Подпишитесь на наши новости
Вернуться к началу с статьи up
 

ГИСТО́НЫ

  • рубрика

    Рубрика: Биология

  • родственные статьи
  • image description

    В книжной версии

    Том 7. Москва, 2007, стр. 189-190

  • image description

    Скопировать библиографическую ссылку:




Авторы: В. Л. Карпов

ГИСТО́НЫ, бел­ки эу­ка­ри­от, от­вет­ст­вен­ные за упа­ков­ку ДНК в кле­точ­ном яд­ре; от­ли­ча­ют­ся вы­со­ким со­дер­жа­ни­ем по­ло­жи­тель­но за­ря­жен­ных ами­но­кис­лот­ных ос­тат­ков – ли­зи­на и ар­ги­ни­на (до 30% ами­но­кис­лот мо­ле­ку­лы). На до­лю Г. при­хо­дит­ся осн. часть бел­ков хро­мо­сом; они фор­ми­ру­ют струк­ту­ру хро­ма­ти­на и уча­ст­ву­ют в кон­тро­ле ре­гу­ля­ции ак­тив­но­сти ге­нов. Впер­вые бы­ли вы­де­ле­ны из ядер эрит­ро­ци­тов гу­сей А. Кос­се­лем (1884).

Ис­хо­дя из от­но­си­тель­но­го со­дер­жа­ния ос­тат­ков ли­зи­на и ар­ги­ни­на раз­ли­чают пять осн. ти­пов Г.: бо­га­тый ли­зи­ном H1 или H5 (у жи­вот­ных, имею­щих ядер­ные эрит­ро­ци­ты), уме­рен­но бо­га­тые ли­зи­ном H2A и H2B и бо­га­тые ар­ги­ни­ном H3 и H4 (H – от англ. Histon). Все Г. от­но­сят­ся к чис­лу наи­бо­лее кон­сер­ва­тив­ных по пер­вич­ной струк­ту­ре бел­ков, что сви­де­тель­ст­ву­ет о том, что они наи­луч­шим об­ра­зом при­спо­соб­ле­ны к вы­пол­не­нию сво­их функ­ций. Осо­бен­но это ха­рак­тер­но для Г. H3 и H4, ами­но­кис­лот­ные по­сле­до­ва­тель­но­сти ко­то­рых оди­на­ко­вы поч­ти у всех эу­ка­ри­от. Напр., пер­вич­ная струк­ту­ра Г. H4 у та­ких фи­ло­ге­не­ти­че­ски да­лё­ких ор­га­низ­мов, как го­рох (про­ро­ст­ки) и бык (ти­мус те­лён­ка), раз­ли­ча­ют­ся толь­ко дву­мя рав­но­знач­ны­ми за­ме­на­ми (ва­ли­на на изо­лей­цин и ли­зи­на на ар­ги­нин). Наи­ме­нее кон­сер­ва­тив­ный Г. – H1. Г. син­те­зи­ру­ют­ся в ци­то­плаз­ме (этот про­цесс пред­ше­ст­ву­ет ре­п­ли­ка­ции ДНК), по­сле че­го транс­пор­ти­ру­ют­ся в яд­ро, где свя­зы­ва­ют­ся с ДНК. Мо­ле­ку­ляр­ная мас­са 11000–21000, при­чём Г. H1 при­мер­но в два раза круп­нее ос­таль­ных. В клет­ке мо­жет при­сут­ст­во­вать неск. ва­ри­ан­тов Г. од­но­го и то­го же ти­па (ко­ди­ру­ют­ся отд. ге­на­ми). Они раз­ли­ча­ют­ся ами­но­кис­лот­ны­ми за­ме­на­ми, встав­ка­ми и де­ле­ция­ми как отд. ами­но­кис­лот, так и це­лых фраг­мен­тов (до­ме­нов) в со­ста­ве мо­ле­ку­лы (по­след­нее осо­бен­но ха­рак­тер­но для Г. H2A и H2B). Г. H1, напр., пред­став­лен 1–6 ва­ри­ант­ны­ми фор­ма­ми. За­ме­на Г. на их ва­ри­ан­ты име­ет фун­дам. зна­че­ние для про­цес­сов, про­ис­хо­дя­щих в яд­ре, в т. ч. при эм­брио­ге­не­зе, в про­цес­се диф­фе­рен­ци­ров­ки кле­ток и тка­ней.

На ос­но­ва­нии струк­тур­но-функ­цио­наль­ных осо­бен­но­стей Г. в со­ста­ве хро­ма­ти­на раз­ли­ча­ют Г. нук­лео­сом­но­го ко­ра и лин­кер­ные Г. Гис­то­ны H2A, H2B, H3 и H4, об­на­ру­жи­вае­мые в клет­ке в эк­ви­мо­ляр­ных ко­ли­че­ст­вах, об­ра­зу­ют груп­пу Г. нук­лео­сом­но­го ко­ра. Они уча­ст­ву­ют в фор­ми­ро­ва­нии осн. струк­тур­ной еди­ни­цы хро­ма­ти­на – нук­лео­со­мы, обес­пе­чи­вая макс. ком­пак­ти­за­цию ДНК при со­хра­не­нии пол­но­го и из­би­рат. дос­ту­па к ней. Так, напр., ли­ней­ный раз­мер мо­ле­ку­лы ДНК в клет­ке че­ло­ве­ка дос­ти­га­ет поч­ти двух­мет­ро­вой дли­ны, то­гда как диа­метр яд­ра, в ко­то­ром эта ДНК упа­ко­ва­на, не пре­вы­ша­ет 0,01 мм. В цен­траль­ных, наи­бо­лее кон­сер­ва­тив­ных уча­ст­ках мо­ле­кул Г. нук­лео­сом­но­го ко­ра пре­об­ла­да­ют гид­ро­фоб­ные ами­но­кис­ло­ты, не­об­хо­ди­мые для взаи­мо­дей­ст­вия Г. ме­ж­ду со­бой (Г. по па­рам «уз­на­ют» друг дру­га). В ре­зуль­та­те об­ра­зу­ют­ся ге­те­ро­ди­ме­ры, ко­то­рые, в свою оче­редь, фор­ми­ру­ют ок­та­мер, со­стоя­щий из тет­ра­ме­ра гис­то­нов H3 – H4 и двух ди­ме­ров H2A – H2B. Во­круг гис­то­но­во­го ок­та­ме­ра про­ис­хо­дит за­кру­чи­ва­ние сег­мен­та спи­ра­ли ДНК та­ким об­ра­зом, что рас­по­ло­жен­ные на его по­верх­но­сти ар­ги­ни­но­вые ос­тат­ки, об­ра­щён­ные к ДНК, обес­пе­чи­ва­ют элек­тро­ста­тич. взаи­мо­дей­ст­вие с от­ри­ца­тель­но за­ря­жен­ны­ми груп­па­ми ДНК. При этом про­ис­хо­дит жё­ст­кая фик­са­ция ДНК (вне за­ви­си­мо­сти от нук­лео­тид­ной по­сле­до­ва­тель­но­сти) и об­ра­зу­ет­ся уни­вер­саль­ная струк­ту­ра нук­лео­со­мы.

К лин­кер­ным от­но­сят­ся Г. H1 и Н5. Они свя­зы­ва­ют­ся с меж­нук­лео­сом­ны­ми сег­мен­та­ми ДНК (т. н. лин­кер­ная ДНК), обес­пе­чи­вая стя­ги­ва­ние ни­тей ДНК на вхо­де и вы­хо­де из нук­лео­сом. Роль лин­кер­ных Г. со­сто­ит в упа­ков­ке нук­лео­сом в струк­ту­ры бо­лее вы­со­ко­го по­ряд­ка. На две мо­ле­ку­лы ка­ж­до­го из Г. нук­лео­сом­но­го ко­ра при­хо­дит­ся од­на мо­леку­ла лин­кер­но­го гис­то­на.

По­ло­жи­тель­но за­ря­жен­ные ос­тат­ки в мо­ле­ку­лах Г. ло­ка­ли­зо­ва­ны пре­им. в N- и C-кон­це­вых уча­ст­ках, ко­то­рые обыч­но рас­по­ла­га­ют­ся над по­верх­но­стью хро­ма­ти­но­вых фиб­рилл. Эти уча­ст­ки под­вер­га­ют­ся мно­го­числ. по­сттранс­ля­ци­он­ным мо­ди­фи­ка­ци­ям: аце­ти­ли­ро­ва­нию, фос­фо­ри­ли­ро­ва­нию, ме­ти­ли­ро­ва­нию, АДФ-ри­бо­ли­зи­ро­ва­нию, свя­зы­ва­нию с бел­ком уби­к­ви­ти­ном и др. Всё это при­во­дит к из­ме­не­нию за­ря­да, гид­ро­фоб­но­сти и др. свойств мо­ле­кул Г. Раз­но­об­раз­ный на­бор мо­ди­фи­ка­ций N- и C-кон­це­вых до­ме­нов Г. на по­верх­но­сти нук­лео­сом со­став­ля­ет часть т. н. гис­то­но­во­го ко­да. Дру­гим его эле­мен­том яв­ля­ют­ся ва­ри­ант­ные фор­мы Г. «Гис­то­но­вый код» яв­ля­ет­ся осн. эпи­ге­не­ти­че­ским ме­ха­низ­мом (не за­тра­ги­ваю­щим ин­фор­ма­ции, за­пи­сан­ной в ДНК), ко­то­рый кон­тро­ли­ру­ет вклю­че­ние и вы­клю­че­ние ге­нов и пе­ре­да­чу про­грам­мы это­го кон­тро­ля от клет­ки к клет­ке в про­цес­се их де­ле­ния (ми­то­за).

В нук­лео­идах бак­те­рий при­сут­ст­ву­ют бел­ки, сход­ные с эу­ка­рио­тич. Г. (гис­то­но­по­доб­ные бел­ки). Они спо­соб­ны кон­ден­си­ро­вать ДНК, но ни­че­го по­хо­же­го на нук­лео­со­мы не об­ра­зу­ют.

Лит.: Wu R. S., Panusz H. T., Hatch C. L., Bonner W. M. Histones and their modifica­tions // Critical Reviews in Biochemistry and Molecular Biology. 1986. Vol. 20. № 2; Льюин Б. Ге­ны. М., 1987. Гл. 23, 29.

Вернуться к началу