históny

históny sú súčasťou bunkových jadier. Ich prítomnosť je rozlišovacím znakom medzi jednobunkovými organizmami (baktériami) a mnohobunkovými organizmami (ľudia, zvieratá alebo rastliny). Veľmi málo bakteriálnych kmeňov má proteíny podobné histónom. Evolúcia priniesla históny, aby sa lepšie a účinnejšie prispôsobili veľmi dlhému reťazcu DNA, známymu tiež ako genetický materiál, v bunkách vyšších živých bytostí. Pretože ak by sa ľudský genóm rozvinul, bol by asi 1 - 2 m dlhý, v závislosti od štádia bunky, v ktorej je bunka.

Čo sú históny?

Vo vyspelejších živých veciach sa históny vyskytujú v bunkových jadrách a majú vysoký podiel pozitívne nabitých aminokyselín (najmä lyzínu a arginínu). Histónové proteíny sú rozdelené do piatich hlavných skupín - H1, H2A, H2B, H3 a H4. Aminokyselinové sekvencie štyroch skupín H2A, H2B, H3 a H4 sa medzi rôznymi živými bytosťami takmer nelíšia, zatiaľ čo v prípade H1, spojovacieho histónu, existuje viac rozdielov. V prípade červených krviniek vtákov obsahujúcich jadro bola H1 dokonca úplne nahradená inou hlavnou histónovou skupinou nazývanou H5.

Veľká podobnosť sekvencií vo väčšine histónových proteínov znamená, že vo väčšine organizmov dochádza k „baleniu“ DNA rovnakým spôsobom a výsledná trojrozmerná štruktúra je rovnako účinná pre funkciu histónov. V priebehu vývoja sa vývoj histónov musel uskutočňovať veľmi skoro a musel sa udržiavať ešte predtým, ako sa objavili cicavce alebo ľudia.

Anatómia a štruktúra

Hneď ako sa v bunke vytvorí nový reťazec DNA z jednotlivých báz (nazývaných nukleotidy), musí sa „zabaliť“. Na tento účel sa histónové proteíny dimerizujú, ktoré potom tvoria dva tetraméry. Nakoniec histónové jadro pozostáva z dvoch tetramérov, oktamónu histónu, okolo ktorého sa obaluje vlákno DNA a čiastočne ho preniká. Histónový oktamér je teraz umiestnený v trojrozmernej štruktúre v skrútenom reťazci DNA.

Osem histónových proteínov s DNA okolo nich tvorí celý komplex nukleozómov. Oblasť DNA medzi dvoma nukleozómami sa nazýva linkerová DNA a obsahuje okolo 20 - 80 nukleotidov. Linkerová DNA je zodpovedná za "vstup" a "výstup" DNA do oktaméru histónu. Nukleozóm teda pozostáva z približne 146 nukleotidov, zložky linkerovej DNA a ôsmich histónových proteínov, takže 146 nukleotidov obalí 1,65 krát okolo oktaméru histónu.

Ďalej je každý nukleozóm spojený s molekulou H1, takže vstupné a výstupné body DNA sú držané pohromade spojovacím histónom a zvyšuje sa kompaktnosť DNA. Nukleozóm má priemer približne 10 až 30 nm. Mnoho nukleozómov tvorí chromatín, dlhý reťazec DNA-histón, ktorý vyzerá ako zväzok perál pod elektrónovým mikroskopom. Nukleozómy sú „perly“, ktoré sú obklopené alebo spojené reťazcovitou DNA.

Niekoľko non-histónových proteínov podporuje tvorbu jednotlivých nukleozómov alebo celého chromatínu, ktorý nakoniec vytvára jednotlivé chromozómy, keď sa má bunka deliť. Chromozómy sú maximálnym typom kompresie chromatínu a môžu byť rozoznávané svetelnou mikroskopiou počas delenia jadra bunky.

Funkcia a úlohy

Ako je uvedené vyššie, históny sú základné proteíny s pozitívnym nábojom, takže interagujú s negatívne nabitou DNA prostredníctvom elektrostatickej príťažlivosti. DNA sa „ovinie“ okolo oktamérov histónu, takže sa DNA stáva kompaktnejšou a zapadá do jadra každej bunky. H1 má funkciu kompresie vyššej úrovne chromatínovej štruktúry a väčšinou zabraňuje transkripcii a teda translácii, t. J. Translácii tejto časti DNA do proteínov prostredníctvom mRNA.

V závislosti od toho, či bunka „odpočíva“ (medzifázovo) alebo sa delí, chromatín je menej alebo silnejšie kondenzovaný, t.j. zabalený. V interfáze sú veľké časti chromatínu menej kondenzované, a preto sa môžu transkribovať do mRNA, t. J. Čítať a neskôr prekladať na proteíny. Históny regulujú génovú aktivitu jednotlivých génov v ich okolí a umožňujú transkripciu a tvorbu mRNA vlákien.

Keď sa bunka začne deliť, DNA sa neprenesie na proteíny, ale rovnomerne sa rozdelí medzi dve dcérske bunky, ktoré sa vytvoria. Chromatín je preto silne kondenzovaný a navyše stabilizovaný histónmi. Chromozómy sa stanú viditeľnými a môžu sa distribuovať do novo sa rozvíjajúcich buniek pomocou mnohých ďalších non-histónových proteínov.

choroby

Históny sú nevyhnutné pri vytváraní novej živej bytosti. Ak v dôsledku mutácií v histónových génoch nie je možné vytvoriť jeden alebo viac histónových proteínov, tento organizmus nie je životaschopný a ďalší vývoj sa predčasne zastaví. Je to hlavne kvôli vysokej sekvenčnej konzervácii histónov.

Už však je známe, že u detí a dospelých s rôznymi malígnymi nádormi mozgu sa môžu vyskytnúť mutácie v rôznych histónových génoch nádorových buniek. Mutácie v histónových génoch boli opísané najmä v tzv. Gliómoch. U týchto nádorov boli tiež objavené predĺžené chvosty chromozómov. Tieto koncové časti chromozómov, nazývané teloméry, sú zvyčajne zodpovedné za životnosť chromozómov. V tejto súvislosti sa zdá, že predĺžené teloméry v nádoroch s histónovými mutáciami poskytujú týmto degenerovaným bunkám výhodu prežitia.

Medzitým sú známe ďalšie typy rakoviny, ktoré majú mutácie v rôznych histónových génoch, a teda produkujú mutované histónové proteíny, ktoré nevykonávajú alebo len slabo vykonávajú svoje regulačné úlohy. Tieto nálezy sa v súčasnosti používajú na vývoj foriem liečby zvlášť malígnych a agresívnych nádorov.