Mari kita pertimbangkan fungsi protein non-histone, pentingnya mereka bagi tubuh. Topik ini sangat menarik dan layak untuk dipelajari secara mendetail.
Protein kromatin utama
Protein histon dan non-histon terkait langsung dengan DNA. Perannya dalam komposisi kromosom interfase dan mitosis cukup besar - penyimpanan dan distribusi informasi genetik.
Saat menjalankan fungsi seperti itu, perlu memiliki dasar struktural yang jelas yang memungkinkan molekul DNA panjang untuk diatur dalam urutan yang jelas. Tindakan ini memungkinkan Anda untuk mengontrol frekuensi sintesis RNA dan replikasi DNA.
Konsentrasinya dalam inti interfase adalah 100 mg/ml. Satu inti mamalia mengandung sekitar 2 m DNA, terlokalisasi dalam inti bulat dengan diameter sekitar 10 mikron.
Grup protein
Terlepas dari keragaman, adalah kebiasaan untuk memilih dua kelompok. Fungsi protein histon dan non-histon memiliki perbedaan tertentu. Sekitar 80 persen dari semua protein kromatin adalah histon. Mereka berinteraksi dengan DNA melalui ikatan ionik dan garam.
Meskipun jumlah yang signifikan, histon dan protein non-histone dari kromatindiwakili oleh berbagai protein yang tidak signifikan, sel eukariotik mengandung sekitar lima hingga tujuh jenis molekul histon.
Protein nonhiston dalam kromosom sebagian besar bersifat spesifik. Mereka hanya berinteraksi dengan struktur molekul DNA tertentu.
Fitur Histon
Apa fungsi protein histon dan non-histon dalam kromosom? Histon mengikat dalam bentuk kompleks molekul dengan DNA, mereka adalah subunit dari sistem seperti itu.
Histones adalah protein yang hanya memiliki karakteristik kromatin. Mereka memiliki kualitas tertentu yang memungkinkan mereka untuk melakukan fungsi tertentu dalam organisme. Ini adalah protein basa atau basa, ditandai dengan kandungan arginin dan lisin yang cukup tinggi. Karena muatan positif pada gugus amino, ikatan elektrostatik atau garam disebabkan oleh muatan yang berlawanan pada struktur fosfat DNA.
Ikatan ini cukup labil, mudah dihancurkan, dan terjadi disosiasi menjadi histon dan DNA. Kromatin dianggap sebagai kompleks nukleat-protein kompleks, di dalamnya terdapat molekul DNA linier yang sangat polimer, serta sejumlah besar molekul histon.
Properti
Histones adalah protein yang cukup kecil dalam hal berat molekul. Mereka memiliki sifat serupa di semua eukariota dan ditemukan oleh kelas histon yang serupa. Misalnya, jenis H3 dan H4 dianggap kaya akan arginin, karena mengandung cukup banyak argininasam amino.
Varietas histone
Histon semacam itu dianggap konservatif, karena urutan asam amino di dalamnya serupa bahkan pada spesies yang jauh.
H2A dan H2B dianggap sebagai protein lisin sedang. Objek yang berbeda dalam kelompok ini memiliki beberapa variasi dalam struktur primer, serta dalam urutan residu asam amino.
Histone H1 adalah kelas protein di mana asam amino disusun dalam urutan yang sama.
Mereka menunjukkan variasi antarjaringan dan antarspesies yang lebih signifikan. Sejumlah besar lisin dianggap sebagai sifat umum, sebagai akibatnya protein ini dapat dipisahkan dari kromatin dalam larutan garam encer.
Histones dari semua kelas dicirikan oleh distribusi gugus asam amino utama: arginin dan lisin di ujung molekul.
H1 memiliki variabel N-terminus yang berinteraksi dengan histon lain, dan C-terminus diperkaya dengan lisin, dialah yang berinteraksi dengan DNA.
Modifikasi histon dimungkinkan selama masa hidup sel:
- metilasi;
- asetilasi.
Proses tersebut menyebabkan perubahan jumlah muatan positif, mereka adalah reaksi reversibel. Ketika residu serin difosforilasi, muatan negatif berlebih muncul. Modifikasi tersebut mempengaruhi sifat histon dan interaksinya dengan DNA. Misalnya, ketika histon diasetilasi, aktivasi gen diamati, dan defosforilasi menyebabkan dekondensasi dan kondensasi.kromatin.
Fitur sintesis
Proses terjadi di sitoplasma, kemudian diangkut ke nukleus, mengikat DNA selama replikasi di periode-S. Setelah penghentian sintesis DNA oleh sel, informasi histon RNA meluruh dalam beberapa menit, proses sintesis berhenti.
Bagi menjadi beberapa kelompok
Ada berbagai jenis protein non-histon. Pembagian mereka menjadi lima kelompok bersifat kondisional, didasarkan pada kesamaan internal. Sejumlah besar sifat khas telah diidentifikasi pada organisme eukariotik yang lebih tinggi dan lebih rendah.
Misalnya, alih-alih H1, karakteristik jaringan organisme vertebrata yang lebih rendah, histon H5 ditemukan, yang mengandung lebih banyak serin dan arginin.
Ada juga situasi yang terkait dengan tidak adanya sebagian atau seluruh kelompok histon pada eukariota.
Fungsionalitas
Protein serupa telah ditemukan pada bakteri, virus, mitokondria. Misalnya, pada E. coli, protein ditemukan di dalam sel, yang komposisi asam aminonya mirip dengan histon.
Protein kromatin nonhistone melakukan fungsi penting dalam organisme hidup. Sebelum identifikasi nukleosom, dua hipotesis digunakan mengenai signifikansi fungsional, regulasi, dan peran struktural protein tersebut.
Ditemukan bahwa ketika RNA polimerase ditambahkan ke kromatin yang diisolasi, cetakan untuk proses transkripsi diperoleh. Tapi aktivitasnya diperkirakanhanya 10 persen untuk DNA murni. Itu meningkat dengan penghapusan grup histone, dan jika tidak ada, itu adalah nilai maksimum.
Ini menunjukkan bahwa konten total histone memungkinkan Anda untuk mengontrol proses transkripsi. Perubahan kualitatif dan kuantitatif pada histon mempengaruhi aktivitas kromatin, tingkat kekompakannya.
Pertanyaan tentang spesifisitas karakteristik pengaturan histon selama sintesis mRNA spesifik dalam sel yang berbeda belum sepenuhnya dipelajari.
Dengan penambahan bertahap fraksi histon ke larutan yang mengandung DNA murni, pengendapan diamati dalam bentuk kompleks DNP. Ketika histon dikeluarkan dari larutan kromatin, transisi lengkap menjadi basa larut terjadi.
Fungsi protein non-histone tidak terbatas pada konstruksi molekul, mereka jauh lebih kompleks dan beragam.
Signifikansi struktural nukleosom
Dalam studi elektromikroskopik dan biokimia pertama, terbukti bahwa ada struktur filamen dalam preparasi DPN, yang diameternya berkisar antara 5-50 nm. Dengan peningkatan gagasan tentang struktur molekul protein, dimungkinkan untuk mengetahui bahwa ada hubungan langsung antara diameter fibril kromatin dan metode isolasi obat.
Pada bagian tipis kromosom mitosis dan inti interfase, setelah dideteksi dengan glutaraldehid, ditemukan fibril terkromat dengan ketebalan 30 nm.
Fibril memiliki ukuran yang samakromatin dalam hal fiksasi fisik inti mereka: selama pembekuan, chipping, mengambil replika dari persiapan serupa.
Protein non-histone kromatin telah ditemukan dalam dua cara berbeda oleh nukleosom partikel kromatin.
Penelitian
Ketika preparat kromatin diendapkan pada substrat untuk mikroskop elektron dalam kondisi basa dengan kekuatan ion yang tidak signifikan, untaian kromatin yang mirip dengan manik-manik diperoleh. Ukurannya tidak melebihi 10 nm, dan globul-globul tersebut saling berhubungan oleh segmen DNA, yang panjangnya tidak melebihi 20 nm. Selama pengamatan, dimungkinkan untuk membuat hubungan antara struktur DNA dan produk peluruhan.
Informasi menarik
Protein non-histone menyusun sekitar dua puluh persen protein kromatin. Mereka adalah protein (kecuali yang disekresikan oleh kromosom). Protein non-histon adalah kelompok protein gabungan yang berbeda satu sama lain tidak hanya dalam sifat, tetapi juga dalam kepentingan fungsional.
Sebagian besar mengacu pada protein matriks nukleus, yang ditemukan baik dalam komposisi inti interfase maupun dalam kromosom mitosis.
Protein non-histone dapat mencakup sekitar 450 polimer individu dengan berat molekul berbeda. Beberapa dari mereka larut dalam air, sementara yang lain larut dalam larutan asam. Karena rapuhnya hubungan dengan kromatin dari disosiasi yang sedang berlangsung dengan adanya agen denaturasi, ada masalah yang signifikan dengan klasifikasi dan deskripsi molekul protein ini.
Protein nonhistone adalah polimer pengatur,merangsang transkripsi. Ada juga inhibitor dari proses ini yang mengikat dalam urutan tertentu pada DNA.
Protein nonhistone juga dapat mencakup enzim yang terlibat dalam metabolisme asam nukleat: RNA dan DNA metilase, DNase, polimerase, protein kromatin.
Lingkungan dari banyak senyawa polimer serupa dianggap sebagai protein non-histon yang paling banyak dipelajari dengan mobilitas tinggi. Mereka dicirikan oleh mobilitas elektroforesis yang baik, ekstraksi dalam larutan garam biasa.
protein HMG datang dalam empat jenis:
- HMG-2 (m.w.=26.000),
- HMG-1 (m.w.=25.500),
- HMG-17 (m.w.=9247),
- HMG-14 (m.w.=100.000).
Sel hidup dengan struktur seperti itu mengandung tidak lebih dari 5% dari jumlah total histon. Mereka sangat umum dalam kromatin aktif.
HMG-2 dan HMG-1 protein tidak termasuk dalam nukleosom, mereka hanya mengikat fragmen DNA penghubung.
Protein HMG-14 dan HMG-17 mampu mengikat polimer nukleosom seperti hati, menghasilkan perubahan tingkat perakitan fibril DNP, mereka akan lebih mudah diakses untuk reaksi dengan RNA polimerase. Dalam situasi seperti itu, protein HMG memainkan peran pengatur aktivitas transkripsi. Ditemukan bahwa fraksi kromatin, yang memiliki sensitivitas yang meningkat terhadap DNase I, jenuh dengan protein HMG.
Kesimpulan
Tingkat ketiga organisasi struktural kromatin adalah domain loop DNA. Dalam perjalanan penelitian, ditemukan bahwa hanyamenguraikan prinsip komponen dasar kromosom, sulit untuk mendapatkan gambaran lengkap tentang kromosom pada mitosis, pada interfase.
Pemadatan DNA sebanyak 40 kali diperoleh karena spiralisasi maksimum. Ini tidak cukup untuk mendapatkan gambaran nyata tentang ukuran dan karakteristik kromosom. Secara logis dapat disimpulkan bahwa harus ada tingkat perakitan DNA yang lebih tinggi, dengan bantuan yang memungkinkan untuk mengkarakterisasi kromosom secara jelas.
Para ilmuwan telah mampu mendeteksi tingkat organisasi kromatin yang serupa sebagai hasil dari dekondensasi buatannya. Dalam situasi seperti itu, protein spesifik akan mengikat bagian tertentu dari DNA yang memiliki domain di tempat asosiasi.
Prinsip pengemasan loop DNA juga ditemukan pada sel eukariotik.
Misalnya, jika inti terisolasi diperlakukan dengan larutan garam dapur, integritas inti akan dipertahankan. Struktur ini kemudian dikenal sebagai nukleotida. Pinggirannya mencakup sejumlah besar loop DNA tertutup, ukuran rata-ratanya adalah 60 kb.
Dengan isolasi preparatif kromomer, diikuti dengan ekstraksi histon darinya, struktur seperti roset yang dilingkarkan akan terlihat di bawah mikroskop elektron. Jumlah loop dalam satu soket adalah dari 15 hingga 80, total panjang DNA mencapai 50 mikron.
Gagasan tentang struktur dan karakteristik fungsional utama molekul protein, yang diperoleh selama kegiatan eksperimental, memungkinkan para ilmuwan untuk mengembangkan obat-obatan, menciptakan inovasicara efektif melawan penyakit genetik.
