Гистоны представлены разновидностями. Негистоновые хромосомные белки

Каждый раз, когда клетки делятся митозом или мейозом, их ДНК расплетается и удваивается, умудряясь при этом сохранять свою структуру и целостность. Ювелирная упаковка ДНК (обеспечиваемая гистонами ) жизненно важна, ведь именно от неё зависит, какие гены будут считываться и работать в той или иной клетке. Подробности того, как ДНК удаётся упаковаться каждый раз правильным образом и как происходит транспортировка нужных гистонов к месту сборки, выясняла команда биологов из Биотехнологического центра исследований и инноваций Университета Северной Дании и Университета Копенгагена. Эта работа вошла в кандидатскую диссертацию Илназ Климовской, сейчас менеджера медицинских и научных проектов в «Новартис Фарма» в Москве. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Communications .

Эта работа публикуется в рамках конкурса научно-популярных статей, проведенного на конференции «Биология - наука 21 века » в 2014 году. О первом рождении мира гипотезам несть конца:
Началом начал полагают кто Взрыв, кто - Слово...
А наша-то с вами жизнь началась с яйца,
С зиготы, начнём, как Гораций писал, «ab ovo».
А в этой зиготе запрятан один геном.
Так как же так вышло, что клетки столь разной масти
Живущие в почках и в коже, в мозгу спинном
Возникли посредством деленья её на части?
Здесь эпигенетика может помочь отыскать ответ:
Письмом древних инков намотана на гистоны
Вся нить ДНК, гены - будто узлы на ней,
Причина в том разночтений транскрипционных.
И в этом для клеток содержится знак судьбы,
Решенье - меняться ль, стабильность свою поддержать ли,
Кем стать: миоцитом, секреторной клеткой быть,
Нейроном - сомкнуть своих синапсов рукопожатья?
Гистоны*, как поезд, подвозит белок Asf1.
Движенье его контролируется ферментом...
Читайте: мы ниже всю эту картину полней дадим,
Расскажем подробнее об интересных моментах.
* - Речь идёт о гистонах Н3-Н4

Разные, как две капли воды

Известно, что все клетки многоклеточного организма имеют одинаковый геном. Впрочем, данное утверждение не совсем точно - столь длинный код не может триллионократно копироваться без единой ошибки, чтобы все копии были абсолютно идентичны, но большинство «опечаток» всё же остаются незамеченными из-за избыточности генетического кода. Одно «слово» - код одной аминокислоты, или триплет, - может быть заменено другим, синонимичным ему, и такого рода «опечатка» не приведёт к смысловой замене в кодируемом белке.

Выходит, сотни и тысячи типов клеток, различающихся в зависимости от местоположения и функции, развиваются из одной и той же зиготы. Значит, один набор хромосом формирует и округлый со вмятинкой посередине безъядерный эритроцит, и многоядерную веретенообразную клетку поперечнополосатой мышечной ткани, и тянущие друг к другу руки отростков нейроны, и секреторную клетку поджелудочной железы, и все остальные клетки, в которых производятся специфические, только им необходимые белки и проходят такие разные химические реакции?

Клетки, на которые поделится зигота, несмотря на свою видимую идентичность, имеют огромный потенциал вариабельности. Так и две капли воды, кажущиеся абсолютно одинаковыми, могут иметь совершенно разный состав примесей, разное микробное «население» и ещё множество недоступных невооружённому глазу отличий. Но если с каплями всё понятно (они могут быть неразличимы на вид, но взяты из разных водоёмов или содержать разные добавки), то оплодотворённая яйцеклетка одна, и никто не добавляет вещества в поделившиеся клетки извне. Как же так получается? Если геном одинаков, а клетки все разные, - здесь явно задействованы какие-то механизмы, не связанные с последовательностью нуклеотидов в цепочке. Такие изменения иногда называют «надгеномными». Они происходят в течение жизни организма и могут передаваться потомству, хотя не влияют на последовательность ДНК (см. « Рыбки Danio rerio наследуют модификации ДНК от отца » ). Изучением таких изменений занимается наука эпигенетика , рассказывающая про три основных способа надгеномного регулирования:

Рисунок 1. Клетки одного и того же организма - самые непохожие близнецы, хотя и являются, по сути, копиями. Рисунок автора.

Рисунок 2. Узелковое письмо кипу.

Драгоценное кружево и узелковое письмо: зачем и как ДНК упаковывают в хроматин

Если бы мы смогли посмотреть на молекулу ДНК, мы увидели бы, что она похожа на очень длинную (примерно 1 метр - а ведь она умещается в клеточном ядре!) тонкую нить, плавающую, на первый взгляд, спутанным, но на деле - организованным комком в ядре клетки. Но простота такой модели обманчива (потому что в действительности всё намного интереснее) - перед тем, как клетка делится, нить упаковывается ещё плотнее, определённым образом «наматываясь на катушку», состоящую из белков-гистонов , образуя нуклеосому (структурную единицу хроматина).

Зачем вообще образуется хроматин? Во-первых, упаковка ДНК в организованную структуру даёт широкий простор для регуляции считывания информации, заложенной в ней. Какие-то участки можно оставить более открытыми, какие-то - более закрытыми, влияя тем самым на то, какая информация будет считываться. Во-вторых, нить в развёрнутом виде длинная, тонкая, может легко запутаться, порваться, а повреждение её чревато серьёзными последствиями (вплоть до гибели клетки). Нить ДНК уязвима для веществ, растворённых в цитоплазме клетки (туда она попадает после того, как в процессе деления защитный «сейф» ядерной оболочки, где клетка хранит своё главное богатство, растворяется), её запросто может без всякого злого умысла покромсать на кусочки какой-нибудь фермент. Оставить тонкую нить ДНК без защиты никак нельзя.

Вот представьте: вы купили в магазине большой моток дорогого прелестного и невероятно тонкого кружева ручной работы. Что будет, если вы его в размотанном виде начнёте протаскивать его сквозь терновые заросли? Правильно, оно порвётся в клочки. Но если его красиво, аккуратно и компактно упаковать, этого не произойдёт. Наша ДНК - творение куда более сложное, ценное, прекрасное и, не побоюсь этого слова, грандиозное, потому что ещё и несет на себе важное послание - нуклеотидный текст, ошибки в котором могут стать причиной серьёзных заболеваний, в том числе онкологических. Поэтому эволюция позаботилась о создании эффективного механизма упаковки такого бесценного сокровища - это и есть хроматин , о котором говорилось выше.

В генах нити ДНК, как в узелковом письме инков (кипу ), записаны инструкции по сборке белков из аминокислот. От плотности «обмотки» вокруг гистонов зависит, какие гены будут «видны» транскрипционным факторам (ТФ) , прочитаны ими, и, следовательно, какие гены будут работать. Когда клетки делятся самым распространённым - митотическим - способом, внутри родительской клетки удваиваются и затем делятся между двумя дочерними все их составные компоненты, в том числе и ДНК. Для упаковки удвоенного количества ДНК в хроматин клетке нужно в два раза больше гистонов, этих строительных блоков, создающих каркас архитектуры хроматина.

Производство гистонов и производство ДНК в клетке чётко скоординированы. Эти два процесса похожи на циркачей, выполняющих совершенно синхронные трюки. Гистоны не возникают в нужное время и в нужном месте сами собой. Они производятся в цитоплазме клетки, поэтому им надо ещё как-то добраться до ядра, где спрятана клеточная ДНК. Транспортирует эти «кирпичики» на стройку специальный белок Asf1 . Он относится к классу шаперонов - вспомогательных белков, которые отвечают за целостность и эффективность различных белков-партнёров. Именно Asf1 занимается высокоточной доставкой гистонов - то есть, является поставщиком строительного материала к месту возведения очередного шедевра природной архитектуры - хроматина.

Эй, прибавь-ка ходу, машинист!

Asf1 , который занимается перевозкой димера (объединения из двух молекул) гистонов H3-H4 , может фосфорилироваться (присоединять остаток фосфорной кислоты) ферментом TLK 1 (tousled-like kinase ). Исследователи нашли сайты фосфорилирования - «крючочки», куда фермент может «повесить» фосфатную группу. С помощью метода масс-спектрометрии их нанесли на карту, показав, что фосфорилирование происходит во многих точках «хвостика» молекулы, содержащего сериновые и треониновые аминокислотные остатки. TLK 1 особенно активен в тот промежуток времени, когда удваивается ДНК и синтезируются гистоны, - в S-фазе интерфазы (синтетического периода в промежутке между клеточными делениями), - затем его количество в клетке уменьшается. Фосфорилируя белок Asf 1 , TLK 1 превращает его в высокоскоростной и сверхточный товарный поезд, обеспечивающий немедленную доставку «строительных материалов» к месту удвоения ДНК и сборки хроматина. Таким образом, учёные вышли на новый уровень понимания того, как регулируется развитие клеток. Верные и стоящие на своём месте гистоны определяют судьбу клетки: правильно ли она делает, если хочет стать непохожей на других? Стимулирует ли она рост и развитие организма, или встала на кривую дорожку, которая приведёт к онкологическому заболеванию?

Рисунок 3. TLK-1 (как и другие человеческие TLK) активен в синтетическом периоде интерфазы и подавляется действием репликативного стресса (нарушения правильного удвоения ДНК, что как раз и приводит к повреждению молекулы и может стать причиной онкологических заболеваний). Возможно, фосфорилирование Asf1 играет ключевую роль в транспортировке гистонов и сборке хроматина как во время нормального течения S-фазы (синтетического периода интерфазы), так и в ответ на репликативный стресс. Отсюда - надежды исследователей найти способ воздействия на раковые клетки, чтобы снизить их устойчивость к лечению. CAF-1 (chromatin assembly factor 1) и HIRA - ещё два из множества гистоновых шаперонов, участвующих в сборке хроматина.

В дальнейшем команда исследователей собирается глубже вникнуть в процесс дупликации хроматина и найти методы воздействия на деление и развитие опухолевых клеток с помощью TLK1 (например, нарушить поставки к ним гистонов при удвоении ДНК), постаравшись сделать раковые клетки менее устойчивыми.

Словарик терминов

Гистоны - обширный класс ядерных белков, выполняющих две основные функции: они участвуют в упаковке нитей ДНК в ядре и в эпигенетической регуляции таких ядерных процессов, как транскрипция, репликация и репарация. Существует пять различных типов гистонов H1/Н5, H2A, H2B, H3, H4. Гистоны H2A, H2B, H3, H4, называемых кóровыми гистонами (от англ. core - сердцевина), формируют нуклеосому, представляющую собой белковую глобулу, вокруг которой накручена нить ДНК. Гистон H1/H5, называемый линкерным гистоном (от англ. link - связь), связывается с внешней стороной нуклеосомы, фиксируя на ней нить ДНК.
Ки́пу (кечуа khipu -> исп. quipu - «узел», «завязывать узлы», «счёт»; аймара chino - чино) - древняя мнемоническая и счётная система инков и их предшественников в Андах, своеобразная письменность: представляет собой сложные верёвочные сплетения и узелки, изготовленные из шерсти южноамериканских верблюдовых (альпаки и ламы) либо из хлопка.
Некодирующие РНК (non-coding RNA, ncRNA) - это молекулы РНК, которые не транслируются в белки. Ранее использовавшийся синоним, малые РНК (smRNA, small RNA), в настоящее время не используется, так как некоторые некодирующие РНК могут быть очень большими, например, . Последовательность ДНК, на которой транскрибируются некодирующие РНК, часто называют РНК-геном.
Нуклеосома - это структурная часть хроматина, образованная совместной упаковкой нити ДНК с гистоновыми белками H2А, H2B, H3 и H4. Последовательность нуклеосом, соединенная гистоновым белком H1, формирует нуклеофиламент (нуклеосомную нить).
Фосфорилирование - процесс переноса остатка фосфорной кислоты от фосфорилирующего агента-донора к субстрату, как правило, катализируемый ферментами и ведущий к образованию эфиров фосфорной кислоты.
Хроматин (греч.χρωματα - цвета, краски) -вещество хромосом - это комплекс ДНК, РНК и белков. Хроматин находится внутри ядра клеток эукариот и входит в состав нуклеоида у прокариот. Именно в составе хроматина происходит реализация генетической информации, а также репликация и репарация ДНК.
Шаперо́ны (англ. chaperones) - класс белков, главная функция которых состоит в восстановлении правильной нативной третичной или четвертичной структуры белков, а также образование и диссоциация белковых комплексов.
Эпигенетика (греч.επι - над, выше, внешний) - изучение изменения экспрессии генов или фенотипа клетки, вызванных механизмами, не затрагивающими последовательности ДНК. Эпигенетические изменения сохраняются в ряде клеточных митотических делений, а также могут передаваться следующим поколениям при мейозе. Примерами эпигенетических изменений являются метилирование ДНК и деацетилирование гистонов, оба процесса приводят к подавлению экспрессии генов.

Литература

Пресс-релиз университета Копенгагена: «Enzyme controls transport of genomic building blocks »;
Klimovskaia I.M., Young C., Strømme C.B., Menard P., Jasencakova Z., Mejlvang J., Ask K., Ploug M., Nielsen M.L., Jensen O.N., Groth A. (2014). Tousled-like kinases phosphorylate Asf1 to promote histone supply during DNA replication . Nat. Commun. 5 , 3394;
Элементы: «

Хромосомная ДНК упакована в компактную структуру с помощью специализированных белков. Все ДНК-связывающие белки эукариот подразделяются на два класса: на гистоны (histones, структурные белки эукариотических хромосом) и на негистоновые хромосомные белки . Комплекс обоих классов белков с ядерной ДНК эукариотических клеток называется хроматином . Гистоны являются уникальной характеристикой эукариот и присутствуют в огромных количествах на клетку (около 60 миллионов молекул каждого типа на клетку).

Гистоны - относительно небольшие белки с очень большой долей положительно заряженных аминокислот (лизина и аргинина); положительный заряд помогает гистонам крепко связываться с ДНК (которая заряжена сильно отрицательно) независимо от ее нуклеотидной последовательности. Возможно, гистоны только изредка диссоциируют от ДНК и таким образом, вероятно, оказывают влияние на любой процесс, происходящий на хромосомах.

Типы гистонов распадаются на две главных группы - нуклеосомные гистоны и Н1 гистоны , образуя семейство высококонсервативных основных белков, состоящее из пяти больших классов - и H2A , H2B , и . Гистоны H1 более крупные (около 220 аминокислот) и оказались менее консервативными в ходе эволюции. Размер полипептидных цепей гистонов лежит в пределах от 220 (H1) до 102 (H4) аминокислотных остатков. Гистон H1 сильно обогащен остатками Lys, для гистонов H2A и H2B характерно умеренное содержание Lys, полипептидные цепи гистонов H3 и H4 богаты Arg. Внутри каждого класса гистонов (за исключением H4) на основании аминокислотных последовательностей различают несколько субтипов этих белков. Такая множественность особенно характерна для гистонов класса H1 млекопитающих. В этом случае различают семь субтипов, названных H1.1-H1.5 , H1o и H1t .Гистоны H3 и Н4 принадлежат к наиболее консервативным белкам. Такая эволюционная консервативность предполагает, что для функции данных гистонов важны почти что все их аминокислоты. N- концевая часть данных гистонов может быть обратимо одифицирована в клетке за счет ацетилирования отдельных остатков лизина, что убирает положительный заряд лизинов.

Гистоны подвергаются многообразным посттрансляционным модификациям , которые вовлечены в разнообразные биологические процессы, например, регуляцию активности генов ,

Ядерных белков , необходимых для сборки и упаковки нитей в хромосомы . Существует пять различных типов гистонов, названных H1/Н5, H2A, H2B, H3, H4. Последовательность аминокислот в этих белках практически не различается в организмах различного уровня организации. Гистоны - небольшие, сильно основные белки, связывающиеся непосредственно с ДНК. Гистоны принимают участие в структурной организации хроматина , нейтрализуя за счёт положительных зарядов аминокислотных остатков отрицательно заряженные фосфатные группы ДНК, что делает возможной плотную упаковку ДНК в ядре.

Благодаря этому 46 молекул ДНК диплоидного генома человека общей длиной около 2 м, содержащих в сумме 6·10 9 пар оснований (п.о.), могут поместиться в клеточном ядре диаметром всего 10 мкм.

По две молекулы каждого из гистонов Н2А, Н2В, Н3 и Н4 составляют октамер, обвитый сегментом ДНК длиной 146 п.о., образующим 1,8 витка спирали поверх белковой структуры. Эта частица диаметром 7 нм называется нуклеосомой . Участок ДНК (линкерная ДНК), непосредственно не контактирующий с гистоновым октамером, взаимодействует с гистоном Н1.

Группа негистоновых белков высоко гетерогенна и включает структурные ядерные белки, множество ферментов и факторов транскрипции, связанных с определёнными участками ДНК и осуществляющих регуляцию генной экспрессии и других процессов.

Гистоновые белки интересны со многих точек зрения. Благодаря высокому содержанию лизина и аргинина они, как уже упоминалось, проявляют сильно основные свойства. Кроме того, последовательность аминокислот гистонов, то есть их первичная структура, мало изменилась в процессе эволюции. Это хорошо видно при сравнении аминокислотной последовательности гистонов млекопитающих, растений и дрожжей. Так, Н4 человека и пшеницы отличаются лишь несколькими аминокислотами. К тому же размер молекулы белка и её полярность довольно постоянны. Из этого можно заключить, что гистоны были оптимизированы ещё в эпоху общего предшественника животных, растений и грибов (более 700 млн лет назад). Хотя с тех пор в гистоновых генах происходили бесчисленные точковые мутации, все они, очевидно, приводили к вымиранию мутантных организмов.

Гистоны в октамере имеют подвижный N-концевой фрагмент («хвост») из 20 аминокислот, который выступает из нуклеосом и важен для поддержания структуры хроматина и контроля за генной экспрессией. Так, например, формирование (конденсация) хромосом связано с фосфорилированием гистонов, а усиление транскрипции - с ацетилированием в них остатков лизина. Детали механизма регуляции до конца не выяснены.

Некоторые детали механизма регуляции смотри : Белки группы polycomb

Wikimedia Foundation . 2010 .

К ним относятся гистоны и негистоновые белки.

Гистоны - сильноосновные белки. Их щелочность связана с их обогащенностью основными аминокислотами (главным образом лизином и аргинином). Эти белки не содержат триптофана. Препарат суммарных гистонов можно разделить на 5 фракций :

Н1 (от английского histone) - богатый лизином гистон, мол. Масса 2100;

Н2а - умеренно богатый лизином гистон, масса 13 700;

Н2б - умеренно богатый лизином гистон, масса 14 500;

Н4 - богатый аргинином гистон, масса 11 300;

Н3 - богатый аргинином гистон, масса 15 300.

В препаратах хроматина эти фракции гистонов обнаруживаются в приблизительно равных количествах, кроме Н1, которого примерно в 2 раза меньше любой из других фракций.

Для молекул гистонов характерно неравномерное распределение основных аминокислот в цепи: обогащенные положительно заряженными аминогруппами наблюдается на концах белковых цепей. Эти участки гистонов связываются с фосфатными группировками на ДНК, в то время как сравнительно менее заряженные центральные участки молекул обеспечивают их взаимодействие между собой. Таким образом, взаимодействие между гистонами и ДНК, приводящее к образованию дезоксирибонуклеопротеинового комплекса, носит ионный характер.

Гистоны синтезируются на полисомах в цитоплазме, этот синтез начинается несколько раньше редупликации ДНК. Синтезированные гистоны мигрируют из цитоплазмы в ядро, где и связываются с участками ДНК.

Функциональная роль гистонов не вполне ясна. Одно время считалось, что гистоны являются специфическими регуляторами активности ДНК хроматина, но одинаковость строения основной массы гистонов говорит о малой вероятности этого. Более очевидна структурная роль гистонов, которая обеспечивает не только специфическую укладку хромосомной ДНК, но и играет роль в регуляции транскрипции.

Негистоновые белки - наиболее плохо охарактеризованная фракция хроматина. Кроме ферментов, непосредственно связанных с хроматином (ферменты, ответственные за репарацию, редубликацию, транскрипцию и модификации ДНК, ферменты модификации гистонов и других белков), в эту фракцию входит множество других белков. Весьма вероятно, что часть негистоновых белков представляет собой специфические белки - регуляторы, узнающие определенные нуклеотидные последовательности в ДНК.

РНК хроматина составляет от 0, 2 до 0, 5% от содержания ДНК. Эта РНК представляет собой все известные клеточные типы РНК, находящиеся в процессе синтеза или созревания в связи с ДНК хроматина.

В составе хроматина могут быть обнаружены липиды до 1 % от весового содержания ДНК, их роль в структуре и функционировании хромосом остается неясной.

Входящая в ядра эукариотических клеток, компактно упакована благодаря особым структурам. В цитологии они носят специальное название - гистоны. Это пептиды, проявляющие основные химические свойства. Их строение и функции, выполняемые в клетке, будут рассмотрены в данной статье.

Как ДНК организовано в ядре

Для того чтобы «втиснуть» длинную полинуклеотидную цепь ДНК в микропространство в нем находятся своеобразные «катушки» - белки-гистоны. На них накручивается двухцепочечная нить Такая структура, расположенная в кариоплазме, носит название нуклеосомы. Биохимическими исследованиями установлено, что гистоновый белок организован в виде нескольких модификаций: гистон H1/H5, H2A, H2B, H3, H4. Первый пептид из этого перечня принято называть линкерным, остальные коровыми. Именно эти белки-гистоны образуют нуклеосому.

Особенности строения нуклеосомных пептидов

Химический анализ установил факт избыточного содержания в коровых гистонах молекул таких аминокислот, как лизин и аргинин. Первая является незаменимой, а другая частично заменимой и присутствует практически во всех пептидах. Белки-гистоны накапливают избыточные положительные заряды на остатках аминокислот. Они нейтрализуют суммарные отрицательные заряды анионов PO 4 3- , входящих в состав ДНК. Еще одна особенность строения этих белков заключается в том, что практически он идентичен у организмов, относящихся к царству Растения, Животные и Грибы.

Так как гистоны - это белки ядра, они вследствие своего строения, могут принимать участие в процессах, происходящих в кариоплазме. Например, наиболее важен для процесса транскрипции пептид Н1 - гистоновый белок, удерживающий нуклеосомы, входящие в состав хроматина в упорядоченно-компактном ядре. Также, в случае повреждения локусов ДНК, так называемые вариантные молекулы коровых пептидов участвуют в репарации этих участков.

Коровые пептиды

Они определяют строение нуклеосомы, которая состоит из четырех видов молекул, названных Н2А, Н2В и Н3 и Н4. В нуклеосомах находится по две молекулы каждого типа, такая структура называется октамером. Молекула дезоксирибонуклеиновой и коровые белки образуют между собой гидрофобные, водородные и ковалентные связи. Белки-гистоны являются сердцевиной нуклеосомы. Также они содержат неструктурированные N-C-хвосты. Эти части состоят из 15-30 остатков аминокислот и принимают участие в эпигенетических процессах, контролирующих экспрессию генов. Коровые гистоны центральной части нуклеосомы имеют малые молекулярные массы, в их участках, в отличие от хвостовых частей содержатся островки гидрофобных белковых мономеров: валина, пролина, лезина, метионина.

Последние научные исследования в области биохимии привели к появлению гипотезы гистонового кода. В отличие от генетического кода, являющегося универсальным для всех форм клеточной жизни на Земле, гистоновый код изменчив. Под этим термином понимают видоизменения хвостовых участков пептидов в результате реакций ацетилирования, метилирования, фосфорилирования. Все вышеперечисленные химические процессы происходят в присутствии мультиферментных комплексов. Благодаря таким биохимическим процессам, модифицирующим коровые гистоны, и происходит экспрессионная корректировка генов, которые контролируют внутриядерные реакции с участием ДНК: репарацию, транскрипцию, репликацию. Сам же хроматин под воздействием изменений гистонового кода подвергается ремоделингу, то есть изменяет свою упаковку в нуклеосоме (уплотняет её или, наоборот, разрыхляет).

Линкерный белок

Гистон Н1, находящийся в хроматине, соединяется с наружной частью нуклеосомы и удерживает на ней суперспираль дезоксирибонуклеиновой кислоты. Его фиксация происходит в месте расположения тетрамера, состоящего из двух молекул пептида Н3 и двух молекул Н4. У представителей класса птиц и класса рептилий в эритроцитах вместо гистона Н1 обнаружен другой линкерный белок Н5.

Пептид Н1 содержит HMJB-домен - структурный участок, насчитывающий около 80 аминокислотных остатков. Он практически одинаков у большинства организмов, включая растения, животных и человека. Этот домен не подвергается модификации и является консервативным. Пептид Н1 имеет две формы пространственной конфигурации: свернутой в виде глобулы и развернутый - в третичной форме. Последнее возникает при нарушении связи С-концевого участка гистона с ДНК-связывающими доменами. Линкерный пептид активно участвует в переписывании информации с гена на молекулу иРНК, в процессах самоудвоения ДНК, а также в репарации её поврежденных локусов. В этом и заключается биологическая роль гистонов в ДНК.

Как белки формируют октамер

В отличии от пептида Н1, другие виды гистонов, называемые коровыми, характеризуются достаточной пластичностью и образуют вариантные формы. Например, Н2А имеет самое большое количество модификаций: H2AZH2AX MACROH2A. Они различаются между собой:

С-концевыми последовательностями аминокислотный остатков.
Местом нахождения в геноме.

Например, вариантный гистон H2ABbd взаимосвязан с хроматином, в ДНК которого происходит транскрипция. Пептид MACROH2A находится в интерфазных хромосомах. Цитологическими исследованиями было установлено, что у гистона Н4 не выявлены вариантные формы, но он способен образовывать большое количество ковалентных связей с другими белками, входящими в октамер нуклеосомы. Таким образом, ученые считают, что гистоны - это группа специальных белков, которые практически входят в хроматин всех клеточных форм жизни.

Как хранится информация о гистонах в геноме

Можно утверждать, что коровые, линкерные и вариантные гистоны закодированы в кластерах генов, экспрессирующихся в синтетической фазе жизненного цикла клетки. Например, для человека группа наследственных задатков, называемая HIST1 состоит из 35 генов, локализованных в шестой соматической паре хромосом. Кластер HIST2 содержит шесть генов, кодирующих гистоны и располагается в первой хромосомной паре. В ней же содержится локус HIST3, включающий три гена. В двенадцатой паре находится один ген, кодирующий гистон Н4. Интересно, что гены коровых белков не имеют интронов, а гены вариантных гистонов, наоборот, содержат их и разбросаны по геному.

Подводя итог, мы убедились, что гистоны - это белки, участвующие в укладке спирали ДНК в ядре, а также в процессах регуляции, репарации и транскрипции, протекающих в нем.