Considerem les funcions de les proteïnes no histones, la seva importància per al cos. Aquest tema té un interès particular i mereix un estudi detallat.
Proteïnes principals de la cromatina
Les proteïnes histones i no histones estan directament relacionades amb l'ADN. El seu paper en la composició dels cromosomes interfàsics i mitòtics és força important: l'emmagatzematge i la distribució de la informació genètica.
Quan es duen a terme aquestes funcions, cal tenir una base estructural clara que permeti disposar en un ordre clar les molècules d'ADN llargues. Aquesta acció us permet controlar la freqüència de la síntesi d'ARN i la replicació de l'ADN.
La seva concentració al nucli interfase és de 100 mg/ml. Un nucli de mamífer conté uns 2 m d'ADN, localitzat en un nucli esfèric amb un diàmetre d'unes 10 micres.
Grups de proteïnes
Malgrat la diversitat, s'acostuma a destacar dos grups. Les funcions de les proteïnes histones i no histones tenen certes diferències. Al voltant del 80 per cent de totes les proteïnes de la cromatina són histones. Interaccionen amb l'ADN mitjançant enllaços iònics i salins.
Malgrat una quantitat important, histones i proteïnes no histones de la cromatinarepresentades per una varietat insignificant de proteïnes, les cèl·lules eucariotes contenen entre cinc i set tipus de molècules d'histona.
Les proteïnes no històniques dels cromosomes són majoritàriament específiques. Interaccionen només amb determinades estructures de molècules d'ADN.
Funcions d'Histone
Quines són les funcions de les proteïnes histones i no histones al cromosoma? Les histones s'uneixen en forma de complex molecular amb l'ADN, són subunitats d'aquest sistema.
Les histones són proteïnes característiques només de la cromatina. Tenen certes qualitats que els permeten realitzar funcions específiques en els organismes. Es tracta de proteïnes alcalines o bàsiques, caracteritzades per un contingut força elevat d'arginina i lisina. A causa de les càrregues positives dels grups amino, es produeix un enllaç electrostàtic o de sal amb càrregues oposades a les estructures de fosfat de l'ADN.
Aquest enllaç és bastant làbil, es destrueix fàcilment i es produeix la dissociació en histones i ADN. La cromatina es considera un complex complex nucleic-proteïna, dins del qual hi ha molècules d'ADN lineal altament polimèriques, així com un nombre important de molècules d'histona.
Propietats
Les histones són proteïnes bastant petites en termes de pes molecular. Tenen propietats similars en tots els eucariotes i es troben en classes similars d'histones. Per exemple, els tipus H3 i H4 es consideren rics en arginina, ja que en contenen una quantitat suficientaminoàcids.
Varietats d'histones
Aquestes histones es consideren conservadores, ja que la seqüència d'aminoàcids en elles és similar fins i tot en espècies llunyanes.
H2A i H2B es consideren proteïnes de lisina moderades. Els diferents objectes d'aquests grups tenen algunes variacions en l'estructura primària, així com en la seqüència de residus d'aminoàcids.
La histona H1 és una classe de proteïnes en què els aminoàcids estan disposats en una seqüència similar.
Mostren variacions més significatives entre els teixits i les espècies. Es considera una quantitat important de lisina com una propietat general, com a resultat de la qual aquestes proteïnes es poden separar de la cromatina en solucions salines diluïdes.
Les histones de totes les classes es caracteritzen per una distribució agrupada dels principals aminoàcids: arginina i lisina als extrems de les molècules.
H1 té un N-terminal variable que interacciona amb altres histones, i l'extrem C-terminal està enriquit amb lisina, és ell qui interacciona amb l'ADN.
Les modificacions de la histona són possibles durant la vida de les cèl·lules:
- metilació;
- acetilació.
Aquests processos provoquen un canvi en el nombre de càrregues positives, són reaccions reversibles. Quan els residus de serina es fosforilen, apareix un excés de càrrega negativa. Aquestes modificacions afecten les propietats de les histones i la seva interacció amb l'ADN. Per exemple, quan s'acetilen les histones, s'observa l'activació gènica i la desfosforilació provoca la descondensació i la condensació.cromatina.
Funcions de síntesi
El procés es produeix al citoplasma, després es transporta al nucli, unint-se a l'ADN durant la seva replicació en el període S. Després de l'aturada de la síntesi d'ADN per part de la cèl·lula, l'ARN d'histona d'informació es desintegra en pocs minuts, el procés de síntesi s'atura.
Divisió en grups
Hi ha diferents tipus de proteïnes no histones. La seva divisió en cinc grups és condicional, es basa en la similitud interna. S'han identificat un nombre significatiu de propietats distintives en organismes eucariotes superiors i inferiors.
Per exemple, en lloc de l'H1, característica dels teixits dels organismes vertebrats inferiors, es troba la histona H5, que conté més serina i arginina.
També hi ha situacions associades a l'absència parcial o completa de grups histones en eucariotes.
Funcionalitat
S'han trobat proteïnes similars en bacteris, virus i mitocondris. Per exemple, a E. coli, es van trobar proteïnes a la cèl·lula, la composició d'aminoàcids de les quals és similar a les histones.
Les proteïnes de la cromatina no histona fan funcions importants en els organismes vius. Abans de la identificació dels nucleosomes, es van utilitzar dues hipòtesis sobre la importància funcional, el paper regulador i estructural d'aquestes proteïnes.
S'ha trobat que quan s'afegeix l'ARN polimerasa a la cromatina aïllada, s'obté una plantilla per al procés de transcripció. Però la seva activitat és estimadanomés un 10 per cent d'això per a l'ADN pur. Augmenta amb l'eliminació dels grups d'histones i, en absència, és el valor màxim.
Això indica que el contingut total de les histones us permet controlar el procés de transcripció. Els canvis qualitatius i quantitatius de les histones afecten l'activitat de la cromatina, el grau de compacitat.
La qüestió de l'especificitat de les característiques reguladores de les histones durant la síntesi d'ARNm específics en diferents cèl·lules no s'ha estudiat completament.
Amb l'addició gradual d'una fracció d'histona a les solucions que contenen ADN pur, s'observa una precipitació en forma de complex DNP. Quan s'eliminen les histones de la solució de cromatina, es produeix una transició completa a una base soluble.
Les funcions de les proteïnes no histones no es limiten a la construcció de molècules, són molt més complexes i polièdriques.
La importància estructural dels nucleosomes
En els primers estudis electromicroscòpics i bioquímics, es va demostrar que hi ha estructures filamentoses a les preparacions de DPN, el diàmetre de les quals està en el rang de 5-50 nm. Amb la millora de les idees sobre l'estructura de les molècules de proteïnes, va ser possible esbrinar que hi ha una relació directa entre el diàmetre de la fibril·la de cromatina i el mètode d'aïllament del fàrmac.
En seccions primes de cromosomes mitòtics i nuclis d'interfase, després de la detecció amb glutaraldehid, es van trobar fibrilles cromades, el gruix de les quals és de 30 nm.
Les fibrils tenen mides similarscromatina en el cas de la fixació física dels seus nuclis: durant la congelació, l'estella, la presa de rèpliques de preparats similars.
Les proteïnes no histones de la cromatina s'han descobert de dues maneres diferents pels nucleosomes de partícules de cromatina.
Recerca
Quan les preparacions de cromatina es dipositen sobre un substrat per a la microscòpia electrònica en condicions alcalines amb força iònica insignificant, s'obtenen fils de cromatina semblants a les perles. La seva mida no supera els 10 nm i els glòbuls estan interconnectats per segments d'ADN, la longitud dels quals no supera els 20 nm. En el transcurs de les observacions, va ser possible establir una connexió entre l'estructura de l'ADN i els productes de desintegració.
Informació interessant
Les proteïnes no histones representen al voltant del vint per cent de les proteïnes de la cromatina. Són proteïnes (excepte les que són secretades pels cromosomes). Les proteïnes no histones són un grup combinat de proteïnes que es diferencien no només en propietats, sinó també en importància funcional.
La majoria es refereixen a proteïnes de la matriu nuclear, que es troben tant en la composició dels nuclis d'interfase com en els cromosomes mitòtics.
Les proteïnes no histones poden incloure uns 450 polímers individuals amb diferents pesos moleculars. Alguns d'ells són solubles en aigua, mentre que altres són solubles en solucions àcides. A causa de la fragilitat de la connexió amb la cromatina de la dissociació en curs en presència d'agents desnaturalitzants, hi ha problemes importants amb la classificació i descripció d'aquestes molècules de proteïnes.
Les proteïnes no històniques són polímers reguladors,estimulant la transcripció. També hi ha inhibidors d'aquest procés que s'uneixen en una seqüència específica a l'ADN.
Les proteïnes no històniques també poden incloure enzims implicats en el metabolisme dels àcids nucleics: ARN i ADN metilases, DNases, polimerases, proteïnes de la cromatina.
L'entorn de molts compostos polimèrics similars es considera com les proteïnes no histones més estudiades amb alta mobilitat. Es caracteritzen per una bona mobilitat electroforètica, extracció en una solució de sal comuna.
Les proteïnes
HMG estan disponibles en quatre tipus:
- HMG-2 (m.w.=26.000),
- HMG-1 (m.w.=25.500),
- HMG-17 (m.w.=9247),
- HMG-14 (m.w.=100.000).
Una cèl·lula viva d'aquestes estructures no conté més del 5% de la quantitat total d'histones. Són especialment freqüents en la cromatina activa.
Les proteïnes HMG-2 i HMG-1 no s'inclouen als nucleosomes, només s'uneixen als fragments d'ADN d'enllaç.
Les proteïnes HMG-14 i HMG-17 són capaços d'unir-se a polímers de nucleosomes semblants al cor, donant lloc a un canvi en el nivell d'assemblatge de les fibrilles de DNP, que seran més accessibles per a la reacció amb l'ARN polimerasa. En aquesta situació, les proteïnes HMG juguen el paper de reguladors de l'activitat transcripcional. Es va trobar que la fracció de cromatina, que té una sensibilitat augmentada a la DNasa I, està saturada amb proteïnes HMG.
Conclusió
El tercer nivell d'organització estructural de la cromatina són els dominis de bucle de l'ADN. En el transcurs de la investigació, es va trobar que nomésDesxifrant el principi dels components elementals cromosòmics, és difícil obtenir una imatge completa dels cromosomes en mitosi, en interfase.
La densificació de l'ADN 40 vegades s'obté a causa de la màxima espiralització. Això no és suficient per tenir una idea real de la mida i les característiques dels cromosomes. Es pot concloure lògicament que hi ha d'haver nivells encara més elevats d'assemblatge d'ADN, amb l'ajuda dels quals seria possible caracteritzar sense ambigüitats els cromosomes.
Els científics han pogut detectar nivells similars d'organització de la cromatina com a resultat de la seva descondensació artificial. En aquesta situació, proteïnes específiques s'uniran a determinades seccions d'ADN que tenen dominis als llocs d'associació.
El principi de l'empaquetament del bucle d'ADN també es va descobrir a les cèl·lules eucariotes.
Per exemple, si els nuclis aïllats es tracten amb una solució de sal de taula, es conservarà la integritat del nucli. Aquesta estructura es va conèixer com a nucleòtid. La seva perifèria inclou un nombre important de bucles d'ADN tancats, la mida mitjana dels quals és de 60 kb.
Amb l'aïllament preparatiu dels cromòmers, seguit de l'extracció d'histones d'ells, es podran veure estructures semblants a rosetes en bucle sota un microscopi electrònic. El nombre de bucles en un sòcol és de 15 a 80, la longitud total de l'ADN arriba a les 50 micres.
Les idees sobre l'estructura i les principals característiques funcionals de les molècules de proteïnes, obtingudes en el curs d'activitats experimentals, permeten als científics desenvolupar fàrmacs, crearmètodes de lluita eficaç contra les mal alties genètiques.
