Giston bo'lmagan oqsillarning funktsiyalarini, ularning organizm uchun ahamiyatini ko'rib chiqaylik. Bu mavzu alohida qiziqish uyg‘otadi va batafsil o‘rganishga arziydi.
Asosiy xromatin oqsillari
Giston va giston bo'lmagan oqsillar DNK bilan bevosita bog'langan. Uning interfaza va mitotik xromosomalar tarkibidagi roli juda katta - genetik ma'lumotni saqlash va tarqatish.
Bunday funktsiyalarni bajarayotganda, uzoq DNK molekulalarini aniq tartibda joylashtirish imkonini beruvchi aniq strukturaviy asosga ega bo'lish kerak. Bu harakat sizga RNK sintezi va DNK replikatsiyasi chastotasini boshqarish imkonini beradi.
Uning fazalararo yadrodagi konsentratsiyasi 100 mg/ml. Bitta sutemizuvchilar yadrosi diametri taxminan 10 mikron bo'lgan sharsimon yadroda joylashgan taxminan 2 m DNKni o'z ichiga oladi.
Protein guruhlari
Xilma-xilligiga qaramay, ikkita guruhni ajratib ko'rsatish odatiy holdir. Giston va giston bo'lmagan oqsillarning funktsiyalari ma'lum farqlarga ega. Barcha xromatin oqsillarining taxminan 80 foizi gistonlardir. Ular DNK bilan ion va tuz bogʻlari orqali oʻzaro taʼsir qiladi.
Xromatinning gistonlar va giston bo'lmagan oqsillari katta miqdorda bo'lishiga qaramayarzimas xilma-xil oqsillar bilan ifodalangan eukaryotik hujayralar taxminan besh-etti turdagi giston molekulalarini o'z ichiga oladi.
Xromosomalardagi giston bo'lmagan oqsillar asosan o'ziga xosdir. Ular faqat DNK molekulalarining ma'lum tuzilmalari bilan o'zaro ta'sir qiladi.
Histon xususiyatlari
Xromosomadagi giston va giston bo'lmagan oqsillar qanday vazifalarni bajaradi? Gistonlar DNK bilan molekulyar kompleks shaklida bog'lanadi, ular shunday tizimning bo'linmalaridir.
Gistonlar faqat xromatinga xos bo'lgan oqsillardir. Ular organizmlarda muayyan funktsiyalarni bajarishga imkon beruvchi ma'lum fazilatlarga ega. Bular gidroksidi yoki asosiy oqsillar bo'lib, arginin va lizinning ancha yuqori miqdori bilan ajralib turadi. Aminoguruhlardagi musbat zaryadlar tufayli DNKning fosfat tuzilmalarida qarama-qarshi zaryadlar bilan elektrostatik yoki tuz bog'lanish hosil bo'ladi.
Bu bog'lanish ancha labil, u osonlikcha yo'q qilinadi va giston va DNKga ajralish sodir bo'ladi. Xromatin murakkab nuklein-oqsil kompleksi hisoblanadi, uning ichida yuqori darajada polimerik chiziqli DNK molekulalari, shuningdek, sezilarli miqdordagi giston molekulalari mavjud.
Xususiyatlar
Gistonlar molekulyar og'irligi jihatidan juda kichik oqsillardir. Ular barcha eukaryotlarda o'xshash xususiyatlarga ega va gistonlarning o'xshash sinflari tomonidan topilgan. Masalan, H3 va H4 turlari argininga boy hisoblanadi, chunki ularda buning etarli miqdori mavjudaminokislotalar.
Giston turlari
Bunday gistonlar konservativ hisoblanadi, chunki ulardagi aminokislotalar ketma-ketligi hatto uzoq turlarda ham oʻxshash.
H2A va H2B o'rtacha lizin oqsillari hisoblanadi. Bu guruhlardagi turli ob'ektlar birlamchi tuzilishda, shuningdek, aminokislotalar qoldiqlari ketma-ketligida ba'zi o'zgarishlarga ega.
Histon H1 - aminokislotalar bir xil ketma-ketlikda joylashgan oqsillar sinfidir.
Ular koʻproq toʻqimalar va turlararo oʻzgarishlarni koʻrsatadi. Lizinning katta miqdori umumiy xususiyat sifatida qaraladi, buning natijasida bu oqsillarni suyultirilgan tuz eritmalarida xromatindan ajratish mumkin.
Barcha sinfdagi gistonlar asosiy aminokislotalarning: molekulalar uchida arginin va lizinning klasterli taqsimlanishi bilan tavsiflanadi.
H1 boshqa gistonlar bilan o'zaro ta'sir qiluvchi o'zgaruvchan N-terminusga ega va C-terminus lizin bilan boyitilgan, aynan u DNK bilan o'zaro ta'sir qiladi.
Histon modifikatsiyalari hujayralar hayoti davomida mumkin:
- metillanish;
- asetillanish.
Bunday jarayonlar musbat zaryadlar sonining oʻzgarishiga olib keladi, ular qaytar reaksiyalardir. Serin qoldiqlari fosforlanganda ortiqcha manfiy zaryad paydo bo'ladi. Bunday modifikatsiyalar gistonlarning xususiyatlariga va ularning DNK bilan o'zaro ta'siriga ta'sir qiladi. Masalan, gistonlar atsetillanganda genning faollashuvi kuzatiladi, fosforillanish dekondensatsiya va kondensatsiyaga olib keladi.xromatin.
Sintez funksiyalari
Jarayon sitoplazmada sodir bo'ladi, so'ngra u yadroga ko'chiriladi, S-davrida replikatsiya paytida DNK bilan bog'lanadi. Hujayra tomonidan DNK sintezi to'xtatilgandan so'ng, axborot giston RNK bir necha daqiqa ichida parchalanadi, sintez jarayoni to'xtaydi.
Guruhlarga boʻlinish
Giston bo'lmagan oqsillarning har xil turlari mavjud. Ularning besh guruhga bo'linishi shartli, u ichki o'xshashlikka asoslanadi. Yuqori va pastki eukaryotik organizmlarda sezilarli miqdordagi o'ziga xos xususiyatlar aniqlangan.
Masalan, quyi umurtqali organizmlar toʻqimalariga xos boʻlgan H1 oʻrniga serin va arginin koʻproq boʻlgan H5 gistoni topiladi.
Eukariotlarda giston guruhlarining qisman yoki toʻliq yoʻqligi bilan bogʻliq holatlar ham mavjud.
Funktsionallik
O'xshash oqsillar bakteriyalar, viruslar, mitoxondriyalarda topilgan. Masalan, E. coli da hujayrada aminokislotalar tarkibi gistonlarga o'xshash oqsillar topilgan.
Giston bo'lmagan xromatin oqsillari tirik organizmlarda muhim vazifalarni bajaradi. Nukleosomalarni aniqlashdan oldin bunday oqsillarning funktsional ahamiyati, tartibga soluvchi va strukturaviy roli haqida ikkita faraz ishlatilgan.
Izolyatsiya qilingan xromatinga RNK polimeraza qo'shilsa, transkripsiya jarayonining shablonini olishi aniqlandi. Ammo uning faoliyati baholanadibuning atigi 10 foizi sof DNK uchun. U giston guruhlarini olib tashlash bilan ortadi va ular yo'q bo'lganda bu maksimal qiymatdir.
Bu gistonlarning umumiy tarkibi transkripsiya jarayonini boshqarish imkonini berishini bildiradi. Gistonlardagi sifat va miqdoriy o'zgarishlar xromatin faolligiga, uning ixchamlik darajasiga ta'sir qiladi.
Turli hujayralardagi o'ziga xos mRNKlarni sintez qilish jarayonida gistonlarning tartibga solish xususiyatlarining o'ziga xosligi haqidagi savol to'liq o'rganilmagan.
Sof DNKni o'z ichiga olgan eritmalarga giston fraktsiyasini bosqichma-bosqich qo'shilishi bilan DNP kompleksi shaklida cho'kma kuzatiladi. Xromatin eritmasidan gistonlar chiqarilganda eruvchan asosga to'liq o'tish sodir bo'ladi.
Giston bo'lmagan oqsillarning funktsiyalari faqat molekulalarni qurish bilan cheklanmaydi, ular ancha murakkab va ko'p qirrali.
Nukleosomalarning strukturaviy ahamiyati
Birinchi elektromikroskopik va biokimyoviy tadqiqotlarda DPN preparatlarida diametri 5-50 nm oralig'ida bo'lgan filamentli tuzilmalar mavjudligi isbotlangan. Protein molekulalarining tuzilishi haqidagi g'oyalarning takomillashishi bilan xromatin fibrillasining diametri va preparatni ajratib olish usuli o'rtasida to'g'ridan-to'g'ri bog'liqlik mavjudligini aniqlash mumkin edi.
Mitotik xromosomalar va interfaza yadrolarining yupqa bo'limlarida glutaraldegid bilan aniqlangandan so'ng qalinligi 30 nm bo'lgan xromatlangan fibrillalar topildi.
Fibrillalarning oʻlchamlari bir xilkromatin yadrolarining fizik fiksatsiyasida: muzlatish, parchalash, shunga o'xshash preparatlardan nusxa olish paytida.
Xromatinning giston bo'lmagan oqsillari xromatin zarrachalari nukleosomalari tomonidan ikki xil usulda topilgan.
Tadqiqot
Xromatin preparatlari ishqoriy sharoitda elektron mikroskopiya uchun substratga arzimas ion kuchiga ega boʻlgan holda yotqizilganda munchoqlarga oʻxshash xromatin iplari olinadi. Ularning kattaligi 10 nm dan oshmaydi va globulalar uzunligi 20 nm dan oshmaydigan DNK segmentlari bilan o'zaro bog'langan. Kuzatishlar jarayonida DNK tuzilishi va parchalanish mahsulotlari oʻrtasida bogʻliqlikni oʻrnatish mumkin boʻldi.
Qiziqarli ma'lumotlar
Giston bo'lmagan oqsillar xromatin oqsillarining yigirma foizini tashkil qiladi. Ular oqsillardir (xromosomalar tomonidan ajratilganlardan tashqari). Giston bo'lmagan oqsillar oqsillarning birlashgan guruhi bo'lib, ular bir-biridan nafaqat xossalari, balki funksional ahamiyati bilan ham farqlanadi.
Ularning aksariyati interfaza yadrolari tarkibida ham, mitotik xromosomalarda ham joylashgan yadro matritsasi oqsillariga tegishli.
Giston bo'lmagan oqsillar turli molekulyar og'irlikdagi 450 ga yaqin individual polimerlarni o'z ichiga olishi mumkin. Ulardan ba'zilari suvda eriydi, boshqalari esa kislotali eritmalarda eriydi. Denaturatsiya qiluvchi moddalar ishtirokida davom etayotgan dissotsiatsiyaning xromatin bilan bog'lanishining mo'rtligi tufayli ushbu oqsil molekulalarini tasniflash va tavsiflashda jiddiy muammolar mavjud.
Giston bo'lmagan oqsillar tartibga soluvchi polimerlardir,transkripsiyani rag'batlantirish. Bu jarayonning DNKda ma'lum ketma-ketlikda bog'langan inhibitorlari ham bor.
Giston bo'lmagan oqsillarga nuklein kislotalar almashinuvida ishtirok etuvchi fermentlar ham kiradi: RNK va DNK metilazalar, DNazalar, polimerazalar, xromatin oqsillari.
Ko'pgina shunga o'xshash polimerik birikmalarning muhiti yuqori harakatchanlikka ega bo'lgan giston bo'lmagan eng ko'p o'rganilgan oqsillar hisoblanadi. Ular yaxshi elektroforez harakatchanligi, osh tuzi eritmasida ekstraktsiyasi bilan ajralib turadi.
HMG oqsillari to'rt xil bo'ladi:
- HMG-2 (m.w.=26 000),
- HMG-1 (m.w.=25500),
- HMG-17 (m.w.=9247),
- HMG-14 (m.w.=100 000).
Bunday tuzilmalarning tirik hujayrasi gistonlarning umumiy miqdorining 5% dan ko'pini o'z ichiga olmaydi. Ular ayniqsa faol xromatinlarda keng tarqalgan.
HMG-2 va HMG-1 oqsillari nukleosomalarga kirmaydi, ular faqat bog'lovchi DNK fragmentlari bilan bog'lanadi.
HMG-14 va HMG-17 oqsillari nukleosomalarning yurakka o'xshash polimerlari bilan bog'lana oladi, natijada DNP fibrillalarining yig'ilish darajasi o'zgaradi, ular RNK polimeraza bilan reaksiyaga kirishish uchun qulayroq bo'ladi. Bunday vaziyatda HMG oqsillari transkripsiya faolligi regulyatori rolini o'ynaydi. DNase I ga sezgirligi yuqori bo'lgan xromatin fraktsiyasi HMG oqsillari bilan to'yinganligi aniqlandi.
Xulosa
Xromatinning strukturaviy tashkil etilishining uchinchi darajasi DNKning halqa sohalaridir. Tadqiqotlar davomida faqat shundayligi aniqlandixromosoma elementar komponentlari tamoyilini dekodlash orqali mitozdagi, interfazadagi xromosomalar haqida toʻliq tasavvurga ega boʻlish qiyin.
DNKning 40 marta zichlashishi maksimal spiralizatsiya tufayli olinadi. Bu xromosomalarning hajmi va xususiyatlari haqida haqiqiy tasavvurga ega bo'lish uchun etarli emas. Mantiqan xulosa qilish mumkinki, DNK yig'ilishining yanada yuqori darajalari bo'lishi kerak, uning yordamida xromosomalarni bir ma'noda tavsiflash mumkin bo'ladi.
Olimlar sun'iy dekondensatsiya natijasida xromatin tashkilotining o'xshash darajasini aniqlashga muvaffaq bo'lishdi. Bunday vaziyatda o'ziga xos oqsillar DNKning bog'lanish joylarida domenlari bo'lgan ma'lum bo'limlari bilan bog'lanadi.
DNK halqasini qadoqlash printsipi eukaryotik hujayralarda ham topilgan.
Masalan, ajratilgan yadrolarga osh tuzi eritmasi bilan ishlov berilsa, yadro yaxlitligi saqlanib qoladi. Ushbu tuzilma nukleotid sifatida tanildi. Uning periferiyasi katta miqdordagi yopiq DNK halqalarini o'z ichiga oladi, ularning o'rtacha hajmi 60 kb.
Xromomerlarni preparativ izolyatsiyalash va ulardan gistonlarni ajratib olish bilan elektron mikroskop ostida halqali rozetga o'xshash tuzilmalar ko'rinadi. Bitta rozetkadagi halqalar soni 15 dan 80 tagacha, DNKning umumiy uzunligi 50 mikronga etadi.
Eksperimental faoliyat jarayonida olingan oqsil molekulalarining tuzilishi va asosiy funktsional xususiyatlari haqidagi g'oyalar olimlarga dori vositalarini ishlab chiqish, innovatsion texnologiyalarni yaratish imkonini beradi.irsiy kasalliklarga qarshi samarali kurash usullari.
