Histony są częścią jąder komórkowych. Ich obecność jest cechą wyróżniającą organizmy jednokomórkowe (bakterie) i wielokomórkowe (ludzie, zwierzęta czy rośliny). Bardzo niewiele szczepów bakterii ma białka podobne do histonów. Ewolucja wytworzyła histony, aby lepiej i skuteczniej dostosować się do bardzo długiego łańcucha DNA, znanego również jako materiał genetyczny, w komórkach wyższych żywych istot. Ponieważ gdyby ludzki genom został rozwinięty, miałby ok. 1-2 m długości, w zależności od stadium komórki, w którym znajduje się komórka.
Co to są histony?
W bardziej rozwiniętych organizmach histony występują w jądrach komórkowych i mają wysoki udział dodatnio naładowanych aminokwasów (zwłaszcza lizyny i argininy). Białka histonowe są podzielone na pięć głównych grup - H1, H2A, H2B, H3 i H4. Sekwencje aminokwasowe czterech grup H2A, H2B, H3 i H4 prawie nie różnią się między różnymi żywymi istotami, podczas gdy jest więcej różnic w przypadku H1, łączącego histonu. W przypadku ptasich krwinek czerwonych zawierających jądro, H1 została nawet całkowicie zastąpiona inną główną grupą histonów, zwaną H5.
Duże podobieństwo sekwencji w większości białek histonowych oznacza, że u większości organizmów „pakowanie” DNA odbywa się w ten sam sposób, a wynikająca z tego trójwymiarowa struktura jest równie skuteczna dla funkcji histonów. W toku ewolucji rozwój histonów musiał nastąpić bardzo wcześnie i musiał zostać utrzymany jeszcze przed pojawieniem się ssaków lub ludzi.
Anatomia i budowa
Gdy tylko nowy łańcuch DNA zostanie utworzony z pojedynczych zasad (zwanych nukleotydami) w komórce, należy go „zapakować”. W tym celu białka histonowe ulegają dimeryzacji, z których każdy następnie tworzy dwa tetramery. Wreszcie rdzeń histonu składa się z dwóch tetramerów, oktameru histonu, wokół którego nić DNA jest owinięta i częściowo wnika. Zatem oktamer histonu jest umieszczony w trójwymiarowej strukturze w skręconej nici DNA.
Osiem białek histonowych z otaczającym je DNA tworzy cały kompleks nukleosomu. Obszar DNA między dwoma nukleosomami nazywany jest łącznikiem DNA i obejmuje około 20-80 nukleotydów. DNA łącznika jest odpowiedzialne za „wejście” i „wyjście” DNA z oktameru histonu. Zatem nukleosom składa się z około 146 nukleotydów, części łącznikowego DNA i ośmiu białek histonowych, tak że 146 nukleotydów zawija się 1,65 razy wokół oktameru histonu.
Ponadto każdy nukleosom jest powiązany z cząsteczką H1, tak że punkty wejścia i wyjścia DNA są utrzymywane razem przez łączący się histon, a zwartość DNA wzrasta. Nukleosom ma średnicę około 10-30 nm. Wiele nukleosomów tworzy chromatynę, długi łańcuch DNA-histon, który wygląda jak sznur pereł pod mikroskopem elektronowym. Nukleosomy to „perły” otoczone lub połączone przez podobne do sznurka DNA.
Szereg białek niehistonowych wspiera tworzenie się pojedynczych nukleosomów lub całej chromatyny, która ostatecznie tworzy poszczególne chromosomy, jeśli komórka ma się podzielić. Chromosomy są maksymalnym rodzajem kompresji chromatyny i można je rozpoznać pod mikroskopem świetlnym podczas podziału jądra komórki.
Funkcja i zadania
Jak wspomniano powyżej, histony są podstawowymi białkami o ładunku dodatnim, więc oddziałują z ujemnie naładowanym DNA poprzez przyciąganie elektrostatyczne. DNA „owija się” wokół oktamerów histonów, dzięki czemu staje się bardziej zwarty i dopasowuje się do jądra każdej komórki. H1 pełni funkcję kompresji struktury chromatyny wyższego poziomu i przede wszystkim zapobiega transkrypcji, a tym samym translacji, tj. Translacji tej części DNA na białka poprzez mRNA.
W zależności od tego, czy komórka „spoczywa” (interfaza), czy dzieli się, chromatyna jest mniej lub silniej skondensowana, tj. Upakowana. W interfazie duże części chromatyny są mniej skondensowane i dlatego mogą być transkrybowane na mRNA, tj. Odczytywane i później tłumaczone na białka. Histony regulują aktywność genów w ich sąsiedztwie i pozwalają na transkrypcję i tworzenie nici mRNA.
Kiedy komórka zaczyna się dzielić, DNA nie ulega translacji na białka, ale jest równomiernie rozprowadzane między dwiema tworzonymi komórkami potomnymi. Chromatyna jest więc silnie zagęszczona i dodatkowo stabilizowana przez histony. Chromosomy stają się widoczne i mogą być rozprowadzane do nowo powstających komórek przy pomocy wielu innych białek niebędących histonami.
Choroby
Histony są niezbędne w tworzeniu nowej żywej istoty. Jeśli z powodu mutacji w genach histonów nie można utworzyć jednego lub więcej białek histonowych, organizm ten nie jest zdolny do życia i dalszy rozwój zostaje zatrzymany przedwcześnie. Wynika to głównie z dużej ochrony sekwencji histonów.
Jednak od pewnego czasu wiadomo, że u dzieci i dorosłych z różnymi złośliwymi guzami mózgu mogą wystąpić mutacje w różnych genach histonów komórek nowotworowych. Mutacje genów histonów opisano przede wszystkim w tzw. Glejakach. W guzach tych odkryto również wydłużone ogony chromosomów. Te końcowe sekcje chromosomów, zwane telomerami, są zwykle odpowiedzialne za długowieczność chromosomów. W tym kontekście wydaje się, że wydłużone telomery w guzach z mutacjami histonów zapewniają tym zdegenerowanym komórkom przewagę przeżycia.
W międzyczasie znane są inne typy raka, które mają mutacje w różnych genach histonów i w ten sposób wytwarzają zmutowane białka histonowe, które nie wykonują swoich zadań regulacyjnych lub wykonują je tylko słabo. Odkrycia te są obecnie wykorzystywane do opracowywania form terapii szczególnie złośliwych i agresywnych nowotworów.
.jpg)
