Hãy xem xét các chức năng của các protein không phải histone, tầm quan trọng của chúng đối với cơ thể. Chủ đề này được quan tâm đặc biệt và đáng được nghiên cứu chi tiết.
Các protein nhiễm sắc chính
Các protein histone và không phải histone liên kết trực tiếp với DNA. Vai trò của nó trong thành phần của nhiễm sắc thể giữa các pha và phân bào là khá lớn - lưu trữ và phân phối thông tin di truyền.
Khi thực hiện các chức năng như vậy, cần phải có cơ sở cấu trúc rõ ràng cho phép các phân tử DNA dài được sắp xếp theo một trật tự rõ ràng. Hành động này cho phép bạn kiểm soát tần số tổng hợp RNA và sao chép DNA.
Nồng độ của nó trong nhân giữa các pha là 100 mg / ml. Một nhân của động vật có vú chứa khoảng 2 m DNA, khu trú trong một nhân hình cầu với đường kính khoảng 10 micron.
Nhóm protein
Mặc dù có sự đa dạng, nhưng theo thói quen, người ta chỉ chọn ra hai nhóm. Chức năng của các protein histone và không phải histone có những khác biệt nhất định. Khoảng 80 phần trăm của tất cả các protein nhiễm sắc là histon. Chúng tương tác với DNA thông qua liên kết ion và muối.
Mặc dù có một lượng đáng kể, nhưng histon và protein không phải histone của chất nhiễm sắcđược đại diện bởi nhiều loại protein không đáng kể, tế bào nhân thực chứa khoảng năm đến bảy loại phân tử histone.
Các protein nonhistone trong nhiễm sắc thể hầu hết là đặc hiệu. Chúng chỉ tương tác với một số cấu trúc nhất định của phân tử DNA.
Tính năng Histone
Chức năng của protein histone và protein không histone trong nhiễm sắc thể là gì? Các histon liên kết dưới dạng một phức hợp phân tử với DNA, chúng là các đơn vị con của một hệ thống như vậy.
Histone là protein chỉ đặc trưng cho chất nhiễm sắc. Chúng có những phẩm chất nhất định cho phép chúng thực hiện các chức năng cụ thể trong sinh vật. Đây là những protein có tính kiềm hoặc cơ bản, được đặc trưng bởi một hàm lượng khá cao của arginine và lysine. Do các điện tích dương trên các nhóm amin, một liên kết tĩnh điện hoặc muối được tạo ra với các điện tích trái dấu trên cấu trúc photphat của DNA.
Liên kết này khá bền, nó dễ bị phá hủy và xảy ra sự phân ly thành histon và DNA. Chất nhiễm sắc được coi là một phức hợp nucleic-protein phức tạp, bên trong có các phân tử DNA mạch thẳng cao phân tử, cũng như một số lượng đáng kể các phân tử histone.
Thuộc tính
Histone là những protein khá nhỏ về trọng lượng phân tử. Chúng có các đặc tính tương tự ở tất cả các sinh vật nhân chuẩn và được tìm thấy bởi các lớp histon tương tự. Ví dụ, loại H3 và H4 được coi là giàu arginine, vì chúng chứa một lượng vừa đủaxit amin.
Các loại histones
Các histon như vậy được coi là bảo tồn, vì trình tự axit amin trong chúng tương tự nhau ngay cả ở các loài xa xôi.
H2A và H2B được coi là protein lysine vừa phải. Các đối tượng khác nhau trong các nhóm này có một số biến thể về cấu trúc chính, cũng như trình tự của các gốc axit amin.
Histone H1 là một loại protein trong đó các axit amin được sắp xếp theo một trình tự tương tự.
Chúng hiển thị các biến thể intertissue và interpecies đáng kể hơn. Một lượng đáng kể lysine được coi là đặc tính chung, do đó các protein này có thể được tách ra khỏi chất nhiễm sắc trong dung dịch muối loãng.
Histones của tất cả các lớp được đặc trưng bởi sự phân bố theo cụm của các axit amin chính: arginine và lysine ở các đầu của phân tử.
H1 có một đầu cuối N có thể thay đổi tương tác với các histon khác và đầu cuối C được làm giàu với lysine, chính anh ta là người tương tác với DNA.
Có thể sửa đổi histone trong thời gian tồn tại của tế bào:
- metyl hóa;
- acetyl hóa.
Quá trình như vậy dẫn đến sự thay đổi số lượng điện tích dương, chúng là phản ứng thuận nghịch. Khi dư lượng serine được phosphoryl hóa, một điện tích âm dư thừa sẽ xuất hiện. Những sửa đổi như vậy ảnh hưởng đến các đặc tính của histon và sự tương tác của chúng với DNA. Ví dụ, khi các histon bị acetyl hóa, sự hoạt hóa gen được quan sát thấy và quá trình khử phosphoryl hóa gây ra hiện tượng ngưng tụ và ngưng tụ.chất nhiễm sắc.
Tính năng tổng hợp
Quá trình xảy ra trong tế bào chất, sau đó nó được vận chuyển đến nhân, liên kết với DNA trong quá trình sao chép của nó ở chu kỳ S. Sau khi tế bào ngừng tổng hợp DNA, RNA thông tin histone phân hủy trong vòng vài phút, quá trình tổng hợp sẽ dừng lại.
Chia thành các nhóm
Có nhiều loại protein không phải histone khác nhau. Việc phân chia chúng thành năm nhóm là có điều kiện, nó dựa trên sự tương đồng bên trong. Một số lượng đáng kể các đặc tính đặc biệt đã được xác định ở các sinh vật nhân chuẩn cao hơn và thấp hơn.
Ví dụ: thay vì H1, đặc trưng của mô của các sinh vật có xương sống thấp hơn, người ta tìm thấy histone H5, chứa nhiều serine và arginine hơn.
Cũng có những tình huống liên quan đến sự vắng mặt một phần hoặc hoàn toàn của nhóm histone ở sinh vật nhân chuẩn.
Chức năng
Các protein tương tự đã được tìm thấy trong vi khuẩn, vi rút, ty thể. Ví dụ, ở E. coli, protein được tìm thấy trong tế bào, thành phần axit amin của nó tương tự như histon.
Protein nhiễm sắc nonhistone thực hiện các chức năng quan trọng trong cơ thể sống. Trước khi xác định các thể nhân, hai giả thuyết đã được sử dụng liên quan đến ý nghĩa chức năng, vai trò điều hòa và cấu trúc của các protein như vậy.
Người ta nhận thấy rằng khi RNA polymerase được thêm vào chất nhiễm sắc đã phân lập, sẽ thu được một khuôn mẫu cho quá trình phiên mã. Nhưng hoạt động của anh ấy được ước tínhchỉ 10% trong số đó đối với DNA tinh khiết. Nó tăng lên khi loại bỏ các nhóm histone và nếu không có chúng thì đó là giá trị lớn nhất.
Điều này cho biết rằng tổng nội dung của histones cho phép bạn kiểm soát quá trình phiên mã. Những thay đổi định tính và định lượng trong histon ảnh hưởng đến hoạt động của chất nhiễm sắc, mức độ đặc của nó.
Câu hỏi về tính đặc hiệu của các đặc điểm điều hòa của histon trong quá trình tổng hợp mRNA cụ thể trong các tế bào khác nhau vẫn chưa được nghiên cứu đầy đủ.
Với việc thêm dần một phần histone vào các dung dịch chứa DNA tinh khiết, kết tủa được quan sát thấy ở dạng phức hợp DNP. Khi histon bị loại bỏ khỏi dung dịch nhiễm sắc, sẽ xảy ra quá trình chuyển đổi hoàn toàn thành bazơ hòa tan.
Các chức năng của protein không phải histone không chỉ giới hạn ở việc cấu tạo các phân tử, chúng phức tạp hơn và đa diện hơn nhiều.
Ý nghĩa cấu trúc của các nucleosom
Trong các nghiên cứu điện vi và sinh hóa đầu tiên, người ta đã chứng minh rằng có cấu trúc dạng sợi trong các chế phẩm DPN, đường kính của cấu trúc này nằm trong khoảng 5-50 nm. Với việc cải tiến các ý tưởng về cấu trúc của phân tử protein, người ta có thể phát hiện ra rằng có mối quan hệ trực tiếp giữa đường kính của sợi nhiễm sắc và phương pháp phân lập thuốc.
Trên các đoạn mỏng của nhiễm sắc thể phân bào và nhân giữa các pha, sau khi phát hiện bằng glutaraldehyde, người ta tìm thấy các sợi crom, độ dày của nó là 30 nm.
Sợi có kích thước tương tựchất nhiễm sắc trong trường hợp cố định vật lý nhân của chúng: trong quá trình đông lạnh, làm lạnh, lấy bản sao từ các chế phẩm tương tự.
Các protein không phải histone của chất nhiễm sắc đã được phát hiện theo hai cách khác nhau bởi các hạt nhân nhiễm sắc.
Nghiên cứu
Khi các chế phẩm nhiễm sắc được lắng đọng trên chất nền để soi kính hiển vi điện tử trong điều kiện kiềm với cường độ ion không đáng kể, sẽ thu được các sợi nhiễm sắc tương tự như hạt. Kích thước của chúng không vượt quá 10 nm và các hạt cầu được kết nối với nhau bằng các đoạn DNA, chiều dài của chúng không vượt quá 20 nm. Trong quá trình quan sát, có thể thiết lập mối liên hệ giữa cấu trúc của DNA và các sản phẩm phân rã.
Thông tin thú vị
Các protein không phải histone chiếm khoảng hai mươi phần trăm protein nhiễm sắc. Chúng là các protein (trừ những chất do nhiễm sắc thể tiết ra). Protein không phải histone là một nhóm kết hợp của các protein khác nhau không chỉ về đặc tính mà còn về tầm quan trọng về chức năng.
Hầu hết chúng đề cập đến các protein nền hạt nhân, được tìm thấy cả trong thành phần của nhân giữa các pha và trong nhiễm sắc thể phân bào.
Các protein không phải histone có thể bao gồm khoảng 450 polyme riêng lẻ với các trọng lượng phân tử khác nhau. Một số trong số chúng có thể hòa tan trong nước, trong khi những chất khác có thể hòa tan trong các dung dịch axit. Do sự mong manh của kết nối với chất nhiễm sắc của quá trình phân ly đang diễn ra khi có mặt các chất biến tính, có những vấn đề đáng kể trong việc phân loại và mô tả các phân tử protein này.
Protein nonhistone là các polyme điều chỉnh,kích thích phiên mã. Ngoài ra còn có các chất ức chế quá trình này liên kết theo một trình tự cụ thể trên DNA.
Protein nonhistone cũng có thể bao gồm các enzym tham gia vào quá trình chuyển hóa axit nucleic: RNA và DNA methylase, DNase, polymerase, protein nhiễm sắc.
Môi trường của nhiều hợp chất cao phân tử tương tự được coi là các protein phi histone được nghiên cứu nhiều nhất với tính linh động cao. Chúng được đặc trưng bởi tính linh động điện di tốt, chiết xuất trong dung dịch muối thông thường.
HMG protein có bốn loại:
- HMG-2 (m.w.=26.000),
- HMG-1 (m.w.=25.500),
- HMG-17 (m.w.=9247),
- HMG-14 (m.w.=100.000).
Một tế bào sống có cấu trúc như vậy chứa không quá 5% tổng lượng histon. Chúng đặc biệt phổ biến trong chất nhiễm sắc hoạt động.
Các protein HMG-2 và HMG-1 không có trong nucleosom, chúng chỉ liên kết với các đoạn DNA liên kết.
Protein HMG-14 và HMG-17 có thể liên kết với các polyme giống như trái tim của nucleosom, dẫn đến sự thay đổi mức độ lắp ráp của các sợi DNP, chúng sẽ dễ tiếp cận hơn để phản ứng với RNA polymerase. Trong tình huống như vậy, các protein HMG đóng vai trò điều hòa hoạt động phiên mã. Người ta nhận thấy rằng phần nhiễm sắc, có độ nhạy cao hơn với DNase I, được bão hòa với các protein HMG.
Kết
Cấp độ tổ chức cấu trúc thứ ba của chất nhiễm sắc là các miền mạch vòng của DNA. Trong quá trình nghiên cứu, người ta thấy rằng chỉGiải mã nguyên tắc thành phần cơ bản của nhiễm sắc thể, rất khó để có được bức tranh toàn cảnh về nhiễm sắc thể trong nguyên phân, trong kỳ giữa các kỳ.
DNA đậm đặc gấp 40 lần nhờ quá trình phân hóa tối đa. Điều này là không đủ để có được một ý tưởng thực sự về kích thước và đặc điểm của nhiễm sắc thể. Có thể kết luận một cách logic rằng cần phải có mức độ lắp ráp DNA cao hơn nữa, với sự trợ giúp của nó thì mới có thể xác định rõ ràng đặc điểm của nhiễm sắc thể.
Các nhà khoa học đã có thể phát hiện ra các mức độ tương tự của tổ chức nhiễm sắc là kết quả của quá trình mất bù nhân tạo của nó. Trong tình huống như vậy, các protein cụ thể sẽ liên kết với các đoạn DNA nhất định có các miền ở những vị trí liên kết.
Nguyên tắc đóng gói vòng lặp DNA cũng được phát hiện trong tế bào nhân thực.
Ví dụ, nếu các hạt nhân cô lập được xử lý bằng dung dịch muối ăn, tính toàn vẹn của hạt nhân sẽ được bảo toàn. Cấu trúc này được gọi là nucleotide. Vùng ngoại vi của nó bao gồm một số lượng đáng kể các vòng DNA khép kín, kích thước trung bình của chúng là 60 kb.
Với việc phân lập chuẩn bị các chromomere, tiếp theo là chiết xuất các histon từ chúng, các cấu trúc giống như hoa thị dạng vòng sẽ được nhìn thấy dưới kính hiển vi điện tử. Số lượng vòng lặp trong một ổ cắm từ 15 đến 80, tổng chiều dài của DNA đạt 50 micron.
Những ý tưởng về cấu trúc và các đặc điểm chức năng chính của phân tử protein, thu được trong quá trình hoạt động thí nghiệm, cho phép các nhà khoa học phát triển các loại thuốc, tạo ra những sáng tạophương pháp chống lại các bệnh di truyền hiệu quả.
