Në një situatë të tillë, proteinat specifike do të lidhen me seksione të caktuara të ADN-së që kanë domene në vendet e lidhjes.
Parimi i paketimit të lakut të ADN-së u zbulua gjithashtu në qelizat eukariote.
Për shembull, nëse bërthamat e izoluara trajtohen me një zgjidhje të kripës së tryezës, integriteti i bërthamës do të ruhet. Kjo strukturë u bë e njohur si një nukleotid. Periferia e saj përfshin një numër të konsiderueshëm sythesh të mbyllura të ADN-së, madhësia mesatare e të cilave është 60 kb.
Me izolimin përgatitor të kromomerave, të ndjekur nga nxjerrja e histoneve prej tyre, strukturat e unazës si rozetë do të jenë të dukshme nën një mikroskop elektronik. Numri i sytheve në një prizë është nga 15 në 80, gjatësia totale e ADN-së arrin 50 mikronë.
Idetë për strukturën dhe karakteristikat kryesore funksionale të molekulave të proteinave, të marra gjatë aktiviteteve eksperimentale, i lejojnë shkencëtarët të zhvillojnë ilaçe, të krijojnë inovativemetodat e luftës efektive kundër sëmundjeve gjenetike.
