Содержание
Гистоны являются основными белками, обнаруженными в ядрах (единственном числе: ядро) клеток. Эти белки помогают организовать очень длинные нити ДНК, генетический «синий» каждого живого существа, в конденсированные структуры, которые могут вписаться в сравнительно небольшие пространства внутри ядра. Думайте о них как о катушках, которые позволяют намного большему количеству нити помещаться в маленьком ящике, чем было бы, если бы большие длины нити были просто ватны и брошены в ящике.
Гистоны не служат просто лесами для нитей ДНК. Они также участвуют в регуляции генов, воздействуя, когда определенные гены (то есть длины ДНК, связанные с одним белковым продуктом) «экспрессируются» или активируются для транскрипции РНК, и в конечном итоге белковый продукт, который данный ген несет в себе инструкции для создания. Это контролируется путем незначительного изменения химической структуры гистонов с помощью связанных процессов, называемых ацетилирование а также деацетилирования.
Основы гистонов
Гистоновые белки являются основаниями, что означает, что они несут чистый положительный заряд. Поскольку ДНК заряжена отрицательно, гистон и ДНК легко связываются друг с другом, что позволяет осуществить вышеупомянутое «наматывание». Единственный случай, когда ДНК наматывается вокруг комплекса из восьми гистонов, образует так называемый нуклеосома, При микроскопическом исследовании последовательные нуклеосомы на хроматиде (то есть хромосомной нити) напоминают бусы на струне.
Ацетилирование гистонов
Ацетилирование гистона представляет собой добавление ацетильной группы, молекулы с тремя атомами углерода, к «остатку» лизина на одном конце молекулы гистона. Лизин - это аминокислота, а примерно 20 аминокислот являются строительными блоками белков. Это катализируется ферментом гистонацетилтрансферазой (HAT).
Этот процесс служит химическим «переключателем», который повышает вероятность того, что некоторые из соседних генов на хроматиде будут транскрибироваться в РНК, а другие менее вероятно будут транскрибироваться. Это означает, что ацетилирование ДНК с помощью гистонов изменяет функцию гена, фактически не изменяя пары ДНК-оснований, и этот эффект называется эпигенетические («эпи» означает «на»). Это происходит потому, что изменения в форме ДНК открывают больше «стыковочных участков» для регуляторных белков, которые, по сути, отдают приказы генам.
Деацетилирование гистонов
Гистондеацетилаза (HDAC) делает противоположность HAT; то есть он удаляет ацетильную группу из лизиновой части гистона. Хотя эти молекулы теоретически «конкурируют» друг с другом, были идентифицированы некоторые крупные комплексы, которые содержат части как HAT, так и HDAC, что позволяет предположить, что на уровне ДНК происходит значительная подстройка, а также добавление и вычитание ацетильных групп.
HAT и HDAC играют важную роль в процессах развития в организме человека, и неспособность этих ферментов должным образом регулироваться была связана с развитием ряда заболеваний, в том числе рака.