Vamos considerar as funções das proteínas não histonas, sua importância para o corpo. Este tópico é de particular interesse e merece um estudo detalhado.
Proteínas principais da cromatina
As proteínas histonas e não histonas estão diretamente ligadas ao DNA. Seu papel na composição dos cromossomos interfásicos e mitóticos é bastante grande - o armazenamento e distribuição da informação genética.
Ao realizar tais funções, é necessário ter uma base estrutural clara que permita que longas moléculas de DNA sejam organizadas em uma ordem clara. Esta ação permite controlar a frequência de síntese de RNA e replicação de DNA.
Sua concentração no núcleo interfásico é de 100 mg/ml. Um núcleo de mamífero contém cerca de 2 m de DNA, localizado em um núcleo esférico com um diâmetro de cerca de 10 mícrons.
Grupos de proteínas
Apesar da diversidade, costuma-se destacar dois grupos. As funções das proteínas histonas e não histonas têm certas diferenças. Cerca de 80% de todas as proteínas da cromatina são histonas. Eles interagem com o DNA através de ligações iônicas e salinas.
Apesar de uma quantidade significativa, histonas e proteínas não histonas da cromatinarepresentadas por uma variedade insignificante de proteínas, as células eucarióticas contêm cerca de cinco a sete tipos de moléculas de histonas.
Proteínas não histônicas nos cromossomos são principalmente específicas. Eles interagem apenas com certas estruturas de moléculas de DNA.
Recursos de Histona
Quais são as funções das proteínas histonas e não histonas no cromossomo? As histonas se ligam na forma de um complexo molecular com o DNA, são subunidades desse sistema.
As histonas são proteínas características apenas da cromatina. Eles têm certas qualidades que lhes permitem desempenhar funções específicas nos organismos. São proteínas alcalinas ou básicas, caracterizadas por um teor bastante alto de arginina e lisina. Devido às cargas positivas nos grupos amino, uma ligação eletrostática ou salina é causada com cargas opostas nas estruturas de fosfato do DNA.
Esta ligação é bastante lábil, é facilmente destruída e ocorre a dissociação em histonas e DNA. A cromatina é considerada um complexo complexo nucléico-proteico, dentro do qual existem moléculas de DNA linear altamente poliméricas, bem como um número significativo de moléculas de histonas.
Propriedades
As histonas são proteínas relativamente pequenas em termos de peso molecular. Eles têm propriedades semelhantes em todos os eucariotos e são encontrados por classes semelhantes de histonas. Por exemplo, os tipos H3 e H4 são considerados ricos em arginina, pois contêm uma quantidade suficiente destaaminoácidos.
Variedades de histonas
Tais histonas são consideradas conservadoras, pois a sequência de aminoácidos nelas é semelhante mesmo em espécies distantes.
H2A e H2B são consideradas proteínas de lisina moderadas. Diferentes objetos dentro desses grupos têm algumas variações na estrutura primária, bem como na sequência de resíduos de aminoácidos.
Histone H1 é uma classe de proteínas em que os aminoácidos estão dispostos em uma sequência semelhante.
Eles mostram variações intertecidos e interespécies mais significativas. Uma quantidade significativa de lisina é considerada uma propriedade geral, pelo que essas proteínas podem ser separadas da cromatina em soluções salinas diluídas.
As histonas de todas as classes são caracterizadas por uma distribuição agrupada dos principais aminoácidos: arginina e lisina nas extremidades das moléculas.
H1 tem um N-terminal variável que interage com outras histonas, e o C-terminal é enriquecido com lisina, é ele quem interage com o DNA.
Modificações de histonas são possíveis durante a vida das células:
- metilação;
- acetilação.
Tais processos levam a uma mudança no número de cargas positivas, são reações reversíveis. Quando os resíduos de serina são fosforilados, aparece um excesso de carga negativa. Tais modificações afetam as propriedades das histonas e sua interação com o DNA. Por exemplo, quando as histonas são acetiladas, a ativação do gene é observada e a desfosforilação causa descondensação e condensação.cromatina.
Recursos de síntese
O processo ocorre no citoplasma, depois é transportado para o núcleo, ligando-se ao DNA durante sua replicação no período S. Após a interrupção da síntese de DNA pela célula, o RNA da histona de informação decai em poucos minutos, o processo de síntese para.
Divisão em grupos
Existem diferentes tipos de proteínas não histonas. Sua divisão em cinco grupos é condicional, é baseada na semelhança interna. Um número significativo de propriedades distintas foi identificado em organismos eucarióticos superiores e inferiores.
Por exemplo, em vez de H1, característica de tecidos de organismos vertebrados inferiores, encontra-se a histona H5, que contém mais serina e arginina.
Há também situações associadas à ausência parcial ou total de grupos de histonas em eucariotos.
Funcionalidade
Proteínas semelhantes foram encontradas em bactérias, vírus, mitocôndrias. Por exemplo, em E. coli, proteínas foram encontradas na célula, cuja composição de aminoácidos é semelhante às histonas.
As proteínas da cromatina não histona desempenham funções importantes nos organismos vivos. Antes da identificação dos nucleossomos, duas hipóteses foram utilizadas em relação ao significado funcional, regulador e papel estrutural dessas proteínas.
Verificou-se que quando a RNA polimerase é adicionada à cromatina isolada, é obtido um molde para o processo de transcrição. Mas sua atividade é estimadaapenas 10 por cento disso para DNA puro. Aumenta com a remoção dos grupos de histonas e, na ausência deles, é o valor máximo.
Isso indica que o conteúdo total de histonas permite controlar o processo de transcrição. Mudanças qualitativas e quantitativas nas histonas afetam a atividade da cromatina, o grau de sua compacidade.
A questão da especificidade das características regulatórias das histonas durante a síntese de mRNAs específicos em diferentes células não foi totalmente estudada.
Com a adição gradual de uma fração de histonas a soluções contendo DNA puro, a precipitação é observada na forma de um complexo DNP. Quando as histonas são removidas da solução de cromatina, ocorre uma transição completa para uma base solúvel.
As funções das proteínas não histonas não se limitam à construção de moléculas, são muito mais complexas e multifacetadas.
O significado estrutural dos nucleossomos
Nos primeiros estudos eletromicroscópicos e bioquímicos, foi comprovado que existem estruturas filamentosas em preparações de DPN, cujo diâmetro está na faixa de 5-50 nm. Com o aprimoramento das ideias sobre a estrutura das moléculas de proteínas, foi possível descobrir que existe uma relação direta entre o diâmetro da fibrila de cromatina e o método de isolamento do fármaco.
Em seções finas de cromossomos mitóticos e núcleos interfásicos, após detecção com glutaraldeído, foram encontradas fibrilas cromadas, cuja espessura é de 30 nm.
As fibrilas têm tamanhos semelhantescromatina no caso de fixação física de seus núcleos: durante o congelamento, lascamento, obtenção de réplicas de preparações semelhantes.
As proteínas não histonas da cromatina foram descobertas de duas maneiras diferentes por nucleossomos de partículas de cromatina.
Pesquisa
Quando as preparações de cromatina são depositadas em um substrato para microscopia eletrônica em condições alcalinas com força iônica insignificante, são obtidos filamentos de cromatina semelhantes a esferas. Seu tamanho não excede 10 nm e os glóbulos são interconectados por segmentos de DNA, cujo comprimento não excede 20 nm. No decorrer das observações, foi possível estabelecer uma conexão entre a estrutura do DNA e os produtos de decaimento.
Informações interessantes
As proteínas não histonas constituem cerca de vinte por cento das proteínas da cromatina. São proteínas (exceto aquelas que são secretadas pelos cromossomos). As proteínas não histonas são um grupo combinado de proteínas que diferem umas das outras não apenas em propriedades, mas também em importância funcional.
A maioria delas se refere a proteínas da matriz nuclear, que são encontradas tanto na composição dos núcleos interfásicos quanto nos cromossomos mitóticos.
Proteínas não histonas podem incluir cerca de 450 polímeros individuais com diferentes pesos moleculares. Alguns deles são solúveis em água, enquanto outros são solúveis em soluções ácidas. Devido à fragilidade da ligação com a cromatina da dissociação em curso na presença de agentes desnaturantes, existem problemas significativos com a classificação e descrição dessas moléculas de proteínas.
Proteínas não histonas são polímeros reguladores,estimulando a transcrição. Existem também inibidores desse processo que se ligam em uma sequência específica no DNA.
Proteínas não histônicas também podem incluir enzimas envolvidas no metabolismo de ácidos nucleicos: RNA e DNA metilases, DNases, polimerases, proteínas de cromatina.
O ambiente de muitos compostos poliméricos semelhantes é considerado as proteínas não histonas mais estudadas com alta mobilidade. Caracterizam-se pela boa mobilidade eletroforética, extração em solução de sal comum.
As proteínas
HMG vêm em quatro tipos:
- HMG-2 (m.w.=26.000),
- HMG-1 (m.w.=25.500),
- HMG-17 (m.w.=9247),
- HMG-14 (m.w.=100.000).
Uma célula viva de tais estruturas não contém mais de 5% da quantidade total de histonas. Eles são especialmente comuns na cromatina ativa.
As proteínas
HMG-2 e HMG-1 não estão incluídas nos nucleossomos, elas apenas se ligam a fragmentos de DNA ligantes.
Proteínas HMG-14 e HMG-17 são capazes de se ligar a polímeros de nucleossomos semelhantes a coração, resultando em uma mudança no nível de montagem das fibrilas de DNP, elas ficarão mais acessíveis para reação com RNA polimerase. Em tal situação, as proteínas HMG desempenham o papel de reguladores da atividade transcricional. Verificou-se que a fração de cromatina, que tem maior sensibilidade à DNase I, está saturada com proteínas HMG.
Conclusão
O terceiro nível de organização estrutural da cromatina são os domínios de alça do DNA. No decorrer da pesquisa, foi constatado que apenasdecifrando o princípio dos componentes elementares cromossômicos, é difícil obter uma imagem completa dos cromossomos em mitose, em interfase.
A densificação do DNA em 40 vezes é obtida devido à espiralização máxima. Isso não é suficiente para ter uma ideia real do tamanho e das características dos cromossomos. Pode-se concluir logicamente que deve haver níveis ainda mais altos de montagem de DNA, com a ajuda dos quais seria possível caracterizar sem ambiguidade os cromossomos.
Os cientistas conseguiram detectar níveis semelhantes de organização da cromatina como resultado de sua descondensação artificial. Em tal situação, proteínas específicas se ligarão a certas seções do DNA que possuem domínios nos locais de associação.
O princípio do empacotamento de loop de DNA também foi descoberto em células eucarióticas.
Por exemplo, se os núcleos isolados forem tratados com uma solução de sal de cozinha, a integridade do núcleo será preservada. Essa estrutura ficou conhecida como nucleotídeo. Sua periferia inclui um número significativo de loops de DNA fechados, cujo tamanho médio é de 60 kb.
Com o isolamento preparativo de cromômeros, seguido pela extração de histonas deles, estruturas semelhantes a rosetas em loop serão visíveis sob um microscópio eletrônico. O número de loops em um soquete é de 15 a 80, o comprimento total do DNA atinge 50 mícrons.
As ideias sobre a estrutura e as principais características funcionais das moléculas de proteínas, obtidas no decorrer das atividades experimentais, permitem aos cientistas desenvolver medicamentos, criarmétodos de luta eficaz contra doenças genéticas.
