Гистоны: различия между версиями

'''Гисто́ны''' — обширный класс ядерных [[Белки|белков]], выполняющих две основные функции: они участвуют в упаковке нитей [[ДНК]] в ядре и в [[эпигенетическое наследование|эпигенетической]] регуляции таких ядерных процессов, как [[транскрипция (биология)|транскрипция]], [[репликация ДНК|репликация]] и [[Репарация ДНК|репарация]]. Существует пять различных типов гистонов H1/Н5, H2A, H2B, H3, H4. Гистоны H2A, H2B, H3, H4, называемые ''кóровыми'' гистонами (от {{lang-en|core}} — сердцевина), формируют [[Нуклеосома|нуклеосому]], представляющую собой белковую глобулу, вокруг которой накручена нить ДНК. Гистон H1/H5, называемый ''линкерным'' гистоном (от {{lang-en|link}} — связь), связывается с внешней стороной нуклеосомы, фиксируя на ней нить ДНК. В [[хроматин]]е гистоны составляют 25—40 % сухого веса<ref name="Slov">{{книга|автор= |часть= |ссылка часть= |заглавие=Биологический энциклопедический словарь |оригинал= |ссылка= |викитека= |ответственный=Гл.ред. М.С.Гиляров |издание= |место=М. |издательство=Сов. энциклопедия |год= 1986|том= |страницы= |страниц=831 |серия= |isbn= |тираж=}}</ref>. Благодаря высокому содержанию [[лизин]]а и [[аргинин]]а гистоны проявляют сильно оснóвные свойства. Гистоны непосредственно контактируют с ДНК и способны нейтрализовать отрицательный заряд фосфатных групп ДНК за счёт положительных зарядов аминокислотных остатков. Последовательность [[Аминокислоты|аминокислот]] в этих белках является консервативной и практически не различается в организмах различных [[таксон]]ов. Гистоны присутствуют в ядрах [[Эукариоты|эукариотических]] клеток; у [[Бактерии|бактерий]] гистонов нет, но они выявлены у [[Археи|архей]] группы ''Euryarchaea''<ref name="App">{{книга |автор= |часть= |ссылка часть= |заглавие= Нуклеиновые кислоты: от А до Я|оригинал= |ссылка= |викитека= |ответственный= Б. Аппель [и др.]|издание= |место= М.|издательство=Бином: Лаборатория знаний |год= 2013|том= |страницы= |столбцы= |страниц=413 |серия= |isbn=978-5-9963-0376-2 |тираж=700}}</ref>.

 

 

== Структура нуклеосомы и гистоновых белков ==

По две молекулы каждого из гистонов Н2А, Н2В, Н3 и Н4 составляют октамер, обвитый сегментом ДНК длиной 146 пар оснований (п.о.), образующим 1,8 витка спирали поверх белковой структуры. Эта частица диаметром 7 нм называется [[нуклеосома|нуклеосомой]]. Участок ДНК, соединяющий соседние нуклеосомы и непосредственно не контактирующий с гистоновым октамером, взаимодействует с линкерным гистоном Н1. <!--Этот белок закрывает примерно 20 п.о. и обеспечивает формирование суперспиральной структуры (соленоида) диаметром 30 нм. Когда хроматин конденсируется с образованием метафазной хромосомы, соленоидные структуры образуют петли диаметром 200 нм, содержащие ДНК длиной 80000 п.о. Петли связаны с остовом из белков (ядерный остов), причём примерно 20 петель образуют минидиски. Большое число минидисков укладывается в стопку, составляя хромосому. Вследствие этого ДНК оказывается свернута настолько плотно, что даже самая маленькая хромосома человека содержит около 50 млн п.о.--> Длина фрагмента ДНК, приходящегося на одну нуклеосому, варьирует и составляет в среднем 200 п.о. При этом непосредственно с нуклеосомой связаны 146 п.о., а остальные несколько десятков соединяют две соседние нуклеосомы<ref name="Коряков">{{статья |автор=Коряков Д. Е. |заглавие=Модификации гистонов и регуляция работы хроматина |оригинал= |ссылка= |автор издания= |издание= Генетика|тип= |место= |издательство= |год=2006 |выпуск= |том=42|номер=9 |страницы= 1170-1185|isbn= |issn= |doi= |bibcode= |arxiv= |pmid= |язык= |ref= |archiveurl= |archivedate=}}</ref>.

 

 

=== Структура кóровых гистонов ===

 

Гистоны H3 и H4, Н2А и H2B попарно узнают друг друга. Спиральные домены взаимодействуют между собой, образуя структуры, названные рукопожатием, в результате чего возникают гетеродимеры — Н3-Н4 и Н2А-Н2В. Из первого димера, в свою очередь, образуется тетрамер (Н3-Н4)₂. Тетрамер (Н3-Н4)₂ и два димера Н2А-Н2В составляют гистоновый октамер, сердцевину нуклеосомы<ref name="Карпов" />. Нуклеосома имеет клиновидную форму. Её узкую часть составляет (Н3-Н4)₂, а широкая часть состоит из двух димеров Н2А-Н2В, которые расположены по бокам тетрамера (Н3-Н4)₂ и не взаимодействуют друг с другом. Из всей ДНК, что намотана на нуклеосомный октамер, примерно 80 пар оснований связаны с тетрамером (Н3-Н4)₂ и около 40 пар с димерами Н2А-Н2В<ref name="Коряков2" />.

 

=== Структура линкерного гистона H1/Н5 ===

С внешней стороной нуклеосомы в районе тетрамера (Н3-Н4)₂ связывается линкерный гистон H1, фиксирующий тем самым на нуклеосоме нить ДНК. В [[эритроцит]]ах птиц и рептилий в неактивном хроматине вместо гистона Н1 присутствует близкородственный гистон Н5<ref name="Коряков2" />. Гистон Н1/Н5 существенно отличается от четырёх коровых гистонов. Он имеет молекулярную массу более 20 кДа. В его составе значительно больше остатков лизина, чем аргинина, причём все положительно заряженные аминокислотные остатки сконцентрированы на С-конце молекулы Н1. С-конец молекулы Н1 характеризуется неупорядоченной структурой и имеет длину около 100 аминокислотных остатков. Центральная часть молекулы Н1 богата гидрофобными аминокислотными остатками и в растворе образует глобулу. N-конец не имеет упорядоченной структуры и является относительно коротким<ref name="Разин">{{книга |автор= Разин С. В.|заглавие= Хроматин: упакованный геном|ответственный=С. В. Разин, А. А. Быстрицкий |ссылка= |место=М. |издательство= БИНОМ: Лаборатория знаний|год=2009 |том= |страниц= 176|страницы= 4-8|isbn=978-5-9963-0087-7|ref = }}</ref>.